[实用新型]一种热坩埚夹持器

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种用于人工生长蓝宝石单晶制程的一种工装夹具，更具体地说，涉及一种热坩埚夹持器。

背景技术

蓝宝石单晶俗称“白宝石”，是一种简单本配位型氧化物晶体。蓝宝石晶体具有优异的光学性能、机械性能和化学稳定性，强度高、硬度大、耐热冲击，可在接近2000℃高温的恶劣条件下工作，因而被广泛的应用于红外军事装置，高强度激光窗口材料。其独特的晶格结构优异的力学性能，良好的热学性能使蓝宝石晶体成为实际应用的半导体GaN/Al2O3发光二极管(LED)，大规模集成电路Sol和SOS及超导纳米结构薄膜等最为理想的衬底材料。

在利用顶部籽晶温度梯度法－TSTGT技术生长中，蓝宝石生长是在单晶炉内完成，生长环境为高真空态，单晶炉是由炉体、机械传动、提拉、真空系统、直流电源、热场等组件组成，坩埚就是热场最重要器件之一。生长方法如下：

将纯度为5N的氧化铝原料装入钨坩埚中，加热熔化形成熔汤，然后下降籽晶使籽晶接触液面，使溶液慢慢结晶，从而生长出一颗蓝宝石单晶，根据不同级别晶体，它的生长周期将会不同，而且差异较大。例如，35Kg级蓝宝石单晶生长周期7天、65Kg级蓝宝石单晶生长周期13天，80Kg级蓝宝石单晶生长周期16天，100Kg级蓝宝石单晶生长周期18天。根据目前成本及工艺分析该产品降低成本的第一点，降低幅度最大，风险最低的方案就是缩短周期。

无论各种级别晶体，它的周期设计都少不了自冷流程。例如，100Kg级蓝宝石单晶生长周期的设计如下流程：

装炉(12h)→化料(16h)→下种(8h)→放肩(10h)→等径(10h)→提脱(129h)→退火(4h)→自冷(146h)→取晶(72h)。

蓝宝石生长完成后必须通过自冷流程后方可取晶操作，在取晶时为防止与杜绝安全事故，一般起吊晶体时选择晶体与坩埚一起起吊。前面在介绍生长方法时有提到蓝宝石生长的原理，可以简单理解为一根直径为∮15-20mm籽晶(Al2O3单晶方条)接触溶化的液体时产生温度差，通过降温慢慢结晶生长的过程。同时，根据生长不同尺寸级别的晶体进行工艺的调节。正因为在直径很细的晶种上生长大尺寸的蓝宝石，在生长制程中因起吊晶体可能发生碰撞导致籽晶断裂，晶体掉落开裂，同时可能发生生产事故及生产安生事故。故起吊时晶体放置在坩埚里，起吊时起吊坩埚即可确保安全。但坩埚散热较慢，按照工艺节点取晶，此时，坩埚温度可达到100℃以上，用目前普遍采用的尼龙强加增加摩擦的橡皮垫起吊危险性较大，因为在温度很高的情况下，尼龙带及橡皮会软化，起吊时容易滑落。若待坩埚温度降至室温时再起吊，则很大程度上影响生长周期，即影响周期1天。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种可用于大尺寸蓝宝石晶体生长，能在热坩埚状态下完成起吊工作的热坩埚夹持器。

本实用新型的技术方案如下：

一种热坩埚夹持器，包括罩设在坩埚开口的夹持套，夹持套的直径大于坩埚开口处的直径，夹持套位于坩埚以外的位置开设有若干插销孔，插销孔内插有插销片，插销片在坩埚外壁与夹持套之间过盈配合，插销片的顶端通过连接片与夹持套固定安装；夹持套的上表面对称设置有若干吊起孔。

作为优选，插销片通过连接片与夹持套固定安装，连接片一端与夹持套通过螺栓进行固定安装，连接片另一端与插销片进行连接。

作为优选，连接片一端开设有螺孔，用于安装螺栓；连接片另一端开设有插销固定孔，用于设置钼丝，与插销片连接。

作为优选，插销片水平开设有钼丝连接孔，夹持套与钼丝连接孔对应的位置开设有钼丝通孔，钼丝通孔与钼丝连接孔重合。

作为优选，插销片为具有斜度的楔形结构，插销片的厚度由上到下递减。

作为优选，夹持套为顶部中心开设有观察孔的圆筒套。

本实用新型的有益效果如下：