一種棒狀藍(lán)寶石晶體生長設(shè)備及其生長方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種棒狀藍(lán)寶石晶體生長設(shè)備，還涉及一種采用該棒狀藍(lán)寶石晶體生長設(shè)備的實(shí)現(xiàn)棒狀藍(lán)寶石晶體生長的生長方法，包括模具、坩堝、晶體生長爐、主加熱器及抽真空裝置，所述模具置于坩堝中，坩堝置于晶體生長爐中，主加熱器用以對晶體生長爐加熱；所述模具為旋轉(zhuǎn)對稱表面模具，其側(cè)表面為旋轉(zhuǎn)幾何表面，頂部端面為凹形表面，該凹形表面由三個相互交叉的斜平面組成，且所述三個斜平面的交點(diǎn)位于旋轉(zhuǎn)幾何表面的旋轉(zhuǎn)對稱軸上；所述模具內(nèi)部設(shè)有與旋轉(zhuǎn)幾何表面的旋轉(zhuǎn)對稱軸相平行的一條或以上的貫通的毛細(xì)通道，其底部留有液體流向毛細(xì)通道的縫隙。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于：提出的棒狀藍(lán)寶石晶體的生長方法及設(shè)備，可制得棒狀的藍(lán)寶石晶體，有效提高藍(lán)寶石晶體制備效率，利用該方法生長的晶體，經(jīng)過定型加工，可作為襯底用于LED器件制造。
【專利說明】一種棒狀藍(lán)寶石晶體生長設(shè)備及其生長方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于晶體生長【技術(shù)領(lǐng)域】，涉及一種棒狀藍(lán)寶石晶體生長設(shè)備，還涉及一種 采用該棒狀藍(lán)寶石晶體生長設(shè)備的實(shí)現(xiàn)棒狀藍(lán)寶石晶體生長的生長方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 藍(lán)寶石的組成為氧化鋁（A1203)，是由三個氧原子和兩個鋁原子以共價鍵型式結(jié) 合而成，其晶體結(jié)構(gòu)為六方晶格結(jié)構(gòu)。由于藍(lán)寶石具有高聲速、耐高溫、抗腐蝕、高硬度、高 透光性、熔點(diǎn)高（2045°C)等特點(diǎn)，因此常被用來作為光電元件的材料。目前超高亮度白/藍(lán) 光LED的品質(zhì)取決于氮化鎵外延層（GaN)的材料品質(zhì)，而氮化鎵外延層品質(zhì)則與所使用的 藍(lán)寶石襯底表面加工品質(zhì)息息相關(guān)。由于藍(lán)寶石（單晶A1203) c面與III-V和II-VI族 沉積薄膜之間的晶格常數(shù)失配率小，同時符合GaN外延制程中耐高溫的要求，使得藍(lán)寶石 晶片成為制作白/藍(lán)/綠光LED的關(guān)鍵材料。
[0003] 藍(lán)寶石晶體材料的生長方法目前已有很多種方法，主要有：泡生法（即Kyropolos 法，簡稱 Ky 法)、導(dǎo)模法（即 edge defined film-fed growth techniques 法，簡稱 EFG 法，屬 于TPS方法的一種)、熱交換法（即heat exchange method法，簡稱HEM法)、布里奇曼法（即 Bridgman法，或;t甘禍下降法)、提拉法（即Czochralski，簡稱Cz法）等。但不同的晶體生長 方法針對藍(lán)寶石的不同用途而設(shè)計。目前，用于LED領(lǐng)域的藍(lán)寶石的晶體生長方法上述藍(lán) 寶石晶體的生長方法常用的有兩種： 1.