[发明专利]多晶材料的固态转化

说明书

本发明描述了通过多晶材料的固态转化制造结晶材料(例如大晶体材料)的系统、装置和技术。装置可被配置为使用多个热源同时加热一定体积的带材，例如氧化铝带材。例如，第一热源可以加热带材的第一体积，第二热源可以同时加热第二体积(例如在第一体积内)，其中所述带材可以包含多晶材料。所述同时加热可以至少在第二体积中驱动多晶材料中的晶粒生长，这可以将多晶材料转化为结晶材料，该结晶材料包含比所述多晶材料的一个或多个晶粒更大的一个或多个晶粒。经处理的带材可包含大晶体材料或单晶材料。

相关申请的交叉引用

本申请根据35U.S.C.119主张2020年4月8日提交的美国临时申请63/006,967的优先权权益，该临时申请的内容通过引用整体纳入本申请。

技术领域

本发明整体上涉及结晶材料；更具体地说，涉及将多晶材料转化为结晶材料，例如单晶材料或大晶体材料。

背景技术

具有大晶粒的结晶材料(例如，与多晶材料的晶粒相比)可以具有为一系列行业和产品提供益处的物理、光学和化学性质。例如，单晶材料，诸如蓝宝石(例如，单晶α-氧化铝)，可以具有高的热导率、宽的传输波长范围、增强的电绝缘性以及高的强度和抗磨损性，尤其是在高温下。因此，蓝宝石和其他类似材料在各种产品和应用中可能非常有用，例如光学器件(例如激光晶体、波导管)、电子元件(例如半导体器件、电子基板)和陶瓷(例如抗刮擦电子外壳、手表晶体)等。

发明内容

本公开的方法、装置和材料均具有若干新颖的和创新的方面。本概述提供了这些新颖的和创新的方面的一些示例，但该公开可以包括本概述中未包括的新颖的和创新的方面。

本发明描述了一种制造方法。该方法可以包括使用第一热源加热带材的第一体积，该带材包含多晶材料；和当所述带材相对于至少第二热源移动时使用第二热源并使用第一热源同时加热带材的第二体积，该第二体积在第一体积内，其中使用第一热源和第二热源的加热可将第二体积内的带材的至少一部分多晶材料转化为结晶材料，该结晶材料包含比所述多晶材料的多个晶粒更大的一个或多个晶粒。

一种设备可包括处理器、与处理器进行电子通信的存储器以及存储在存储器中的指令。所述指令可由处理器执行，以使得所述设备使用第一热源加热带材的第一体积，该带材包含多晶材料；和当所述带材相对于至少第二热源移动时使用第二热源并使用第一热源同时加热带材的第二体积，该第二体积在第一体积内，其中使用第一热源和第二热源的加热可将第二体积内的带材的至少一部分多晶材料转化为结晶材料，该结晶材料包含比所述多晶材料的多个晶粒更大的一个或多个晶粒。

另一种设备可包括用于使用第一热源加热带材的第一体积的工具，该带材包含多晶材料；和用于当所述带材相对于至少第二热源移动时使用第二热源并使用第一热源同时加热带材的第二体积的工具，该第二体积在第一体积内，其中使用第一热源和第二热源的加热将第二体积内的带材的至少一部分多晶材料转化为结晶材料，该结晶材料包含比所述多晶材料的多个晶粒更大的一个或多个晶粒。

在本文所述的方法和设备的一些示例中，使用第二热源同时加热第二体积可包括使用第一热源加热带材的至少第一表面，其中加热带材的至少第一表面加热带材的第一体积；和同时加热带材的第二表面，该第二表面不同于第一表面，其中所述多晶材料可从带材的第一表面转化为结晶材料，并且从第一表面延伸至带材的第一深度。

在本文所述方法和设备的一些示例中，使用所述第二热源同时加热所述第二体积可包括当通过所述第一热源加热所述第一体积和第二体积时，用所述第二热源扫描所述带材的第二体积。

本文所述的方法和设备的一些示例可进一步包括用于在使用第一热源和第二热源同时加热之前在所述带材的多晶材料上沉积一个或多个籽晶的操作、特征、工具或指令，其中所述结晶材料的取向可基于所述一个或多个籽晶的形状或所述一个或多个籽晶的取向或两者。