[發明專利]晶體生長提升裝置及使用該設備的晶體生長爐

無效

• 申請號: 201310082343.2
• 申請日: 2013-03-15
• 公開（公告）號: CN103603035A
• 公開（公告）日: 2014-02-26
• 發明（設計）人: 丁雨憧;馬兆遠
• 申請（專利權）人: 北京志光伯元科技有限公司
• 主分類號: C30B15/30
• 分類號: C30B15/30;C30B29/20
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明專利涉及一種晶體生長提升裝置，尤其是用于大尺寸藍寶石晶體生長的晶體生長爐中的提升裝置。?

背景技術

藍寶石是一種非常重要的晶體材料，它具有優異的光學性能和機械性能，應用極其廣泛。早在1960年，藍寶石晶體由于具有高硬度和高韌性的特點就被用于軍用裝甲材料。隨后，由于發現藍寶石在中紅外波段光具有高透性，它又成為了最常見的軍用窗口材料。近年來，隨著LED產業的迅猛發展，藍寶石晶體作為LED外延芯片必需的襯底材料，其需求量日益增加，這引起了對生長大尺寸藍寶石晶體生長方法的高度重視。

文中所提到的“籽晶”指晶體生長前準備好的一根品質良好的藍寶石單晶，用于引導藍寶石熔液凝固生長成單晶。

以上所說的長晶工人是能夠獨立且成功地完成引晶并能夠生長出大尺寸藍寶石晶體的熟練技工。要成功的生長出品質好的大尺寸的藍寶石不僅需要多年的引晶經驗，而且需要一臺設計優良的晶體生長爐。

提升裝置作為生長爐的一部分用于在藍寶石生長前后提升爐蓋。生長前，需要打開爐蓋，取出坩堝，盛放原料；在晶體生長過程中，第一步是原材料的熔化。然后調節溫度使籽晶和熔體接觸進行引晶。當界面溫度低于凝固點時，籽晶開始生長。盡管籽晶桿轉動也能起到提高熔體溫度分布的作用，但實際生產中需要通過降低熔體溫度達到晶體的生長。在這個過程中，籽晶不能直接置于生長爐中，必須置于生長爐上部，使籽晶能與熔體進行接觸同時又能旋轉提拉。在緩慢的提拉過程中，圓柱形晶體不斷增長。生長后，也需要打開爐蓋，取出坩堝，取出晶體。

晶體生長爐包括真空系統，氣壓系統，冷卻系統，傳動部分，加熱系統，電控柜等等。生長爐中關鍵部分是籽晶的旋轉及提升。通過導向輪將爐蓋提升到一定位置并保持。將松開的上頂蓋手動推到左側。由于提升的高度要小于坩堝的高度，當從坩堝中取晶體時，籽晶勢必會被折斷。這樣不經操作復雜，也會損壞坩堝中的晶體。這種傳統的提升裝置沒有足夠的提升高度，所以不可能在不損壞籽晶的情況下取走晶體。并且這種方法，不僅會毀壞籽晶桿和坩堝，同時對晶體質量也有影響。?

發明內容

為了解決傳統晶體生長爐中替身裝置不易取出晶體的缺點，本發明專利的提升裝置來提升爐子的上頂蓋。提升的高度要高于坩堝的高度。當達到一定高于時，松開籽晶夾頭，晶體就很容易的從坩堝中取出。此裝置也使拆除熱場及清理爐膛變的更方便。

本專利通過在原有結構上使用液壓柱解決了一般提升裝置的缺點。取出藍寶石晶體的同時整個坩堝也被取出，然后提著坩旋轉90°。使用外部工具支撐坩堝，然后移出晶體。在這個過程中，可以有效地避免坩堝的墜落，使晶體取出過程更加方便，并且提高工作效率。?

附圖說明

圖1為液壓裝置結構圖

圖2液壓裝置側視圖

圖3液壓裝置處于升起狀態圖

圖4液壓裝置處于不工作狀態圖

具體實施方式

圖1和圖2顯示了單晶爐的提升裝置。圖3和圖4是液壓提升裝置的細節。這個裝置將用于從坩堝中取出晶體。在長晶的過程中此設備一直處于其升降臺的最低位。待到晶體長完后，爐腔溫度降到室溫時，該裝置才會被提升到超過一個坩堝的高度。?

液壓裝置即是圖4中的立柱，底部是一個液壓缸，底部通孔，用于進出油。上面的立柱為活塞桿，用于提升裝置的提升。當需要提升坩堝時，通過油孔向液壓缸中充入液壓油，活塞桿被提升，到達指定位置時，關閉進油閥。當需要其回到低位時，將進油閥打開，由于活塞桿及其上的裝置的重力，液壓缸中的液壓油被排出，提升裝置回到低位。