凱氏長晶法（Kyropoulos method),簡稱KY法，亦稱泡生法。其原理與柴氏拉晶 法（Czochralski method)類似，先將原料加熱至烙點(diǎn)后烙化形成烙體，再以單晶的籽晶 (SeedCrystal)接觸到烙體表面，在籽晶與烙體的固液界面上開始生長和籽晶相同晶體結(jié) 構(gòu)的單晶，籽晶以極緩慢的速度往上拉升，但在籽晶往上拉晶一段時間以形成晶頸，待熔體 與籽晶界面的凝固速率穩(wěn)定后，籽晶便不再拉升，也沒有作旋轉(zhuǎn)，僅以控制冷卻速率方式來 使單晶從上方逐漸往下凝固，最后凝固成一整個單晶晶碇。然后，利用掏棒加工，沿垂直軸 向掏制標(biāo)準(zhǔn)LED用的晶棒。其有效利用率一般在30%左右，限制了 LED襯底片的成本。
[0004] 2.導(dǎo)模法(也稱邊緣限定薄膜喂料法)，它也是TPS方法的一種，主要用于生長薄 板材料。它利用了毛細(xì)原理，將熔體導(dǎo)入模具的頂部，然后用籽晶將這部分熔體提拉生成單 晶片。然后利用掏片加工，掏制出一個個LED用的毛片。由于長晶過程中，薄板的雙面均有 大面積的氣泡，所以板材的厚度大于標(biāo)準(zhǔn)LED用的襯底厚度，導(dǎo)致晶片加工過程中的去除 量大，直接增加了晶片加工成本。
[0005] 在專利號為CN201010147683. 5的發(fā)明專利，一種大尺寸片狀藍(lán)寶石晶體的生長 方法，其晶體生長過程在單晶生長爐內(nèi)進(jìn)行，爐內(nèi)設(shè)置坩堝和導(dǎo)模（又稱模具），晶體生長 過程依次包括藍(lán)寶石原料加熱、引晶、放肩、等徑提拉及冷卻步驟；所述單晶生長爐中設(shè)置 可通入和排出保護(hù)氣體的保護(hù)氣體進(jìn)出氣系統(tǒng)和可控制爐內(nèi)壓力的壓力控制系統(tǒng)；在藍(lán) 寶石原料加熱、引晶、放肩、等徑提拉步驟中在爐內(nèi)通入保護(hù)氣體，通過保護(hù)氣體進(jìn)出氣系 統(tǒng)使?fàn)t內(nèi)保護(hù)氣體形成流動氣體，其進(jìn)氣流量為0.1-50slpm，同時通過壓力控制系統(tǒng)使?fàn)t 內(nèi)壓壓力為100pa_90kpa。
[0006] 上述專利的缺點(diǎn)為：根據(jù)藍(lán)寶石的具體應(yīng)用，在用于生長c向晶體時，c向晶體生 長速度慢且容易出現(xiàn)晶界等質(zhì)量問題。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種能夠提高藍(lán)寶石晶體生長速度及品質(zhì)的棒 狀藍(lán)寶石晶體生長設(shè)備及其生長方法。
[0008] 為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的技術(shù)方案為： 一種棒狀藍(lán)寶石晶體生長設(shè)備，包括模具、坩堝、晶體生長爐、主加熱器、抽真空裝置、 輔加熱器，所述模具置于坩堝中，坩堝置于晶體生長爐中，主加熱器用以對晶體生長爐加 熱；其創(chuàng)新點(diǎn)在于：所述模具為旋轉(zhuǎn)對稱表面模具，其側(cè)表面為旋轉(zhuǎn)幾何表面，頂部端面為 凹形表面，該凹形表面由三個相互交叉的斜平面組成，且所述三個斜平面的交點(diǎn)位于旋轉(zhuǎn) 幾何表面的旋轉(zhuǎn)對稱軸上；所述模具內(nèi)部設(shè)有與旋轉(zhuǎn)幾何表面的旋轉(zhuǎn)對稱軸相平行的一條 或以上的貫通的毛細(xì)通道，其底部留有液體流向毛細(xì)通道的縫隙。
