[发明专利]一种引晶设备及引晶方法

说明书

本发明公开了一种引晶设备及引晶方法，所述引晶设备，包括用于在引晶过程中夹持籽晶的籽晶夹具和用于放置熔化的原料的坩埚；其中所述坩埚的上方设置有坩埚盖板，所述坩埚盖板中心位置设置有一通孔，所述通孔的孔径为45～60mm。所述引晶方法包括1)准备工作：将氧化铝原料放入坩埚中熔化，得到熔液；2)引晶：待熔液温度达到长晶速度为15～30min/2～2.5mm所对应的温度时，将籽晶在籽晶夹具的夹持下浸入到所述熔液液面下，使所述籽晶与所述熔液的液面做好完全熔接。本发明有效地提高了引晶质量，缩短了引晶时间，大大降低了生产成本，提高了生产效率。

技术领域

本发明涉及晶体材料制备技术领域，具体涉及一种引晶设备及引晶方法。

背景技术

泡生法是世界上公认的最适合生长大尺寸蓝宝石单晶的主流方法之一，将纯度为99.999％的高纯氧化铝原料放置在坩埚中加热至融化，调节炉温使坩埚内熔液上表面中心温度接近2050℃，通过引晶-扩肩-等径生长-收尾完成蓝宝石晶体的生长。引晶指的是在晶体生长过程中，通过籽晶插入熔汤等待一定时间后再向上提拉并通过观察晶体生长的大小来判断温度的高低，不间断的向上提拉的一个过程，直至找到合适的生长温度后到引晶完成。

引晶分为下籽晶-烤晶-洗晶-试引-做盘-衔接-缩颈-扩盘-放肩，在引晶阶段或者放肩满屏过程中，引晶工艺的水平及引晶温度的变化，直接决定了晶体是否能完成正常生长的前提条件。目前引晶工艺分为宝塔式，复合式引晶，微量提拉法，此几种工艺方法对引晶时晶结初始温度要求不高且晶结长度较长，引晶时间较久，对引晶人员技术水平依赖过高，人为干扰因素较大，发生异常概率也就加大，极易造成晶体出现异常。晶体一旦出现气泡或多晶生长纹，不仅会造成晶体内部质量突变，而且更严重会造成晶体直接报废。由此，该方法不仅造成了能源的损耗，还会浪费宝贵的时间，影响生产的连续性，大大增加了生产成本。

发明内容

为了解决背景技术中的技术问题，提高引晶质量、节约生产成本，本发明提供了一种引晶设备及其引晶方法。

本发明所采用的技术方案具体如下：

本发明提供一种引晶设备，包括用于在引晶过程中夹持籽晶的籽晶夹具和用于放置熔化原料的坩埚，其中坩埚上方设置有坩埚盖板，坩埚盖板中心位置设置有一通孔，通孔的孔径为45～60mm。

进一步地方案是，籽晶夹具包括夹具杆和设置于夹具杆一端的籽晶夹头，籽晶夹头上设置有用于放置籽晶的籽晶卡槽和籽晶夹具盖板，籽晶夹具盖板可拆卸地安装在籽晶夹头上。

进一步地方案是，采用籽晶夹具夹持的籽晶的长度为170～180mm。

进一步地方案是，夹具杆的长度介于67～73mm。

本发明还提供了一种引晶方法，包括：

1)准备工作：将氧化铝原料放入坩埚中熔化，得到熔液；

2)引晶：待熔液温度达到长晶速度为15～30min/2～2.5mm所对应的温度时，将籽晶在籽晶夹具的夹持下浸入到熔液液面下，使籽晶与熔液的液面做好完全熔接。

进一步地方案是，在步骤2)中还包括：调整籽晶转速3～5转/min，提拉籽晶5～20次，待长晶速度达到30～40min/2～2.5mm时，完成引晶。

进一步地方案是，在步骤2)中还包括：每15～30min提拉一次籽晶，每提拉一次的长晶长度为2～2.5mm。

进一步地方案是，在步骤2)中，总引晶时间为8～12h。

进一步地方案是，在步骤2)中，总引晶长度介于10～40mm。

进一步地方案是，在步骤2)中还包括：籽晶在籽晶夹具的夹持下浸入到熔液液面以下3～5mm处。