[發明專利]一種藍寶石單晶的生長方法

在審

• 申請號: 202011393923.X
• 申請日: 2020-12-02
• 公開（公告）號: CN112501690A
• 公開（公告）日: 2021-03-16
• 發明（設計）人: 郭飛;劉旭東
• 申請（專利權）人: 通遼精工藍寶石有限公司
• 主分類號: C30B29/20
• 分類號: C30B29/20;C30B27/00
• 代理公司: 合肥市浩智運專利代理事務所(普通合伙) 34124
• 代理人: 葉濛濛

1.一種藍寶石單晶的生長方法，其特征在于：包括以下步驟：

(1)將氧化鋁裝入粘有籽晶的坩堝中，然后將坩堝放置在熱交換器頂端，關閉爐體，對爐體進行抽真空或注入穩定氣體形成正壓；

(2)爐體保持真空或正壓，熱交換器通入高純氦氣冷卻籽晶，石墨加熱器升溫，直至氧化鋁開始熔化；

(3)原料開始熔化后，從爐體底端的進氣管道分別通入載體氣體和混合氣體，維持爐體內壓力為10^-1-2X10⁵Pa，氣體從爐體頂端的出氣管道排出；所述混合氣體包括一氧化碳和二氧化碳；

(4)將爐體內的溫度升高至氧化鋁完全融化，待溫度穩定后，增加熱交換器的流量，使晶體開始生長，直至長晶完成；

(5)降低爐體內的溫度至晶體全部凝固，同時關閉進氣管道和出氣管道，待爐體冷卻后，取出晶錠。

2.根據權利要求1所述的藍寶石單晶的生長方法，其特征在于：所述藍寶石單晶的生長方法采用的藍寶石單晶生長裝置包括爐體、坩堝、石墨加熱器、石墨保溫層、熱交換器、進氣管道和出氣管道；

所述爐體內設有腔體，所述石墨加熱器位于腔體內，所述坩堝位于石墨加熱器內，所述石墨保溫層圍合在石墨加熱器外部，所述熱交換器位于坩堝底端；

所述進氣管道的一端依次穿過爐體底端和石墨保溫層，所述出氣管道的一端依次穿過爐體頂端和石墨保溫層。

3.根據權利要求1所述的藍寶石單晶的生長方法，其特征在于：所述步驟(1)中爐體內真空和正壓的壓力為10^-1Pa～2x10⁵Pa。

4.根據權利要求1所述的藍寶石單晶的生長方法，其特征在于：所述步驟(1)中所述穩定氣體包括氮氣、氬氣或氦氣。

5.根據權利要求1所述的藍寶石單晶的生長方法，其特征在于：所述步驟(3)中的載體氣體為高純惰性氣體，所述高純惰性氣體包括氦氣、氬氣、氮氣或氫氣，所述高純惰性氣體的純度為99.995％以上。

6.根據權利要求1所述的藍寶石單晶的生長方法，其特征在于：當爐體內加熱場的體積為1-1.5m³時，所述步驟(3)中載體氣體的流量為0.15-2L/min。

7.根據權利要求1所述的藍寶石單晶的生長方法，其特征在于：當爐體內加熱場的體積為1-1.5m³時，所述步驟(3)中混合氣體的總流量為50-200mL/min，所述一氧化碳和二氧化碳的流量比為(8000-15000)：1。

8.根據權利要求1所述的藍寶石單晶的生長方法，其特征在于：所述步驟(4)中將爐體內的溫度升高17℃，使氧化鋁完全融化，待溫度穩定10h后，增加熱交換器的流量。

9.根據權利要求1所述的藍寶石單晶的生長方法，其特征在于：所述步驟(5)中降低爐體內的溫度至晶體熔點溫度后，按每小時增加流量0.1L/min的速度增加載體氣體和混合氣體的流量。

10.根據權利要求1所述的藍寶石單晶的生長方法，其特征在于：長晶完成后降溫退火10h，降溫速度為4.5℃/h。