[0009] 進(jìn)一步地，所述晶體在退火的位置還設(shè)有石墨輔加熱器。
[0010] 進(jìn)一步地，所述模具采用耐高溫金屬加工，該耐高溫金屬為鑰或鎢或鎢鑰合金。
[0011] 進(jìn)一步地，所述斜面法向與模具的對稱軸夾角為57.6°。
[0012] 進(jìn)一步地，所述三個斜平面大小與形狀一致，且對稱均勻分布在模具的頂部端面 上。
[0013] 進(jìn)一步地，所述模具為圓柱形，所述模具的上端面，直徑不小于50. 8mm。
[0014] 進(jìn)一步地，所述毛細(xì)通道呈圓柱形或長方形。
[0015] 進(jìn)一步地，所述毛細(xì)通道為圓柱形通孔，其直徑 r= a 2/h α為藍(lán)寶石的對于一般可浸潤耐高溫金屬的毛細(xì)常數(shù)，毛細(xì)常數(shù)大約為6_，r為毛細(xì) 縫通道的寬度或直徑，h為藍(lán)寶石毛細(xì)作用供料的高度。
[0016] 進(jìn)一步地，所述毛細(xì)通道直徑r為0. 1mm至13mm。
[0017] 進(jìn)一步地，在三個斜面兩兩相交的相交線上，還設(shè)有軸對稱的端面通道。
[0018] 進(jìn)一步地，所述端面通道為長方形通孔，其寬度 w= a 2/h α為藍(lán)寶石的對于一般可浸潤耐高溫金屬的毛細(xì)常數(shù)，毛細(xì)常數(shù)大約為6mm，w為端面 通道的寬度，h為藍(lán)寶石毛細(xì)作用供料的高度。
[0019] 進(jìn)一步地，所述端面通道為寬度為0. 1mm至13mm的長方形通孔。
[0020] 一種采用上述棒狀藍(lán)寶石晶體生長設(shè)備實(shí)現(xiàn)棒狀藍(lán)寶石晶體生長的生長方法，其 創(chuàng)新點(diǎn)在于：所述方法包括如下步驟： 步驟S1 :將設(shè)定重量的高純藍(lán)寶石塊料或粉料裝入坩堝中，而后將坩堝置于晶體生長 爐內(nèi)，且在坩堝底部放置旋轉(zhuǎn)對稱表面模具； 步驟S2 :將晶體生長爐抽真空，真空度~l(T3Pa ; 步驟S3 :通過主加熱器控制晶體生長爐升溫至2000-210(rC，待藍(lán)寶石熔化成熔體； 步驟S4 :選用定向的籽晶，下籽晶，進(jìn)行引晶；籽晶的下端面為c面，且籽晶的c軸與所 述模具的旋轉(zhuǎn)對稱軸平行； 步驟S5 :以KTlOOmm/hr的速度進(jìn)行晶體生長，至晶體生長結(jié)束； 步驟S6 :進(jìn)行晶棒的退火處理，退火溫度160(T200(TC，退火時間l(T20hr ; 步驟S7 :以KT6(TC /hr的速度緩慢降溫； 步驟S8 :爐內(nèi)溫度降至室溫后，取出晶棒。
[0021] 進(jìn)一步地，步驟S6中，所述晶棒退火的位置還設(shè)有石墨輔加熱器。
[0022] 本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于： 1. 根據(jù)溫度分布，選用旋轉(zhuǎn)對稱表面模具，由于晶棒的生長界面由模具限定，模具頂部 端面凹形表面確保了生長凸界面；凹形表面由三個相互交叉的斜平面組成，確保了結(jié)晶界 面平坦光滑為提高晶體利用率；三個斜平面的交點(diǎn)位于旋轉(zhuǎn)幾何表面的旋轉(zhuǎn)對稱軸，有助 于晶棒的放肩生長； 2. 晶棒退火的位置還設(shè)有石墨輔加熱器，考慮到晶棒用于LED襯底片，因此其必須 適合后續(xù)切磨加工，通過石墨輔助加熱器，對晶棒進(jìn)行退火處理能夠有效降低晶體的內(nèi)應(yīng) 力； 4. 