[发明专利]一种蓝宝石单晶的提拉法制备装置及方法

权利要求书

1.一种蓝宝石单晶的提拉法制备装置，包括坩埚、加热系统、驱动系统、保温系统、真空系统；

所述的加热系统包括加热器；

所述的驱动系统包括籽晶轴，该籽晶轴与旋转提升装置连接；

所述的保温系统包括保温层，保温层设置在炉壁和加热器之间，该保温层包括氧化锆隔热层、钼片隔热屏和纳米钨膜反射层；该保温系统还包括氩气供应装置，该氩气供应装置包括设置在炉壁上的供气管，与供气管连接的氩气气体储罐。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述的加热器包括两部分，一部分为与坩埚侧板相配合的侧壁环形加热器，另一部分为与坩埚底部相配合的底部片状加热器。

3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，坩埚为铱坩埚，坩埚的形状为底部球冠状的圆柱体。

4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述的旋转提升装置包括蜗轮蜗杆减速机、同步带、精密行星减速器、伺服电机。

5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，籽晶轴旋转密封采用磁流体密封，垂直运动密封采用不锈钢波纹管。

6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，在供气管上设有温度传感器和气体流量计。

7.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，真空系统采用直联旋片式真空泵和高真空插板阀。

8.根据权利要求1-7所述的蓝宝石单晶的提拉法制备方法，其特征在于，包括原料准备步骤、抽真空步骤、加热熔化步骤、晶体生长步骤、冷却步骤，具体如下：

原料准备步骤：采用纯度为5级的高纯氧化铝粉和碎晶的混合物，两者的重量比为5:1，碎晶需要经过超声波多次清洗，高纯氧化铝粉需要压制为圆柱状料块；压制后可以尽量排出原料中含有的气体，提高原料的质量，另外，在底部放置碎晶，原料质量好，利于底部熔体结晶时的质量提高。

抽真空步骤：对炉内进行抽真空，真空度为1-5×10^-4Pa。

加热熔化步骤：开启加热，升温至2000-2500℃，保温1-3小时，确保原料完全熔化。

晶体生长步骤：下降籽晶轴开始引晶，控制温度为1800-2300℃，晶体经过缩颈、放肩、生长至合适的尺寸，再进行退火；籽晶轴的转速为3-15r/min。

冷却步骤：通过供气管将氩气通入炉内，对晶体进行降温，降温时间持续1.5-3小时。通过通入氩气降温，适当加快了降温速度，缩短了降温时间，有效提高了生产效率。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，加热熔化步骤：升温至2400-2500℃，保温1.5小时。