[发明专利]一种用于蓝宝石晶体生长的坩埚结构

说明书

本发明涉及晶体制造领域，旨在提供一种用于蓝宝石晶体生长的坩埚结构。该坩埚结构包括用于蓝宝石晶体生长的坩埚，坩埚具有圆形的开口；该坩埚结构还包括圆筒状的坩埚延长段；坩埚延长段安装在坩埚的开口上沿。本发明中，在坩埚上部增加延长段可以保证原料安装简单；增加投料量，生长更大尺寸蓝宝石；延长段相对于坩埚本体材料而言重量更轻，能减轻坩埚支撑座的压力；使用延长段结构的热场安装/拆卸方便、快捷。

技术领域

本发明涉及属于晶体制造领域，特别涉及到蓝宝石晶体生长的坩埚装置。

背景技术

蓝宝石是氧化铝((α-Al₂O₃)的一种单晶，俗称刚玉，是由三个氧原子和两个铝原子以共价键形式结合，属于六方晶系。其熔点为2050℃。沸点为2980℃，最高工作温度可达到1900℃，是较早开发应用的人工晶体材料。蓝宝石晶体材料的化学性质非常稳定，一般不溶于水，不受酸、碱腐蚀；蓝宝石晶体硬度和耐磨性高，莫氏硬度9级，仅次于最硬的金刚石，可作为精密机械的轴承材料；蓝宝石晶体具有很好的光学和力学性能，是一种理想的光学窗口材料；另外，蓝宝石晶体材料是使用最广泛的氧化物衬底材料之一，在微电子-光学领域、通信、医学等领域有着广阔的应用前景。

蓝宝石熔汤的密度为3.175g/cm3，而高纯氧化铝原料的装填密度一般在2.1-2.8g/cm3，所以在装料的时候，由于装填密度的差异会导致原料难以装填到合适的重量，从而影响大尺寸蓝宝石晶体的投料量以及热场的工艺设计。同时蓝宝石晶体生长一般采用钨坩埚，200kg级的蓝宝石晶体生长所用的坩埚重达300kg以上，加上原料以及支撑座自重，在高温下坩埚支撑座实际承受重量达到500kg以上，这对支撑座的设计和使用寿命的要求大大增加。如要生长300kg以上蓝宝石晶体，这个技术瓶颈更为明显。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，克服现有技术中的不足，通过一种用于蓝宝石晶体生长的坩埚结构。

为解决技术问题，本发明的解决方案是：

提供一种用于蓝宝石晶体生长的坩埚结构，包括用于蓝宝石晶体生长的坩埚，坩埚具有圆形的开口；该坩埚结构还包括圆筒状的坩埚延长段；坩埚延长段安装在坩埚的开口上沿。

作为一种改进，所述坩埚延长段是圆筒状的钨环或钼环。

作为一种改进，所述坩埚延长段的径向厚度是坩埚径向厚度的1/3～2/3。

作为一种改进，所述坩埚延长段与坩埚开口上沿之间设有一圈钼丝。

作为一种改进，所述钼丝的直径为0.5～1.5mm。

作为一种改进，在坩埚延长段底部和坩埚开口上沿的表面分别设有环形凹槽，所述钼丝装在环形凹槽中；坩埚延长段安装在坩埚开口上沿后，两者之间保持间隙。

作为一种改进，所述坩埚延长段与坩埚开口上沿之间垫有一圈氧化锆纤维纸。

作为一种改进，所述氧化锆纤维纸的厚度小于1mm。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、在坩埚上部增加延长段可以保证原料安装简单；增加投料量，生长更大尺寸蓝宝石；

2、延长段相对于坩埚本体材料而言重量更轻，能减轻坩埚支撑座的压力；

3、使用延长段结构的热场安装/拆卸方便、快捷。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是本发明的热场结构示意图。

图中附图标记：1中保温；2炉筒；3坩埚延长段；4侧保温；5坩埚；6氧化铝原料；7加热器；8电极柱；9坩埚轴。