模具選用耐高溫金屬模具，耐高溫金屬為鑰或鎢或鎢鑰合金從而保證能夠在生長溫 度為2000度至2200度之間的情況下使用； 5. 斜面法向與模具的對稱軸夾角為57.6°，確保c向晶棒生長時，其實(shí)際生長方向?yàn)閞 向，其生長界面為穩(wěn)定的r面，同時模具頂部端面保證較高的平整度，以實(shí)現(xiàn)晶棒的界面光 滑平整，保證了穩(wěn)定的r面晶體生長具有極高的分凝能力、穩(wěn)定的生長界面，能有效確保較 快的生長速度和排除氣泡雜質(zhì)，保證了較高的晶體質(zhì)量，獲得了更穩(wěn)定的晶體質(zhì)量和更高 的生長速度； 6. 三個斜平面大小與形狀一致，且對稱均勻分布在模具的頂部端面上，有助于軸對稱 的溫度分布，確保結(jié)晶界面平坦光滑； 4. 斜面法向與模具的對稱軸夾角為57.6°，確保c向晶棒生長時，其實(shí)際生長方向?yàn)閞 向，其生長界面為穩(wěn)定的r面，同時模具頂部端面保證較高的平整度，以實(shí)現(xiàn)晶棒的界面光 滑平整，保證了穩(wěn)定的r面晶體生長具有極高的分凝能力、穩(wěn)定的生長界面，能有效確保較 快的生長速度和排除氣泡雜質(zhì)，保證了較高的晶體質(zhì)量，獲得了更穩(wěn)定的晶體質(zhì)量和更高 的生長速度； 5. 模具的三個斜平面大小與形狀一致，且對稱均勻分布在模具的頂部端面上，有助于 軸對稱的溫度分布，確保結(jié)晶界面平坦光滑； 6. 考慮到LED晶片尺寸不小于2英寸，模具為圓柱形，所述模具的上端面，直徑不小于 50. 8mm〇
[0023] 7.毛細(xì)通道呈圓柱形或長方形，結(jié)構(gòu)簡單，且方便氧化鋁熔液進(jìn)入毛細(xì)通道； 8. 細(xì)通道為圓柱形通孔，其直徑為r= a 2/h，提高了晶體的生長速度，藍(lán)寶石對于一般 浸潤耐高溫金屬的毛細(xì)常數(shù)大約為6_，計算得到毛細(xì)通道直徑r為0. 1_至13_ ; 9. 在三個斜面兩兩相交的相交線上，還設(shè)有端面通道，端面通道為長方形通孔其寬度 w= a 2/h，有助于軸對稱的溫度分布，確保結(jié)晶界面平坦光滑；藍(lán)寶石對于一般浸潤耐高溫 金屬的毛細(xì)常數(shù)大約為6_，計算得到端面通道為寬度為0. 1_至13_ ; 10. 步驟S5中，選用定向的籽晶，籽晶的c軸與模具的旋轉(zhuǎn)對稱軸平行，這樣提高了藍(lán) 寶石晶體的利用率； 11.綜上所述，使用上述棒狀藍(lán)寶石晶體生長設(shè)備及其生長方法得到的高品質(zhì)棒狀晶 體，且有效提1? 了棒狀晶體的生長速度。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0024] 圖1為本發(fā)明實(shí)施例一中藍(lán)寶石晶體生長設(shè)備的模具的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0025] 圖2為本發(fā)明實(shí)施例一中藍(lán)寶石晶體生長設(shè)備的模具的俯視圖。
[0026] 圖3為本發(fā)明實(shí)施例二中藍(lán)寶石晶體生長設(shè)備的模具的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0027] 圖4為本發(fā)明實(shí)施例二中藍(lán)寶石晶體生長設(shè)備的模具的俯視圖。
[0028] 圖5為本發(fā)明方法的流程示意圖圖。
[0029] 圖6為圓柱形晶體生長界面俯視圖。
