[發明專利]一種大尺寸晶體生長控制裝置及控制方法

在審

• 申請號: 202010693327.7
• 申請日: 2020-07-17
• 公開（公告）號: CN111826716A
• 公開（公告）日: 2020-10-27
• 發明（設計）人: 馬孫明;彭方;郭玉勇;竇仁勤;毛炯;陳儀翔;張慶禮
• 申請（專利權）人: 安徽晶宸科技有限公司
• 主分類號: C30B29/20
• 分類號: C30B29/20;C30B17/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開了一種大尺寸晶體生長控制裝置及控制方法，屬于晶體材料技術領域。一種大尺寸晶體生長控制裝置，包括支架、控制器、電動伸縮桿、坩堝、加熱套、供給箱和增壓泵，控制器固定連接在支架的底部，加熱套固定連接在支架的頂部，坩堝可拆卸套接在加熱套內，支架上固定連接有支撐桿，電動伸縮桿固定連接在支撐桿上，電動伸縮桿的輸出端固定連接有加熱器，加熱器的輸出端固定連接有導熱環，導熱環延伸至坩堝內，電動增壓泵固定連接在供給箱的側壁，增壓泵的輸入端通過第一導管與供給箱相連通，增壓泵的輸出端通過第二導管與坩堝相連通；本發明利用加熱套的通槽和壁厚順序保證晶體的成型時，降低結晶塊的多余應力，導熱環降低脫離時的熱沖擊。

技術領域

本發明涉及晶體材料技術領域，尤其涉及一種大尺寸晶體生長控制裝置及控制方法。

背景技術

藍寶石是三氧化二鋁的α相單晶，具有硬度高(莫氏9)、耐高溫、那腐蝕，透光性優良。藍寶石晶體廣泛應用于半導體襯底、特種窗口等領域。特別是高亮度白光LED作為下一代通用照明器件，具有綠色節能等優點。藍寶石襯底是氮化鎵基白光LED的最主要襯底，市場的需求量巨大，藍寶石晶體一般采用熔液中生長的方式制作，最主要的生長方式有泡生法、提拉法和坩堝下降法。

現有技術中，最常用的泡生法制取方式，在晶體生長的過程中或生長結束時不予坩堝壁接觸，大大減少了晶體的應力，不過當晶體與剩余的溶體脫離時，通常會產生較大的熱沖擊，從而損壞已經成型的晶體塊。

發明內容

本發明的目的是為了解決現有技術中提取時易產生熱沖擊損壞晶體塊的缺陷，而提出的一種大尺寸晶體生長控制裝置及控制方法。

為了實現上述目的，本發明采用了如下技術方案：

一種大尺寸晶體生長控制裝置及控制方法，包括支架、控制器、電動伸縮桿、坩堝、加熱套、供給箱和增壓泵，所述控制器固定連接在支架的底部，所述加熱套固定連接在支架的頂部，所述坩堝可拆卸套接在加熱套內，所述支架上固定連接有支撐桿，所述電動伸縮桿固定連接在支撐桿上，所述電動伸縮桿的輸出端固定連接有加熱器，所述加熱器的輸出端固定連接有導熱環，所述導熱環延伸至坩堝內，所述電動增壓泵固定連接在供給箱的側壁，所述增壓泵的輸入端通過第一導管與供給箱相連通，所述增壓泵的輸出端通過第二導管與坩堝相連通。

優選的，所述加熱套的底部固定連接有電極支腳，所述加熱套外壁開設有通槽。

優選的，所述通槽的形狀具體為“W”。

優選的，所述增壓泵內設置有流量計。

優選的，所述供給箱頂部設置有進料管。

優選的，所述坩堝的頂部設置有進氣管。

一種控制方法，包括如下步驟：

步驟1：清潔坩堝的內壁并干燥處理；

步驟2：啟動增壓泵，通過第一導管從供給箱內抽取適量晶體材料注入可封閉的坩堝內，由增壓泵內設的流量計進行供給量統計；

步驟3：在坩堝內放置受冷的籽晶，采用泡生法進行生成；

步驟4：待坩堝內注入的原料達到設定值后，停止增壓泵，由進氣管在可封閉的坩堝內通入惰性氣體；

步驟5：通過控制器對加熱套底部的陰陽電極支腳進行通電，從而對加熱套進行升溫并控制晶體材料的熔融時間；

步驟6：在加熱套升溫的過程中，加熱套的頂部受“W”形狀的通槽影響，從而在加熱過程中，偏向上的部位溫度略低于底部，從而使坩堝內的晶體材料由底部至上進行升溫；

步驟7：在籽晶表面與原料熔融時，停止升溫，并逐步對坩堝進行降溫，在原料冷卻過程中，底部首先失溫，從而保證籽晶由底部至上逐步結晶，形成所需序列的晶體；