[发明专利]一种节能型蓝宝石晶体生长炉

权利要求书

1.一种节能型蓝宝石晶体生长炉，生长炉（1）的炉腔内设置有坩埚（2）和夹持籽晶棒（3）的夹持杆（4），所述坩埚（2）和籽晶棒（3）分别由坩埚升降装置（5）和籽晶棒升降装置（6）控制其上下移动，且籽晶棒（3）在上下移动过程中保持一定速度的自转，生长炉（1）炉壁上开设有观察坩埚（2）及籽晶棒（3）的观察窗（11），其特征在于：所述夹持杆（4）内设置有冷却水循环管道（401），以对夹持杆（4）和籽晶棒（3）进行温度控制；在炉腔内与坩埚（2）中氧化铝熔体（10）液面高度相平齐的位置处设置有钼制或钨制的分隔板（7），所述坩埚（2）穿过分隔板（7）上的通孔，从而在坩埚升降装置（5）的控制下与分隔板（7）发生相对运动，以保证随着籽晶棒（3）提升的同时，始终保持分隔板（7）与坩埚（2）内氧化铝熔体（10）的液面相平齐；所述分隔板（7）将炉腔内分隔成上部的冷气室（8）和下部的热气室（9），此时，炉内具有四个温度场，第一个温度场为上部的冷气室（8），第二个温度场为籽晶棒（3）上所生长晶体与熔体接触的界面，第三个温度场为下部的热气室（9），第四个温度场为坩埚（2）内的氧化铝熔体（10），冷气室（8）内设置有冷气场热电偶（801）、冷气入口（802）和冷气出口（803），通过冷气场热电偶（801）测定冷气室（8）内温度，并由冷气入口（802）和冷气出口（803）向其内输入冷气进行循环以调节冷气室（8）、籽晶棒（3）以及氧化铝熔体（10）液面的温度；在分隔板（7）的上表面与热气室（9）内分别设置热电偶以对两者的温度进行监控；贴近坩埚（2）底部的外壁处设置有凹式扇形腔室（901），其内设置有测量该腔室（901）内温度的热电偶，以将其检测结果等效为氧化铝熔体（10）的温度，通过测定四个温度场的温度，以准确控制固液界面温度，从而提高晶体生长速度。

2.根据权利要求1所述的一种节能型蓝宝石晶体生长炉，其特征在于：所述热气室（9）依靠其内设置的发热体（902）实现温度调节，且发热体（902）为U形ZrB₂陶瓷-石墨组合发热体，该组合发热体由两个冷端和一个连接冷端的热端构成，且冷端由ZrB₂陶瓷制成，热端由石墨制成，在冷端接线处设置有冷端接线水冷装置，以降低冷端接线处的温度。

3.根据权利要求1所述的一种节能型蓝宝石晶体生长炉，其特征在于：所述冷气场热电偶（801）为测温范围0-1800℃的超高温特种合金热电偶，分隔板（7）上表面上设置的热电偶为测温范围0-2200℃的高温复合陶瓷热电偶，热气室（9）内设置的热电偶为测温范围0-2200℃的超高温复合陶瓷热电偶，凹式扇形腔室（901）内设置的热电偶为测温范围0-2200℃的高温复合陶瓷热电偶。