[發明專利]一種藍寶石單晶爐保溫結構

有效

• 申請號: 201310151940.6
• 申請日: 2013-04-27
• 公開（公告）號: CN103215635A
• 公開（公告）日: 2013-07-24
• 發明（設計）人: 左洪波;楊鑫宏;張學軍;丁廣博
• 申請（專利權）人: 哈爾濱奧瑞德光電技術股份有限公司
• 主分類號: C30B15/00
• 分類號: C30B15/00;C30B29/20
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

（一）技術領域

本發明涉及一種晶體生長爐中的熱場結構，具體涉及一種冷心放肩微量提拉法生長藍寶石的單晶爐中的保溫結構。

（二）背景技術

藍寶石單晶具有優異的光學、機械、化學和電性能，從0.190~5.5μm波段均具有較高的光學透過率，可在接近2000℃高溫的惡劣條件下工作，被廣泛用作各種光學元件、紅外軍事裝置、空間飛行器和高強度激光器的窗口材料。尤其因具有優異的綜合性能，成為目前LED用半導體襯底的首選材料。

藍寶石具有性能穩定、市場需求量大、綜合利用率及產品附加值高等特點，成為近年國內外研究開發和產業化熱點。隨著科學技術的發展，人們對藍寶石的質量和尺寸提出了更高的要求，在保證晶體內部質量和成品率的基礎上，還必須通過各種途徑進一步降低成本。藍寶石單晶產品是否具有市場競爭力，晶體生長設備的設計非常重要。

藍寶石單晶生長設備結構合理是生長高品質、大尺寸藍寶石單晶的前提條件。只有溫場合理，才有可能有效控制晶體徑向和軸向的溫度梯度，生長出形狀理想、內部缺陷少的高品質藍寶石單晶。為防止熱量散失，形成合理溫場，單晶爐內各方向都進行了熱防護，形成了上部、底部、側面保溫結構，當然，從保溫結構來看，降低生產成本的改善途徑有兩方面，一方面通過加強保溫效果提高熱能的利用率，另一方面通過延長保溫結構的使用壽命可以有效降低成本。

（三）發明內容

本發明的目的在于提供一種能夠有效利用熱能，減少熱量損失，增強保溫效果，建立合理溫度梯度，使溫場更加易于調節，解決傳統泡生法單晶爐中熱能利用率低，使用的鉬隔熱屏結構在高溫環境下揮發、變形，使用壽命短問題的藍寶石單晶爐保溫結構。

本發明的目的是這樣實現的：該藍寶石單晶爐保溫結構包括爐蓋下氧化鋯纖維磚保溫結構、上隔熱屏氧化鋯纖維磚結構、側隔熱屏氧化鋯纖維磚結構和下隔熱屏氧化鋯纖維磚結構，爐蓋下氧化鋯纖維磚保溫結構包括設置于大爐蓋下的氧化鋯纖維磚圓環保溫層；上隔熱屏氧化鋯纖維磚結構包括圓形支撐結構與上部鉬隔熱屏，上部鉬隔熱屏由多層鉬片組成，在圓形支撐結構與鉬片之間有與鉬片直徑相同的第一氧化鋯保溫層，第一氧化鋯保溫層為扇形氧化鋯纖維磚拼接成的圓環形塊體；側隔熱屏氧化鋯纖維磚結構包括多層不同直徑的氧化鋯保溫桶，每層氧化鋯保溫桶在高度方向上由多層氧化鋯纖維磚環瓣拼接的圓環組成；下隔熱屏氧化鋯纖維磚結構包括第二氧化鋯保溫層和下部鉬隔熱屏，下部鉬隔熱屏由多層鉬片組成，第二氧化鋯保溫層與鉬片間設置有分隔用的氧化鋯陶瓷環，第二氧化鋯保溫層由氧化鋯纖維磚組成，第二氧化鋯保溫層和鉬片中心設置有圓形通孔，氧化鋯陶瓷環由氧化鋯纖維磚組接而成。

本發明還有這樣一些特征：

1、所述的氧化鋯纖維磚圓環保溫層外徑小于大爐蓋，內徑大于小爐蓋內壁5~30mm，氧化鋯纖維磚圓環保溫層由2~4塊氧化鋯纖維磚拼接而成，用4~12組螺桿固定在大爐蓋內圓和外圓下方。

2、所述的第一氧化鋯保溫層為由2~8塊扇形氧化鋯纖維磚拼接圓環形塊體，圓形支撐結構為圓形不銹鋼板，圓形不銹鋼板、第一氧化鋯保溫層和多層鉬片通過鉬螺栓和鉬螺母連接并固定在一起，鉬片為圓形，共5~15層，內設置有規律排布觀察孔（具體見專利201120081033.5）。

3、所述的側隔熱屏氧化鋯纖維磚結構由2~5層氧化鋯保溫桶組成，氧化鋯保溫桶從上至下由2~10層氧化鋯纖維磚拼接的圓環組接而成，每層圓環由2~8瓣氧化鋯纖維磚環瓣拼接而成。

4、所述的第二氧化鋯保溫層為由2~8塊扇形氧化鋯纖維磚拼接圓形塊體，第二氧化鋯保溫層與鉬片間用2~6個氧化鋯陶瓷環分隔，氧化鋯陶瓷環由2~8個氧化鋯纖維磚環瓣組成，第二氧化鋯保溫層和鉬片中心設置有比坩堝支撐棒直徑大0.5~2mm的圓形通孔，外徑比側隔熱屏氧化鋯纖維磚結構最內層直徑小0.5~2mm，下部鉬隔熱屏由5~15層圓形鉬片組成，內設置有規律排布觀察孔（具體見專利201120081033.5）。

5、所述的氧化鋯纖維磚間均設置有1~4組相配合的半圓形定位凹槽與定位突起，定位凹槽與定位突起半徑5~10mm。

本發明的有益效果有：

1.?本發明中采用的氧化鋯纖維磚具有耐高溫、抗氧化的優點，該結構便于拆卸，氧化鋯層可以重復使用，可有效延長隔熱屏的使用壽命。

2.?本發明中采用氧化鋯纖維磚保溫結構替代與靠近發熱體的部分傳統鉬隔熱屏，可避免鉬隔熱屏在高溫區的揮發而對發熱體、籽晶夾等內部結構造成的影響，并避免了晶體生長過程中引入雜質。