[發(fā)明專利]導(dǎo)模法同步生長(zhǎng)多條晶體的熱場(chǎng)及方法

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210008917.7
• 申請(qǐng)日: 2012-01-12
• 公開（公告）號(hào): CN102560630A
• 公開（公告）日: 2012-07-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 羅平;孟智勇;鄭偉
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 徐州協(xié)鑫光電科技有限公司
• 主分類號(hào): C30B15/24
• 分類號(hào): C30B15/24;C30B29/20
• 代理公司: 北京銀龍知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11243
• 代理人: 許靜;趙愛軍

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種晶體的生長(zhǎng)方法及其使用的熱場(chǎng)，尤其涉及一種導(dǎo)模法同步生長(zhǎng)多條藍(lán)寶石單晶體的方法及該方法所使用的熱場(chǎng)。

背景技術(shù)

藍(lán)寶石單晶體(α-Al₂O₃單晶)是一種簡(jiǎn)單配位型氧化物晶體，屬六方晶系，空間群D₆₃d₂R₃mc，具有良好的力學(xué)、機(jī)械、熱學(xué)和電學(xué)性能及穩(wěn)定的物理化學(xué)性能，是一種耐高溫、耐磨損、抗腐蝕性和透光波段寬的優(yōu)質(zhì)光功能材料，在激光、紅外、半導(dǎo)體、LED襯底、新能源技術(shù)、高檔奢侈品等領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用。

人類對(duì)藍(lán)寶石的認(rèn)識(shí)較早，生長(zhǎng)技術(shù)多樣。但其生長(zhǎng)速度慢，生產(chǎn)可重復(fù)性差，導(dǎo)致價(jià)格過于昂貴，大大限制了藍(lán)寶石的應(yīng)用。各種藍(lán)寶石生長(zhǎng)方法互有利弊，其中，導(dǎo)模法(EFG)是利用金屬的毛細(xì)現(xiàn)象通過鉬模具引導(dǎo)Al₂O₃熔體，在結(jié)晶過程中藍(lán)寶石外形由鉬模具的形狀限定，而得到理想中的產(chǎn)品，這大大簡(jiǎn)化了晶體的加工環(huán)節(jié)，降低了加工難度，同時(shí)減少了坯料的浪費(fèi)，可顯著提高經(jīng)濟(jì)效益，是當(dāng)前人工藍(lán)寶石最具潛力的生長(zhǎng)方法之一。

然而，EFG法在生長(zhǎng)多條晶片時(shí)往往由于同步性差，而造成各條晶片的晶向不一，徑向溫度梯度不均勻，致使晶片位錯(cuò)密度高甚至形成晶界，并帶有較大應(yīng)力，晶體質(zhì)量很不理想。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決現(xiàn)有技術(shù)中采用EFG法生長(zhǎng)多條晶片時(shí)所存在的多條晶片同步性差、各晶片晶向不一、徑向溫度梯度不均勻、晶片位錯(cuò)密度高、內(nèi)應(yīng)力大等問題，本發(fā)明提供了一種導(dǎo)模法同步生長(zhǎng)多條晶片的熱場(chǎng)及方法。

本發(fā)明所提供的技術(shù)方案為：一種導(dǎo)模法同步生長(zhǎng)多條晶體的熱場(chǎng)，其至少包括加熱保溫裝置、設(shè)置于加熱保溫裝置內(nèi)部的坩堝和用于提拉籽晶的籽晶夾頭裝置，所述加熱保溫裝置包括設(shè)置于坩堝外周的用于加熱坩堝的發(fā)熱體；

所述坩堝具有相互平行的第一側(cè)壁和第二側(cè)壁；

所述發(fā)熱體為使所述坩堝的內(nèi)部與其第一側(cè)壁、第二側(cè)壁等距的位置處溫度相等的結(jié)構(gòu)；

所述坩堝內(nèi)設(shè)置有并排式模具，所述并排式模具包括并排固定在所述坩堝內(nèi)、結(jié)構(gòu)相同的多個(gè)模具片，每一模具片到所述坩堝的第一側(cè)壁、第二側(cè)壁的距離相等，且每一模具片的上表面均與所要生長(zhǎng)的晶體的截面尺寸、形狀相同；

所述并排式模具的上方設(shè)置所述籽晶，所述籽晶底部具有一可與每一模具片的上表面同時(shí)接觸的熔接面，且所述籽晶的熔接面與每一模具片的上表面接觸而形成的接觸面的大小、尺寸相同。

進(jìn)一步的，所述坩堝為方形體結(jié)構(gòu)，所述發(fā)熱體為與所述坩堝結(jié)構(gòu)匹配的方形體結(jié)構(gòu)，所述坩堝的第一側(cè)壁、第二側(cè)壁與所述發(fā)熱體的內(nèi)壁距離相等，從而使得所述坩堝的內(nèi)部與其第一側(cè)壁、第二側(cè)壁等距的位置處溫度相等。

進(jìn)一步的，所述所要生長(zhǎng)的晶體為片狀或拱形片狀；

每一模具片的上表面均具有與所述坩堝的第一側(cè)壁平行的第一邊緣以及與所述坩堝的第二側(cè)壁平行的第二邊緣，且每一模具片的第一邊緣到所述坩堝的第一側(cè)壁的距離、第二邊緣到所述坩堝的第二側(cè)壁的距離、以及每一模具片的第一邊緣到第二邊緣的距離均相等。

進(jìn)一步的，所述籽晶為兩側(cè)具有突起部的T形片狀，該T形片狀的籽晶平行于所述坩堝的第一側(cè)壁、第二側(cè)壁設(shè)置，并到所述坩堝的第一側(cè)壁、第二側(cè)壁的距離相等，所述籽晶的底部表面形成可與每一模具片的上表面同時(shí)接觸的所述熔接面；

所述籽晶夾頭裝置包括分別與所述籽晶兩側(cè)的突起部連接的兩個(gè)鉬制套，所述鉬制套具有用于容納所述籽晶的突起部的圈套結(jié)構(gòu)；所述籽晶的突出部伸入到所述鉬制套的圈套結(jié)構(gòu)內(nèi)，從而將所述籽晶掛在所述鉬制套上。

進(jìn)一步的，所述加熱保溫裝置還包括石墨硬氈保溫罩，其設(shè)置于所述發(fā)熱體和坩堝的上方，并環(huán)繞設(shè)置在所述籽晶和籽晶夾頭裝置的外圍；所述石墨硬氈保溫罩的表面刷有耐氧化涂層，所述石墨硬氈保溫罩上設(shè)置有便于觀察晶體生長(zhǎng)的第一觀察窗口和第二觀察窗口，且所述第一觀察窗口和所述第二觀察窗口對(duì)稱設(shè)置在所述籽晶的兩側(cè)。