[發明專利]一種具有三加熱器的藍寶石晶體生長爐

有效

• 申請號: 201310340342.3
• 申請日: 2013-08-06
• 公開（公告）號: CN103469295A
• 公開（公告）日: 2013-12-25
• 發明（設計）人: 朱亮;張俊;曹建偉;王巍;沈興潮
• 申請（專利權）人: 浙江晶盛機電股份有限公司
• 主分類號: C30B15/14
• 分類號: C30B15/14;C30B29/20
• 代理公司: 杭州中成專利事務所有限公司 33212
• 代理人: 周世駿

技術領域

本發明是關于晶體生長爐領域，特別涉及一種具有三加熱器的藍寶石晶體生長爐。

背景技術

藍寶石晶體是用于廣泛制作運用于光電產業的LED的基本原料，然而藍寶石爐晶體的拉制需要在一種藍寶石爐內，將溫度升至2050°以上，再通過引晶、放肩、等徑、收尾一系列的操作來完成。得到大尺寸、高品質的藍寶石晶體需要有一個適合于藍寶石晶體生長的溫度環境，這樣就對藍寶石爐的熱場結構有著非常高的要求。

一般藍寶石爐通過單個電源柜使用銅排軟連接與銅電極對里面的鎢加熱器進行加熱，從而形成高溫的環境。由于通常的鎢加熱器是采用鳥籠的結構形式，使用鳥籠式的加熱器，隨著熱場的老化和變形，其溫度分布持續變化，難以調節，因次需要針對每個熱場的變形情況對熱場結構和長晶工藝進行修正，影響了晶體生長的一致性和工藝穩定性，并且需要具有熟練掌握熱場和工藝調整的工程師，人力成本和管理成本很高。

發明內容

本發明的主要目的在于克服現有技術中的不足，提供一種可使藍寶石晶體結晶凝固得到有效控制的藍寶石晶體生長爐。為解決上述技術問題，本發明的解決方案是：

提供一種具有三加熱器的藍寶石晶體生長爐，包括加熱器，所述加熱器為采用鎢絲編織而成的網狀加熱器，加熱器設有三個，分別為上部加熱器、中部加熱器和下部加熱器，上部加熱器和中部加熱器分別安裝在藍寶石晶體生長爐的爐筒上部和中部的電極上，下部加熱器安裝在藍寶石晶體生長爐的爐底板電極上。

作為進一步的改進，所述上部加熱器、中部加熱器和下部加熱器分別豎直安裝在對應電極上。

作為進一步的改進，所述上部加熱器、中部加熱器和下部加熱器分別通過電極、水冷電纜與電源柜連接。

作為進一步的改進，所述電源柜分別設有能單獨調節三個加熱器加熱功率的獨立電源控制系統。

作為進一步的改進，所述加熱器設置在藍寶石晶體生長爐的坩堝與保溫屏之間。

提供基于所述的藍寶石晶體生長爐的控制方法，利用所述藍寶石晶體生長爐中的加熱器對爐內進行加溫時，上部加熱器、中部加熱器和下部加熱器的功率符合K1:?K2:?K3，其中K1為上部加熱器的功率，?K2為中部加熱器的功率，K3為下部加熱器的功率，且滿足公式K1=aP、K2=bP、K3=cP和a+b+c=100%，其中a、b、c為比例系數，a的取值范圍為30%～40%，b的取值范圍為30%～40%，c的取值范圍為30%～40%，P為三個加熱器上的總功率，P的取值范圍為0～85千瓦。

作為進一步的改進，所述上部加熱器、中部加熱器和下部加熱器上產生的熱量分別滿足公式Q=dU²，其中d為比例系數，d的取值范圍為130～230，Q為上部加熱器、中部加熱器或者下部加熱器上產生的熱量，U為上部加熱器、中部加熱器或者下部加熱器上的電壓。

與現有技術相比，本發明的有益效果是：

在拉制藍寶石晶體的過程中，可以針對不同的長晶階段對熱場溫度梯度的不同需求，通過對三個加熱器的功率進行配比，使引晶和長晶過程都得到最優化的溫度環境，另外，對于提高晶體生長品質，縮短生產周期，提高成品率，降低能耗都具有顯著的效果。

附圖說明

圖1為本發明的整體結構示意圖。

圖中的附圖標記為：1上部加熱器；2中部加熱器；3下部加熱器；4爐筒；5電極；6爐底板。

具體實施方式

下面結合附圖與具體實施方式對本發明作進一步詳細描述：

圖1中的一種具有三加熱器的藍寶石晶體生長爐包括加熱器，加熱器設有三個，分別為上部加熱器1、中部加熱器2和下部加熱器3。上部加熱器1和中部加熱器2分別豎直安裝在藍寶石晶體生長爐的爐筒4上部和中部的電極5上，下部加熱器3豎直安裝在藍寶石晶體生長爐的爐底板6電極5上，且下部加熱器3可以跟隨爐底板6進行升降，這樣有利于坩堝的安裝拆卸，而三個加熱器的設計，使徑向和軸向都有了安裝的空間，與原來的鳥籠式加熱器相比較，其更有利于后期更大裝料量的爐型的設計。

加熱器采用鎢絲編織成網狀制作而成，與鳥籠式加熱器比較，增大了加熱面積，加熱器在加熱過程中更加不容易變形，這樣加熱效果更好，使用壽命長。加熱器設置在藍寶石晶體生長爐的坩堝與保溫屏之間，并分別通過電極5、水冷電纜與電源柜連接，水冷電纜的采用，對大電流的輸送更加安全可靠，抗折彎能力強，使用壽命長。所述電源柜為每個加熱器提供獨立的電源控制系統，可以單獨調節三個加熱器的加熱功率，從而更加容易達到不同的長晶階段對熱場溫度梯度的不同需求。