[實(shí)用新型]藍(lán)寶石單晶長晶爐

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201120257053.3
• 申請日: 2011-07-20
• 公開（公告）號: CN202226961U
• 公開（公告）日: 2012-05-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 莊育豐
• 申請（專利權(quán)）人: 莊育豐
• 主分類號: C30B15/26
• 分類號: C30B15/26;C30B15/20;C30B29/20
• 代理公司: 北京匯澤知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11228
• 代理人: 秦士魁

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及一種藍(lán)寶石單晶長晶爐，屬單晶藍(lán)寶石成長技術(shù)領(lǐng)域，特別是指一種適用于成長如單晶藍(lán)寶石晶體等各種氧化物人工晶體的成長燒結(jié)爐結(jié)構(gòu)，具有避免設(shè)于真空爐體外部裝置受損的功效。

背景技術(shù)

目前，氧化物人工晶體于現(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(shí)，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(shí)，亦得到鏡面般平坦的膜。另一個(gè)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(gè)發(fā)現(xiàn)，日亞公司1993年宣布成功開發(fā)亮度一燭光(Cd)的GaN藍(lán)光發(fā)光二極管(LED)，壽命長達(dá)數(shù)萬小時(shí)。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團(tuán)體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，故藍(lán)寶石基板的長成技術(shù)也就格外的重要了。生產(chǎn)藍(lán)寶石基板主要的關(guān)鍵技術(shù)在于2050℃高溫中將氧化鋁粉末熔化及生長晶體。本實(shí)用新型申請人先前提出藍(lán)寶石長晶方法，其主要是將氧化鋁(Al2O3)粉末經(jīng)研磨至超威粉體顆粒，再經(jīng)去蕪存菁提純至99.999％以上、噴霧造粒、添加有機(jī)黏結(jié)劑、壓模、進(jìn)真空特高溫爐先預(yù)燒成半熟氧化鋁塊后，再加熱至溶湯狀態(tài)，直至長晶完成并固化、冷卻、收縮成單晶藍(lán)寶石，具有節(jié)省單晶藍(lán)寶石長晶時(shí)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等功效。但是，公知的人工晶體成長爐，其熱場【熱場(hot-zone)是指構(gòu)成在成長爐真空室內(nèi)形造晶體生長所需要的適當(dāng)熱及氣體流條件所用的裝備，一般熱場包括例如盛裝熔液所用的坩堝、一個(gè)或數(shù)個(gè)不同型式的加熱器以及環(huán)繞坩堝及加熱器而設(shè)的熱絕緣體】的高溫?zé)o法僅靠絕緣裝置完全阻絕于爐內(nèi)，釋出的高溫會對設(shè)于真空爐外的控制裝置、電路產(chǎn)生不良影響，而無法持續(xù)、穩(wěn)定的生產(chǎn)人工晶體為其缺失。此即為現(xiàn)行習(xí)用技術(shù)存有最大的缺失，此缺失乃成業(yè)界亟待克服的難題。

實(shí)用新型內(nèi)容

有鑒于此，本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問題在于提供一種適用于成長如單晶藍(lán)寶石晶體等各種氧化物人工晶體的藍(lán)寶石單晶長晶爐，具有避免設(shè)于真空爐體外部裝置受損。

為解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的：一種藍(lán)寶石單晶長晶爐，其主要包括有一真空爐體，該真空爐體內(nèi)設(shè)有坩堝，坩堝外緣設(shè)有加熱組件，加熱組件外緣設(shè)有隔熱裝置，所述坩堝設(shè)有旋動件，旋動件鏈接外部旋動裝置，坩堝上端設(shè)有拉起件，拉起件鏈接外部拉起裝置及使拉起件旋轉(zhuǎn)的旋動裝置，拉起件下端置有籽晶，該真空爐體具有進(jìn)氣孔及排氣孔，并分別連通外部氣體供應(yīng)裝置及排氣裝置，真空爐體外部并具有中央控制裝置，分別鏈接對爐內(nèi)抽真空的排氣裝置，鏈接氣體提供爐內(nèi)氣氛氣體的供應(yīng)裝置，鏈接拉起裝置及旋動裝置控制拉起件的拉升及旋轉(zhuǎn)，鏈接加熱組件電源使加熱組件對坩堝加熱，及鏈接旋動裝置以控制坩堝的旋轉(zhuǎn)，該真空爐體與隔熱裝置間設(shè)有冷卻槽，冷卻槽上端具有冷卻液入口連通冷卻液供給裝置，冷卻槽下端具有冷卻液出口連通排液裝置。

進(jìn)一步，該冷卻槽間隔設(shè)有擋板。

進(jìn)一步，該擋板為交錯(cuò)設(shè)置。

進(jìn)一步，該真空爐體內(nèi)另設(shè)有溫度感應(yīng)裝置。

進(jìn)一步，該溫度感應(yīng)裝置為紅外線溫度計(jì)。

進(jìn)一步，該溫度感應(yīng)裝置鏈接中央控制裝置。

進(jìn)一步，該真空爐體上設(shè)有窺視窗。

進(jìn)一步，該窺視窗連結(jié)設(shè)有遠(yuǎn)程顯示設(shè)備，該遠(yuǎn)程顯示設(shè)備鏈接中央控制裝置。