[發明專利]一種大尺寸高質量藍寶石晶體引晶方法

無效

• 申請號: 201310157559.0
• 申請日: 2013-05-02
• 公開（公告）號: CN104131349A
• 公開（公告）日: 2014-11-05
• 發明（設計）人: 周黎
• 申請（專利權）人: 周黎
• 主分類號: C30B29/20
• 分類號: C30B29/20;C30B35/00
• 代理公司: 無
• 代理人: 無

技術領域

本發明涉及藍寶石晶體生長技術領域，具體來說涉及一種大尺寸高質量藍寶石晶體引晶方法。

背景技術

藍寶石單晶具有優異的光學性能、機械性能和化學穩定性，強度高、硬度大、耐沖刷，可在接近1900℃高溫的惡劣條件下工作，因而被廣泛的應用于紅外軍事裝置、衛星空間技術、高強度激光器的窗口材料。藍寶石又作為一種重要的技術晶體，以其獨特的晶格結構，良好的物理化學性質及價格優勢而成為半導體發光二極管(LED)、激光二極管(LD)、大規模集成電路(SOI，SOS)以及超導納米結構薄膜等最理想的襯底材料。

生長初期的引晶工藝是生長大尺寸高質量藍寶石晶體的關鍵。而現有的藍寶石晶體引晶工藝復雜，重復性差，且生長得到的晶體常有氣泡、裂紋、晶界等缺陷出現，晶體質量不高。

發明內容

針對上述問題，本發明提供一種大尺寸高質量藍寶石晶體引晶方法，該引晶方法簡單，重復性好，能夠生長出大尺寸高質量的藍寶石晶體。

為了實現上述目的，本發明的技術方案如下：

一種大尺寸高質量藍寶石晶體引晶方法，其特征在于，包括以下工藝步驟：

(1)先試探：讓籽晶緩慢與熔化的氧化鋁熔液液面接觸，接觸后，立即上搖，觀察籽晶底部情況，如果邊緣起毛或長刺，則意味著溫度過低，升高晶體生長爐的電量100-300W，2-3h后，繼續試探；

(2)如果邊緣清晰略有收斂時，則說明溫度過高，降低晶體生長爐的電量100-300W，再試探；

(3)試探時，若沒有上述情況出現則說明溫度合適，可以讓籽晶自由生長，給1-5mm/h的向上拉速，轉速0.2-0.8r/min，下種后30min內，如果籽晶長大一圈或無明顯化掉，說明下種成功；如果籽晶瞬間長角或結餅出來，說明溫度低，升溫將其熔化，再重復步驟(1)(2)；如果籽晶熔化掉或變細，說明溫度高，則降溫后等待2.5小時再次嘗試，再重復步驟(1)(2)。

本發明中，在所述步驟(1)中，籽晶直徑為8-25mm，籽晶高度為100-200mm，插入熔化的氧化鋁熔液深度為2-5mm。

本發明根據籽晶底部情況，判斷生長爐內氧化鋁熔液的溫度，并及時調節到適合生長藍寶石晶體的合適溫度，方法簡單，重復性好，能夠有效降低藍寶石晶體中出現的氣泡、裂紋、晶界等缺陷，提高晶體質量；本發明引晶工藝簡單，能夠生長出高質量的藍寶石晶體，能夠創造出較好的經濟效益。

本發明的特點可參閱本案圖式及以下較好實施方式的詳細說明而獲得清楚地了解。

附圖說明

圖1為采用實施例1得到的藍寶石晶頸圖。

具體實施方式

為了使本發明實現的技術手段、創作特征、達成目的與功效易于明白了解，下面結合具體實施例進一步闡述本發明。

實施例1：

一種大尺寸高質量藍寶石晶體引晶方法，包括以下工藝步驟：

(1)將高度為150mm，直徑為10mm的籽晶100插入融化的氧化鋁熔液中3mm，立即上搖，觀察籽晶底部情況，邊緣起毛或長刺，意味著溫度過低，升200W，2.5h后，繼續試探。

(2)邊緣清晰略有收斂時，說明溫度過高，降200W，再試探。

(3)試探時，籽晶底部邊緣沒有上述步驟(1)(2)中情況出現，說明溫度合適，可以讓籽晶自由生長，給2mm/h的向上拉速，轉速0.5r/min，下種后30min內籽晶長大一圈，說明下種成功，生長出符合要求的晶頸200(參見圖1)。

實施例2：

如實施例1所述，所不同的是：

步驟(3)中給5mm/h的向上拉速，轉速0.8r/min，

實施例3：

如實施例1所述，所不同的是：

步驟(1)中將高度為100mm，直徑為15mm的籽晶插入融化的氧化鋁熔液中2mm。

步驟(2)邊緣清晰略有收斂時，同時籽晶位置說明溫度過高，降300W，再試探。

通過對上述實施例生長出的晶體進行檢測，檢測結果如表1：

以上顯示和描述了本發明的基本原理、主要特征和本發明的優點。本行業的技術人員應該了解，本發明不受上述實施例的限制，上述實施例和說明書中描述的只是本發明的原理，在不脫離本發明精神和范圍的前提下本發明還會有各種變化和改進，這些變化和改進都落入要求保護的本發明的范圍內。本發明要求的保護范圍由所附的權利要求書及其等同物界定。