[發明專利]一種消除藍寶石晶體生長過程中氣泡的方法

有效

• 申請號: 201210339878.9
• 申請日: 2012-09-13
• 公開（公告）號: CN102899724A
• 公開（公告）日: 2013-01-30
• 發明（設計）人: 呂鐵錚
• 申請（專利權）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: 成都高遠知識產權代理事務所(普通合伙) 51222
• 代理人: 李高峽

技術領域

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

背景技術

藍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特性和機械性能，對紅外射線透過率高，有很好的耐磨性，硬度達莫氏9級，在高溫下仍具有較高的穩定性，熔點為2030℃，可用于激光紅外窗口，半導體襯底片，精密耐磨軸承等高技術領域中的零件，同時還被制成各種精美華貴的飾品。

藍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，晶體進行退火冷卻。使用熔融固化方法制備藍寶石晶體時，最大的技術瓶頸就是在長晶過程中，易產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，降低藍寶石晶體的質量。

專利號：ZL200410008593.2，發明名稱：一種藍寶石Al₂O₃單晶的生長方法的專利文件公開了一種藍寶石Al₂O₃單晶的生長方法，其是在下降法或熱交換法生長Al₂O₃單晶的方法的基礎上，添加一個攪拌器對熔體進行攪拌，Al₂O₃單晶結晶過程中利用攪拌器的轉動對熔體進行攪拌，攪拌器通過密封結密封。在生長晶體過程中，由于攪拌器的作用，在熔體中產生強迫對流，達到排出氣泡的目的。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，所以機械攪拌耗能大；3.攪拌器本身在高溫下也會產生一定的形變，需要定期更換；4.需要根據熔體狀態隨時進行調整，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，易于獲得較集中的聲能，在水中傳播距離遠，可用于測距、測速、清洗、焊接、碎石、殺菌消毒等。現已有用超聲波來處理藍寶石的報道，但均僅限于清洗藍寶石晶體，以除去表面的雜質，如，申請號：200710305836.2，發明名稱：藍寶石襯底清洗方法的專利申請文件，以及周海等，“超聲波清洗在藍寶石鏡面加工中的應用”，《機械》2000年底27卷第1期均報道了，制備得到藍寶石晶體后，用超聲波來清洗晶體，除去其表面粘附的雜質的方法。

發明內容

為了解決上述問題，本發明提供了一種新的消除藍寶石晶體生長過程中氣泡的方法。

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

優選地，所述超聲波頻率為230-400kHz。

進一步優選地，所述超聲波頻率為350-400kHz。

優選地，所述超聲波垂直于藍寶石晶體生長的固液生長界面。

在藍寶石晶體的生長過程中，本發明使用超聲波來除去熔體中的氣泡，降低藍寶石晶體中的氣泡率，提高藍寶石晶體的質量，操作簡單，不會污染熔體，耗能小，成本低，有較強的工業應用價值。

顯然，根據本發明的上述內容，按照本領域的普通技術知識和慣用手段，在不脫離本發明上述基本技術思想前提下，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，對本發明的上述內容再作進一步的詳細說明。但不應將此理解為本發明上述主題的范圍僅限于以下的實例。凡基于本發明上述內容所實現的技術均屬于本發明的范圍。

附圖說明

圖1本發明晶體爐

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為導流筒、7為超聲波發生器、8為熱交換器、9為超聲波接收器

具體實施方式

實施例1本發明消除藍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，添加超聲波發生器和超聲波接收器，結構如圖1所示，作為本發明晶體生長爐。

1、制備方法

（1）裝料及籽晶放置：將經過精確定向的直徑為20mm的（0001）方向優質藍寶石籽晶置于坩堝底部籽晶槽內，然后將47kg經過預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，關閉晶體爐，啟動冷卻水循環系統。