[實用新型]生長C偏M向藍寶石單晶的泡生法單晶爐結構

有效

• 申請號: 201520409537.3
• 申請日: 2015-06-15
• 公開（公告）號: CN204874816U
• 公開（公告）日: 2015-12-16
• 發明（設計）人: 左洪波;楊鑫宏;張學軍;李鐵
• 申請（專利權）人: 哈爾濱奧瑞德光電技術有限公司
• 主分類號: C30B17/00
• 分類號: C30B17/00;C30B29/20
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

（一）技術領域

本實用新型涉及一種藍寶石單晶爐結構，具體涉及一種生長C偏M向藍寶石單晶的泡生法單晶爐結構。

（二）背景技術

在消費類電子產品市場，藍寶石最初被用在一些尺寸較小的產品方面，如手表表鏡、銷售點窗口、相機鏡頭蓋、指紋識別窗口等。隨著手機觸摸屏的普及，人們對手機屏的耐劃傷能力要求更高。藍寶石作為莫氏硬度僅次于金剛石的材料，具有硬度高、耐腐蝕、光透過性好等優點，成為手機屏材料的優選材料之一。2013年，蘋果與GTAT公司合作建立藍寶石長晶廠，給市場提供了將在iphone6上使用藍寶石手機屏應用的信號。雖然最終合作宣告失敗，iphone6也沒有如預期那樣采用藍寶石手機屏，但仍不排除藍寶石在手機屏方面大量應用的可能，而且，目前已有一些手機型號上開始少量使用藍寶石手機屏，如金立、華為、vivo等。

藍寶手機屏能否廣泛應用，一方面取決于長晶企業能否提供足夠多的符合手機屏要求的晶體材料，另一方面取決于手機屏加工制造成本及成品率。藍寶石硬度高，存在難加工、成品率低、加工成本高的問題。人們在生產實踐過程中發現，藍寶石的C偏M的某個方向硬度較低，尤其是C偏M45゜時硬度更低，更容易切割。由于泡生法梨形晶體中心部分直徑大約20~40mm圓柱范圍內氣泡及藍云等缺陷比例較高，因此，用傳統沿A向生長的藍寶石晶錠加工A向晶塊時，晶體中心部位加工出來的2~4根晶塊由于整根包含氣泡及藍云等缺陷全部成為不合格晶塊，極大地降低了晶體材料利用率，進而增加了手表表鏡、手機屏等產品的生產成本。但是，如果能夠直接沿著C偏M向生長晶體，由于A向位于圓柱晶體的側面，缺陷部分可以通過切割截去，就可以避免整根晶塊不合格，從而可以提高晶體出材率，降低生產成本。另一方面，即使不考慮泡生法梨形晶體的中心部分缺陷，將A向由端面改到晶體側面，經實際測算也可以直接提高晶體出材率。

然而，由于C偏M向晶體結構對稱性差，容易出現斜肩、粘堝等問題，晶體生長成品率較低，同時也會影響晶體的出材率。

（三）發明內容

本實用新型是在前期授權專利號ZL200920100239.0中公布的冷心放肩微量提拉法藍寶石單晶生長爐結構的基礎上，通過對單晶爐熱場結構進行改進，以形成適于生C偏M向藍寶石晶體的單晶爐結構。

本實用新型的目的是這樣實現的：它包括籽晶桿換熱器1、上隔熱屏2、電極3、加熱體4、側隔熱屏、坩堝蓋8、坩堝9、鎢盤10、支柱11、下隔熱屏12及底部保溫磚結構13，籽晶夾14固定在籽晶桿換熱器1上，上隔熱屏2設置在加熱體4上方，電極3設置在上隔熱屏2兩側上方，側隔熱屏設置在加熱體4外側，下隔熱屏12設置在加熱體4下方，藍寶石單晶15設置在坩堝9內，坩堝9設置在加熱體4內，鎢盤10設置在坩堝9下方，支柱11連接鎢盤10，側隔熱屏由順次設置的鉬筒5、保溫磚層6、保溫填料層7組成。

本實用新型在原有單晶爐基礎上，針對C偏M向晶體的生長特點及對溫場的要求，對單晶爐籽晶桿熱交換器、側隔熱屏、下隔熱屏及支柱結構進行調整，形成適于非常規、對稱性差C偏M向藍寶石單晶生長的熱場結構。

本實用新型還有這樣一些特征：

1、所述的藍寶石單晶的生長方向為C偏M向1゜~89゜。

2、所述的籽晶桿熱換器1的冷卻水管原來的2分水管調整為4分水管，增大籽晶桿換熱器冷卻能力及調節范圍。

3、所述的側隔熱屏鉬筒5采用多層鉬筒。

4、所述的側隔熱屏內層為5~12層，厚度0.3~2mm的多層鉬筒，中間保溫磚層6為厚度20~100mm的氧化鋯、氧化鎂或氧化鋁纖維磚拼接結構，保溫磚層外為厚度20~70mm的氧化鋁球保溫填料。

5、所述的單晶爐結構，根據所生長晶體重量，支柱直徑50~120mm，高度270~450mm。支柱與鎢盤接觸一側有直徑5~40mm，深度20~100mm的盲孔。

6、所述的下隔熱屏12為7~25層鉬片，厚度1~4mm。

本實用新型的有益效果有：

該爐體結構保溫效果好、冷心居中，溫場穩定、溫度梯度合理、生長出的C偏M向藍寶石單晶內部缺陷少，熱應力小。

1、側隔熱屏在原來鉬筒與保溫填料間增加了保溫磚結構，該設計減小了徑向的熱量流失，有利于保證熱場的對稱性，防止晶體因各方向生長速度不一致導致的斜肩、粘堝問題，提高晶體生長成品率。

2、側隔熱屏中以保溫磚結構代替部分鉬屏，可以降低因鉬屏變形導致熱場失穩的風險，提高了熱場材料的使用壽命。