[實(shí)用新型]藍(lán)寶石晶體成長燒結(jié)爐

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200620175335.8
• 申請日: 2006-12-18
• 公開（公告）號: CN200996060Y
• 公開（公告）日: 2007-12-26
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 莊育豐
• 申請（專利權(quán)）人: 莊育豐
• 主分類號: C30B29/20
• 分類號: C30B29/20
• 代理公司: 北京匯澤知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司
• 代理人: 程殿軍

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型屬于氣氛爐技術(shù)領(lǐng)域，特別是指一種適用于藍(lán)寶石晶體成長燒結(jié)爐。

背景技術(shù)

目前，氧化物人工晶體在現(xiàn)代科技產(chǎn)品的運(yùn)用十分重要，以單晶藍(lán)寶石晶體運(yùn)用于光電產(chǎn)業(yè)的發(fā)光二極管(LED)為例，氮化鎵(GaN)的材料研究也已超過二十年，但一直因?yàn)闆]有晶格常數(shù)配合的基板(Substrate)，所以晶體長不好，并且p型氮化鎵不易制成，所以進(jìn)展緩慢，這些問題一直到1983年，日本的田貞史博士(S.Yoshida)等人用氮化鋁(AlN)在藍(lán)寶石(Sapphire)基板上先用高溫成長做緩沖層，再在其上生長氮化鎵時，結(jié)晶較好，之后名古屋大學(xué)的赤崎勇教授(I.Akasaki)等人發(fā)現(xiàn)以有機(jī)金屬氣相沉積法(MOCVD或OMVPE)均勻的在低溫(約600℃)長一層薄的氮化鋁，再在其上以高溫(約1000℃左右)成長氮化鎵可以得到像鏡面的材料。1991年日亞公司(Nichia?Co.)研究員中村修二(S.Nakamura)改用非晶體氮化鎵以低溫先成長為緩沖層(Buffer?Layer)，再以高溫成長氮化鎵時，也得到鏡面般平坦的膜。另一個如何做p-GaN的問題也獲得突破，1989年赤崎勇教授等人首先將鎂(Mg)摻雜在氮化鎵里使其成長，長成后進(jìn)行電子束照射得到p型氮化鎵，后來日亞公司的中村修二發(fā)現(xiàn)電子束不過是使氮化鎵的溫度升高，使Ma-H中的氫分離而鎂受子被活性化產(chǎn)生低阻抗的氮化鎵，他發(fā)現(xiàn)如果以700℃左右的熱退火也可將氫趕走，使鎂活性化而完成p型的工作。利用以上二個發(fā)現(xiàn)，日亞公司1993年宣布成功開發(fā)光度一燭光(Cd)的GaN藍(lán)光發(fā)光二極管(LED)，壽命長達(dá)數(shù)萬小時。此消息發(fā)表后，立刻引起全世界的注意，目前全球各地已有很多機(jī)構(gòu)在研究此類材料的制造、性質(zhì)及應(yīng)用。再者，由于藍(lán)寶石基板(氧化鋁單晶)的晶格與氮化鎵非常接近，是非常適合的基板材料，因此藍(lán)寶石基板的長成技術(shù)也就格外重要了。生產(chǎn)藍(lán)寶石基板的主要關(guān)鍵技術(shù)在于2050℃高溫中將氧化鋁粉末熔化及生長晶體。而常用藍(lán)寶石長晶所使用的高溫?zé)Y(jié)爐，需導(dǎo)入不同的氣氛氣體(隋性氣體)于氣氛爐內(nèi)燒結(jié)，而燒結(jié)是一個相當(dāng)重要的制程，因?yàn)闊Y(jié)制程關(guān)系到藍(lán)寶石晶體質(zhì)量的好壞。常用的氣氛爐由于對爐內(nèi)溫度控制不穩(wěn)定，容易造成產(chǎn)品質(zhì)量不佳。致使單晶藍(lán)寶石長晶時間長、成本較高、晶體質(zhì)量和尺寸受限制，這也是現(xiàn)行技術(shù)存有的最大缺陷，是本行業(yè)亟待解決的技術(shù)難題。

實(shí)用新型內(nèi)容

有鑒于此，本實(shí)用新型的主要目的在于提供一種節(jié)省單晶藍(lán)寶石長晶時間、成本較低、晶體質(zhì)量和尺寸不受限制，且質(zhì)量能滿足光學(xué)、半導(dǎo)體、通訊等組件的高性能要求的成長燒結(jié)爐。

為達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的：一種藍(lán)寶石晶體成長燒結(jié)爐，它包括外爐，該外爐具有加熱容間以容設(shè)內(nèi)爐，加熱容間內(nèi)緣設(shè)有加熱裝置，上方設(shè)有具加熱裝置的二次燃燒室，該二次燃燒室連接具排風(fēng)裝置的冷卻集塵裝置；上述的內(nèi)爐包括有一爐床，爐床底端設(shè)有隔熱層及冷卻循環(huán)裝置，爐床上端設(shè)有加熱裝置，爐床及隔熱層外緣設(shè)有內(nèi)爐體，內(nèi)爐體與密封裝置還設(shè)有結(jié)合裝置，內(nèi)爐設(shè)置有進(jìn)氣管及排氣管。

上述的結(jié)合裝置為快速接頭。

上述的進(jìn)氣管，該進(jìn)氣管的端部外緣同心設(shè)置有排氣管，該排氣管的外徑大于進(jìn)氣管的外徑，而排氣管的長度小于進(jìn)氣管的長度。

本實(shí)用新型可實(shí)現(xiàn)的技術(shù)效果如下：

1.本實(shí)用新型采用的內(nèi)爐，包括有一爐床，爐床底端設(shè)有隔熱層及冷卻循環(huán)裝置，爐床上端設(shè)有加熱裝置，爐床及隔熱層外緣設(shè)有內(nèi)爐體，內(nèi)爐體在使用時可由密封裝置與爐床密封，該內(nèi)爐爐體與密封裝置另設(shè)有結(jié)合裝置，由此分離或結(jié)合內(nèi)爐體與爐床，該內(nèi)爐設(shè)置有進(jìn)氣管及排氣管，故由進(jìn)氣管引進(jìn)氣氛氣體，排氣管的排出使用后的氣氛氣體，使內(nèi)爐體內(nèi)的氣氛氣體循環(huán)良好，進(jìn)而達(dá)到均熱的功效，以生產(chǎn)高質(zhì)量氧化物人工晶體。

2.內(nèi)爐設(shè)置有進(jìn)氣管，在該進(jìn)氣管的頭端同心外緣設(shè)置排氣管，該排氣管外徑較進(jìn)氣管大，長度較進(jìn)氣管短，設(shè)于中央的進(jìn)氣管引進(jìn)氣氛氣體，排氣管的排出使用后氣氛氣體，使內(nèi)爐體內(nèi)的氣氛氣體循環(huán)良好，以達(dá)到均熱。

3.坩堝的設(shè)定溫度約為2040～2300℃，所需時間根據(jù)體積確定，比現(xiàn)有技術(shù)節(jié)省約一倍的時間，也相對地節(jié)省了一倍的能源消耗，且成本較低、晶體質(zhì)量和尺寸不受限制，且質(zhì)量達(dá)到滿足光學(xué)組件、半導(dǎo)體、通訊等組件的高性能要求，可滿足在同一爐內(nèi)預(yù)燒及長晶。

附圖說明

圖1為本實(shí)用新型藍(lán)寶石晶體成長燒結(jié)爐的實(shí)施例剖視圖。

圖2為圖1的內(nèi)爐剖視圖。

1-外爐