[发明专利]一种多气氛导模法蓝宝石晶体生长方法及装置

说明书

本申请提供了一种多气氛导模法蓝宝石晶体生长方法及装置，通过将籽晶和晶体生长原料放入晶体生长炉中，然后将晶体生长炉抽真空，再将还原性气体与氩气充入晶体生长炉中，再将晶体生长炉升温至2060℃～2500℃，使得晶体生长原料熔化，然后使籽晶与熔化的晶体生长原料接触，生长晶体。本申请通过在晶体生长炉中增加了还原性气体，为晶体生长炉中易氧化的热场材料提供了还原性气氛，有效抑制了晶体生长炉中热场材料的氧化挥发，提高了晶体生长炉中热场材料的使用寿命，也降低了热场材料的氧化挥发对晶体生长原料的污染，进而降低了蓝宝石晶体中的杂质含量，提高了蓝宝石晶体的质量。

技术领域

本申请涉及蓝宝石晶体生长技术领域，特别是涉及一种多气氛导模法蓝宝石晶体生长方法及装置。

背景技术

蓝宝石是一种氧化铝单晶，是一种具有优良物理、化学、光学性能的材料，因此被广泛应用于LED、SOS衬底和激光、引力波干涉仪、透明装甲、红外窗口材料等其它工业民用和可穿戴消费类电子产品。

蓝宝石晶体生长方法目前主要有KY法(Kyropoulos method，泡生法)，CZ法(Czochralski method，提拉法)，EFG法(Edge-defined Film-fed Growth，导模法)和HEM法(Heat Exchanger Method，热交换法)。其中导模法，是一种借助模具将溶液通过毛细作用输运至模具顶部生长成晶体的生长方法，原理是通过加热器将晶体生长炉内的氧化铝原料加热融化，熔体沿放置在晶体生长炉底部的模具在毛细作用下输运至模具顶部并存放在毛细缝隙中，再将籽晶缓慢下降，与模具上表面接触，使籽晶微融并与模具之间形成一层较薄的液膜，然后通过提拉籽晶，使液膜不断凝固形成晶体。

在导模法晶体生长过程中，晶体生长炉中石墨、钼等热场材料极易氧化造成晶体生长炉无法使用和对晶体生长原料造成污染，因此现有技术通常向晶体生长炉充入氩气保护热场材料，但因氩气不流动，导致炉内挥发物较多，造成晶体生长原料污染严重，晶体中的杂质较多。

发明内容

本申请的目的在于提供一种多气氛导模法蓝宝石晶体生长方法及装置，以减少晶体生长炉中的热场材料的氧化挥发，降低蓝宝石晶体中的杂质含量，提高蓝宝石晶体的质量。

具体技术方案如下：

本申请第一方面提供了一种多气氛导模法蓝宝石晶体生长方法，所述方法包括：

(1)将籽晶和晶体生长原料放入晶体生长炉中；

(2)将晶体生长炉抽真空；

(3)将还原性气体与氩气充入晶体生长炉中；

(4)将晶体生长炉升温至2060℃～2500℃，使得晶体生长原料熔化，然后使籽晶与熔化的晶体生长原料接触，生长晶体。

在本申请的一种实施方案中，所述还原性气体包括一氧化碳、氢气中的至少一种。

在本申请的一种实施方案中，所述将还原性气体与氩气充入晶体生长炉中包括：将还原性气体与氩气通过充气口充入晶体生长炉，再通过排气口排出晶体生长炉，使还原性气体与氩气处于流动状态，晶体生长炉中的压力稳定在0.01～0.04MPa。

在本申请的一种实施方案中，所述还原性气体充入晶体生长炉的流量为0.1～0.5L/min，所述氩气充入晶体生长炉的流量为1～6L/min。

在本申请的一种实施方案中，基于所述还原性气体与氩气的总体积，所述还原性气体的体积百分含量为3.2％～7.6％。

在本申请的一种实施方案中，所述将还原性气体与氩气充入晶体生长炉中包括：

先将还原性气体与氩气进行混合得到混合气体，再将混合气体充入晶体生长炉中。

在本申请的一种实施方案中，所述将还原性气体与氩气充入晶体生长炉中包括：