[發(fā)明專利]一種消除藍(lán)寶石晶體生長過程中氣泡的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210339878.9
• 申請日: 2012-09-13
• 公開（公告）號: CN102899724A
• 公開（公告）日: 2013-01-30
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 呂鐵錚
• 申請（專利權(quán)）人: 呂鐵錚;趙麗麗;李萬輝
• 主分類號: C30B30/06
• 分類號: C30B30/06;C30B29/20
• 代理公司: 成都高遠(yuǎn)知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 51222
• 代理人: 李高峽

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種消除氣泡的方法，特別涉及一種消除藍(lán)寶石晶體生長過程中氣泡的方法。

背景技術(shù)

藍(lán)寶石是人工生長的單晶α-Al₂O₃，無色透明，與天然寶石具有相同的光學(xué)特性和機(jī)械性能，對紅外射線透過率高，有很好的耐磨性，硬度達(dá)莫氏9級，在高溫下仍具有較高的穩(wěn)定性，熔點為2030℃，可用于激光紅外窗口，半導(dǎo)體襯底片，精密耐磨軸承等高技術(shù)領(lǐng)域中的零件，同時還被制成各種精美華貴的飾品。

藍(lán)寶石晶體生長為典型的熔體固化的生長方法：原料先在高溫下被加熱融化成熔體，然后通過籽晶開始固化生長，其生長過程相對緩慢，在生長完成后，晶體進(jìn)行退火冷卻。使用熔融固化方法制備藍(lán)寶石晶體時，最大的技術(shù)瓶頸就是在長晶過程中，易產(chǎn)生大量氣泡溶于熔體中，最終包含在晶體中，增加晶體的散射程度，降低藍(lán)寶石晶體的質(zhì)量。

專利號：ZL200410008593.2，發(fā)明名稱：一種藍(lán)寶石Al₂O₃單晶的生長方法的專利文件公開了一種藍(lán)寶石Al₂O₃單晶的生長方法，其是在下降法或熱交換法生長Al₂O₃單晶的方法的基礎(chǔ)上，添加一個攪拌器對熔體進(jìn)行攪拌，Al₂O₃單晶結(jié)晶過程中利用攪拌器的轉(zhuǎn)動對熔體進(jìn)行攪拌，攪拌器通過密封結(jié)密封。在生長晶體過程中，由于攪拌器的作用，在熔體中產(chǎn)生強(qiáng)迫對流，達(dá)到排出氣泡的目的。該方法是使用攪拌器來排除氣泡，存在如下問題：1.攪拌器本身會對熔體造成一定的污染；2.由于氧化鋁熔體的粘度比較高，所以機(jī)械攪拌耗能大；3.攪拌器本身在高溫下也會產(chǎn)生一定的形變，需要定期更換；4.需要根據(jù)熔體狀態(tài)隨時進(jìn)行調(diào)整，操作不便。

需要尋找更為簡便、耗能低、成本低廉的方法來解決該問題。

超聲波，是頻率高于20000赫茲的聲波，它方向性好，穿透能力強(qiáng)，易于獲得較集中的聲能，在水中傳播距離遠(yuǎn)，可用于測距、測速、清洗、焊接、碎石、殺菌消毒等。現(xiàn)已有用超聲波來處理藍(lán)寶石的報道，但均僅限于清洗藍(lán)寶石晶體，以除去表面的雜質(zhì)，如，申請?zhí)枺?00710305836.2，發(fā)明名稱：藍(lán)寶石襯底清洗方法的專利申請文件，以及周海等，“超聲波清洗在藍(lán)寶石鏡面加工中的應(yīng)用”，《機(jī)械》2000年底27卷第1期均報道了，制備得到藍(lán)寶石晶體后，用超聲波來清洗晶體，除去其表面粘附的雜質(zhì)的方法。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決上述問題，本發(fā)明提供了一種新的消除藍(lán)寶石晶體生長過程中氣泡的方法。

本發(fā)明消除藍(lán)寶石晶體生長過程中氣泡的方法，它是在藍(lán)寶石晶體生長過程中，加載超聲波，超聲波的頻率不低于230kHz。

優(yōu)選地，所述超聲波頻率為230-400kHz。

進(jìn)一步優(yōu)選地，所述超聲波頻率為350-400kHz。

優(yōu)選地，所述超聲波垂直于藍(lán)寶石晶體生長的固液生長界面。

在藍(lán)寶石晶體的生長過程中，本發(fā)明使用超聲波來除去熔體中的氣泡，降低藍(lán)寶石晶體中的氣泡率，提高藍(lán)寶石晶體的質(zhì)量，操作簡單，不會污染熔體，耗能小，成本低，有較強(qiáng)的工業(yè)應(yīng)用價值。

顯然，根據(jù)本發(fā)明的上述內(nèi)容，按照本領(lǐng)域的普通技術(shù)知識和慣用手段，在不脫離本發(fā)明上述基本技術(shù)思想前提下，還可以做出其它多種形式的修改、替換或變更。

以下通過實施例形式的具體實施方式，對本發(fā)明的上述內(nèi)容再作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。但不應(yīng)將此理解為本發(fā)明上述主題的范圍僅限于以下的實例。凡基于本發(fā)明上述內(nèi)容所實現(xiàn)的技術(shù)均屬于本發(fā)明的范圍。

附圖說明

圖1本發(fā)明晶體爐

其中，1為主爐體、2為氧化鋯管、3為高溫計、4為坩堝、5為石墨支柱、6為導(dǎo)流筒、7為超聲波發(fā)生器、8為熱交換器、9為超聲波接收器

具體實施方式

實施例1本發(fā)明消除藍(lán)寶石晶體生長過程中氣泡的方法

在型號為CHES-260^TM的美國ARC公司晶體生長爐上，添加超聲波發(fā)生器和超聲波接收器，結(jié)構(gòu)如圖1所示，作為本發(fā)明晶體生長爐。

1、制備方法

（1）裝料及籽晶放置：將經(jīng)過精確定向的直徑為20mm的（0001）方向優(yōu)質(zhì)藍(lán)寶石籽晶置于坩堝底部籽晶槽內(nèi)，然后將47kg經(jīng)過預(yù)處理的高純氧化鋁塊料和粉料（純度＞99.995%，塊料和粉料比例為7:3）放入晶體爐坩堝內(nèi)，關(guān)閉晶體爐，啟動冷卻水循環(huán)系統(tǒng)。