[0030] 圖7為藍(lán)寶石生長設(shè)備的結(jié)構(gòu)不意圖。
[0031] 圖8為藍(lán)寶石自由生長界面的特點(diǎn)示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0032] 下面結(jié)合附圖詳細(xì)說明本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例。
[0033] 本發(fā)明是一種藍(lán)寶石棒狀晶體生長設(shè)備，選擇耐高溫、并且對藍(lán)寶石熔體而言具 有可浸潤性的材料作為模具，通過對該種材料進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計，保證其形成一定厚度的熔體 薄膜或通過其限制一定厚度的熔體薄膜。選用一定晶向籽晶，過對該熔體薄膜進(jìn)行棒狀藍(lán) 寶石晶體的拉制，所拉制的晶棒滿足LED行業(yè)的使用要求，本發(fā)明生長方法稱之為TaVi法， 是基于TPS技術(shù)的一種改進(jìn)方法，是一種通過模具進(jìn)行的棒狀藍(lán)寶石晶體生長方法。
[0034] 實(shí)施例一 如圖1、圖2、圖6、圖7和圖8所不，一種棒狀監(jiān)寶石晶體生長設(shè)備，包括|旲具3、?甘禍 1、晶體生長爐、主加熱器6及抽真空裝置，模具3置于坩堝1中，坩堝1置于晶體生長爐中， 主加熱器6用以對晶體生長爐加熱； 模具3的側(cè)表面為旋轉(zhuǎn)幾何表面，頂部端面為凹形表面，該凹形表面由三個相互交叉 的斜平面8組成，且三個斜平面8的交點(diǎn)位于旋轉(zhuǎn)幾何表面的旋轉(zhuǎn)對稱軸上；模具3內(nèi)部設(shè) 有與旋轉(zhuǎn)幾何表面的旋轉(zhuǎn)對稱軸相平行的一條或以上的貫通的毛細(xì)通道9,其底部留有液 體流向毛細(xì)通道9的縫隙； 其中斜面8法向與模具3的對稱軸夾角為57. 6° ;毛細(xì)通道9呈圓柱形，其直徑為 0. 5_，模具3頂部截面直徑為60_ ;在晶棒5退火的位置還設(shè)有石墨輔加熱器7 ;模具3選 用耐高溫金屬模具，耐高溫金屬為鑰或鎢或鎢鑰合金。
[0035] 其理論依據(jù)為： 需要獲得的晶棒5截面為圓形，其溫度分布優(yōu)選軸對稱分布，因此選用旋轉(zhuǎn)對稱表面 模具3 ;由于晶棒5的生長界面由模具3限定，因此模具3頂部端面凹表面以確保生長凸界 面；為提高晶體利用率，所得晶棒5的c軸與模具3的旋轉(zhuǎn)對稱軸平行； 其一：根據(jù)多次試驗(yàn)表明，藍(lán)寶石晶體存在自范特性，當(dāng)c面作為自由生長時界面時， 在c面將以不光滑的形式存在，凹坑由三個r面對稱分布形成，也就是說，當(dāng)模具3表面為 平面時，生長表面為c面，但c面中內(nèi)嵌眾多r面組成的小坑，造成生長界面不光滑，亦稱小 面生長，因此不光滑的界面成為氣泡和晶界等晶體質(zhì)量問題的主要成因，根據(jù)晶體表面弛 豫能公式分析如下： rhkl= l/2(EBhkl - Eshkl) (1) 公式（1)中，rm為晶體單位區(qū)間內(nèi)晶格常數(shù)為hkl的弛豫能，EBm為晶體單位區(qū)間內(nèi) 晶格常數(shù)為hkl的體積能，Eshkl為晶體單位區(qū)間內(nèi)晶格常數(shù)為hkl的界面能；從公式（1)計 算得到，r面具有較小的弛豫能約1. 34 JnT2,約等于c面弛豫能3. 