[發明專利]在經調節壓力下使用氦的高溫工藝改進

在審

• 申請號: 201611138038.0
• 申請日: 2010-09-01
• 公開（公告）號: CN106948004A
• 公開（公告）日: 2017-07-14
• 發明（設計）人: 弗雷德里克·施密德;大衛·B·喬伊斯;約翰·布羅萊特;丹尼爾·P·貝迪;萊安·費爾伯特
• 申請（專利權）人: GTAT公司
• 主分類號: C30B29/20
• 分類號: C30B29/20;C30B11/00
• 代理公司: 中原信達知識產權代理有限責任公司11219
• 代理人: 劉慧,楊青

1.生產藍寶石結晶材料的方法，所述方法包括以下步驟：

a)裝載具有熔體原料的坩堝；

b)將熔爐的熱區抽空至操作壓力值；

c)加熱熔爐的熱區以至少部分地熔化熔體原料；

d)進一步將熔爐的熱區加熱至最大溫度以完全地熔化熔體原料；

e)通過冷卻熱區而從完全熔化的熔體原料生長藍寶石結晶材料；和

f)從熔爐移除藍寶石結晶材料，

其中，在步驟e)之前，該方法進一步包括以下步驟：建立至少一種非反應性氣體進入熔爐的熱區中的流率，隨后建立在熔爐的熱區中的該至少一種非反應性氣體的反應壓力高于操作壓力值，以及

其中，在藍寶石結晶生長期間對于輔助反應建立依賴于反應蒸氣壓力的反應壓力。

2.根據權利要求1的方法，其中建立至少一種非反應性氣體的流率和反應壓力的步驟在步驟c)之前發生。

3.根據權利要求2的方法，其中該方法包括以下步驟：

a)將具有熔體原料的坩堝裝載進熔爐的熱區中；

b)將熔爐的熱區抽空至操作壓力值；

c)加熱熔爐的熱區以至少部分地熔化熔體原料；

d)在無溫度增加的情況下建立至少一種非反應性氣體進入熔爐的熱區中的流率；

e)建立在熔爐的熱區中的該至少一種非反應性氣體的反應壓力高于操作壓力；

f)在控制非反應性氣體的流率和反應壓力的同時進一步將熔爐的熱區加熱至最大溫度以完全地熔化熔體原料；

g)通過在控制非反應性氣體的流率和反應壓力的同時冷卻熱區而從完全熔化的熔體原料生長藍寶石結晶材料；和

h)從熔爐移除藍寶石結晶材料。

4.根據權利要求3的方法，其中步驟d)和步驟e)同時發生。

5.根據權利要求1的方法，其中，在步驟a)中，坩堝在坩堝的熱區中具有籽晶并且籽晶在步驟d)中被部分地融化。

6.根據權利要求1的方法，該方法進一步包括在步驟f)之前在維持所建立的非反應性氣體的流率和壓力的同時在熔爐的熱區中將藍寶石結晶材料退火的步驟。

7.根據權利要求1的方法，該方法進一步包括在步驟f)之前利用氣體回填熱區的步驟。

8.根據權利要求7的方法，其中氣體是非反應性氣體。

9.根據權利要求1的方法，其中非反應性氣體是氦氣、氬氣、氫氣或者氮氣。

10.根據權利要求1的方法，其中非反應性氣體是氦氣。

11.根據權利要求1的方法，其中所建立的至少一種非反應性氣體的流率不高于約1.0SCFH。

12.根據權利要求10的方法，其中所建立的至少一種非反應性氣體的流率在約0.1SCFH和0.5SCFH之間。

13.根據權利要求1的方法，其中所建立的至少一種非反應性氣體的壓力在約5托和約250托之間。

14.根據權利要求1的方法，其中熔爐包括熱交換器，該熱交換器通過使冷卻氣體流過其進行操作，該熱交換器位于熔爐熱區中的坩堝下方的中心處，并且其中在步驟c)之前，該方法進一步包括通過引發冷卻氣體流而引發熱交換器的操作的步驟。

15.根據權利要求14的方法，其中冷卻氣體是氦氣。

16.根據權利要求14的方法，其中，在步驟c)中，熔體原料完全熔化。

17.根據權利要求14的方法，其中所建立的至少一種非反應性氣體的壓力在約5托和約50托之間。

18.根據權利要求14的方法，其中，在步驟e)中，通過增加到達熱交換器的冷卻氣體流將熱區冷卻。

19.根據權利要求14的方法，其中，在步驟e)中，通過改變所建立的至少一種非反應性氣體的反應壓力將熱區冷卻。

20.根據權利要求1的方法，其中所建立的至少一種非反應性氣體的壓力在約10托和約30托之間。