[實(shí)用新型]一種適于泡生法藍(lán)寶石單晶生長爐內(nèi)使用的坩堝

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201320678395.1
• 申請(qǐng)日: 2013-10-30
• 公開（公告）號(hào): CN203530499U
• 公開（公告）日: 2014-04-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳洪建;陳晨;閻文博;劉彩池;王運(yùn)滿;程鵬
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 河北工業(yè)大學(xué);唐山銳晶光電科技股份有限公司
• 主分類號(hào): C30B29/20
• 分類號(hào): C30B29/20;C30B17/00
• 代理公司: 天津翰林知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 12210
• 代理人: 趙鳳英

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及一種適于泡生法藍(lán)寶石單晶生長爐內(nèi)使用的坩堝，屬于晶體生長的技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

泡生法作為一種生長高質(zhì)量、大尺寸藍(lán)寶石單晶的方法，對(duì)泡生爐內(nèi)溫場(chǎng)的分布提出了更高的要求。為了保證爐內(nèi)合適的溫場(chǎng)以及優(yōu)化晶體質(zhì)量，要求固液界面上有合適的溫度梯度、較低的固液界面凸出率，適當(dāng)減小熔體的流速和溫度梯度,整個(gè)生長過程有均勻的溫度梯度。采用目前普遍使用的圓坩堝生長藍(lán)寶石晶體，在生長后期固液界面處容易出現(xiàn)溫度梯度不均勻，生長速率過快的現(xiàn)象。

實(shí)用新型內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本實(shí)用新型提供了一種適于泡生法藍(lán)寶石單晶生長爐內(nèi)使用的坩堝。

本實(shí)用新型的技術(shù)方案如下：

一種適于泡生法藍(lán)寶石單晶生長爐內(nèi)使用的坩堝，包括坩堝壁和坩堝底，所述坩堝的外形為圓柱體，內(nèi)部空間為圓臺(tái)狀，側(cè)壁截面為倒梯形，頂端薄，下部厚；其中，坩堝側(cè)壁上端厚度為10mm,側(cè)壁下部厚度為25mm，坩堝底的厚度為15mm，高度和外徑采用傳統(tǒng)參數(shù)；所述坩堝側(cè)壁與坩堝底之間為平滑過渡的弧形拐角；所述的側(cè)壁下部指坩堝側(cè)壁內(nèi)部與弧形拐角的交點(diǎn)處。

所述的坩堝的高度為510mm，外徑為310mm。

本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)在于：

在泡生法藍(lán)寶石晶體生長過程中，本實(shí)用新型能夠優(yōu)化爐內(nèi)熱場(chǎng)分布，降低熔體中溫度梯度，減小熔體流速。本實(shí)用新型能夠降低晶體放肩、等徑生長階段的固液界面凸出率，并適當(dāng)升高收尾階段的固液界面凸出率，有利于在結(jié)晶前沿得到均勻的溫度梯度和穩(wěn)定的生長速率，從而提高藍(lán)寶石單晶的質(zhì)量。

附圖說明

圖1是現(xiàn)有的圓柱形坩堝的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本實(shí)用新型所述坩堝的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是藍(lán)寶石晶體生長某特定過程熔體中等溫線分布示意圖。其中，圖3（a）為使用現(xiàn)有的圓柱形坩堝生長藍(lán)寶石晶體某特定過程熔體中等溫線分布圖；圖3（b）為使用本實(shí)用新型所述的坩堝生長藍(lán)寶石晶體某特定過程熔體中等溫線分布圖；

圖4是分別使用兩種坩堝生長藍(lán)寶石晶體后期結(jié)晶前沿的溫度梯度分布圖。

其中，1－側(cè)壁頂端；2－側(cè)壁下部；3－坩堝底；4－弧形拐角

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合實(shí)施例和說明書附圖對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)方案作以下詳細(xì)描述；

如圖1所示，現(xiàn)有供述使用的圓柱形坩堝側(cè)壁厚度均勻，即坩堝的側(cè)壁頂端1、側(cè)壁下部2和坩堝底3的厚度均為15mm，高度和外徑采用傳統(tǒng)參數(shù)(高度510mm、外徑310mm)。坩堝側(cè)壁與坩堝底3通過弧形拐角4連接，所述的側(cè)壁下部2指坩堝側(cè)壁內(nèi)部與弧形拐角4的交點(diǎn)處。

本實(shí)用新型適于泡生法藍(lán)寶石單晶生長爐內(nèi)使用的坩堝的結(jié)構(gòu)如圖2所示，該坩堝的外形為圓柱體，內(nèi)部空間為圓臺(tái)狀，側(cè)壁截面為倒梯形，頂端薄，下部厚；其中，坩堝側(cè)壁上端1厚度為10mm,側(cè)壁下部2厚度為25mm，坩堝底3的厚度為15mm，高度和外徑采用傳統(tǒng)參數(shù)(高度510mm、外徑310mm)。所述坩堝側(cè)壁與坩堝底3之間為平滑過渡的弧形拐角4。

使用現(xiàn)有的圓柱形坩堝放入泡生法藍(lán)寶石單晶生長爐內(nèi)，進(jìn)行晶體生長全過程。從放肩至收尾，熔體中最大流速從0.0045m/s降至0.0035m/s。熔體中等溫線分布如圖3(a)所示,熔體中靠近固液界面處的等溫線分布較密集，溫度梯度較大。生長后期固液界面突出率為83-78mm。生長后期結(jié)晶前沿溫度梯度分布如圖4(case2)所示，溫度梯度變化較快。

將本實(shí)用新型放入泡生法藍(lán)寶石單晶生長爐內(nèi)，在相同的工藝條件下進(jìn)行晶體生長全過程。從放肩至收尾，熔體中最大流速從0.0028m/s降至0.0011m/s，與圓柱形坩堝相比，明顯降低。熔體中等溫線分布如圖3(b)所示,熔體中靠近固液界面處的等溫線分布相對(duì)稀疏，溫度梯度相對(duì)較小。生長后期固液界面凸出率為86-81mm。生長后期結(jié)晶前沿的溫度梯度分布如圖4(case3)所示，溫度梯度變化較緩，比較均勻，生長速率更加穩(wěn)定，藍(lán)寶石單晶的整體質(zhì)量得到提高。