92 JnT2的三分之一，因 此r面穩(wěn)定性高于c面；再結(jié)合多次試驗(yàn)現(xiàn)象可以判斷，c向晶體生長過程中，c面的容易 產(chǎn)生氣泡、晶界和位錯，本實(shí)施例中通過利用模具3頂端斜面8與模具3的對稱軸成57. 6 度夾角，確保c向晶體生長時，其實(shí)際生長方向?yàn)閞向，其生長界面為穩(wěn)定的r面，同時模具 3頂部端面保證較高的平整度，以實(shí)現(xiàn)晶體的界面光滑平整；這樣就保證了穩(wěn)定的c面晶體 生長具有極高的分凝能力、穩(wěn)定的生長界面，能有效確保較快的生長速度和排除氣泡雜質(zhì)， 保證了較高的晶體質(zhì)量，因此本實(shí)施例中以c向生長的晶體，斜面8法向與模具3的對稱軸 夾角為57. 6°，使斜面角度與藍(lán)寶石晶體的r面相平行外，也可以調(diào)整模具頂部端面法向 與模具旋轉(zhuǎn)對稱軸夾角為32. 6°、61. 2°，獲得生長界面與r面、η面相對應(yīng)； 其二：毛細(xì)通道9的直徑為0. 5mm，氧化鋁熔液在毛細(xì)作用下沿毛細(xì)縫上升的高度公式為： α 2 = rh (2) 公式（2)中，α為藍(lán)寶石的對于一般可浸潤耐高溫金屬的毛細(xì)常數(shù)，r為毛細(xì)縫通道9 的寬度或直徑，h為藍(lán)寶石毛細(xì)作用供料的高度，經(jīng)過計算可得，藍(lán)寶石對于一般浸潤金屬 的毛細(xì)常數(shù)大約為6_，因此毛細(xì)通孔9的直徑應(yīng)在0. 1_至13_之間，本實(shí)施例中毛細(xì)通 道9的直徑為0· 5mm ; 其三：考慮到LED晶片尺寸不小于2英寸，模具3的上端面，直徑不小于50. 8mm，因此， 本實(shí)施例中模具3的上端面的截面直徑為60mm ; 其四:籽晶的c軸與旋轉(zhuǎn)對稱表面模具3的旋轉(zhuǎn)對稱軸平行，提高了藍(lán)寶石晶體的利用率； 其五：由于生長溫度在2000度至2200度之間，因此本實(shí)施例中，模具3選用耐高溫金 屬模具，耐高溫金屬為鑰或鎢或鎢鑰合金。
[0036] 本實(shí)施例中，根據(jù)上述理論依據(jù)，具體實(shí)施時，斜面法向與模具的對稱軸夾角、毛 細(xì)通道直徑對晶體生長的速度、所得晶體質(zhì)量及晶體外觀尺寸的影響參數(shù)如下表所示： 1.斜面法向與模具的對稱軸夾角對晶體品質(zhì)及生長界面穩(wěn)定時，最大生長速度關(guān)系；

【權(quán)利要求】
1. 一種棒狀藍(lán)寶石晶體生長設(shè)備，包括模具、坩堝、晶體生長爐、主加熱器及抽真空裝 置，所述模具置于坩堝中，坩堝置于晶體生長爐中，主加熱器用以對晶體生長爐加熱；其特 征在于：所述模具為旋轉(zhuǎn)對稱表面模具，其側(cè)表面為旋轉(zhuǎn)幾何表面，頂部端面為凹形表面， 該凹形表面由三個相互交叉的斜平面組成，且所述三個斜平面的交點(diǎn)位于旋轉(zhuǎn)幾何表面的 旋轉(zhuǎn)對稱軸上；所述模具內(nèi)部設(shè)有與旋轉(zhuǎn)幾何表面的旋轉(zhuǎn)對稱軸相平行的一條或以上的貫 通的毛細(xì)通道，其底部留有液體流向毛細(xì)通道的縫隙。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種棒狀藍(lán)寶石晶體生長設(shè)備，其特征在于：所述晶體在退 火的位置還設(shè)有石墨輔加熱器。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種棒狀藍(lán)寶石晶體生長設(shè)備，其特征在于：所述模具采用 耐商溫金屬加工，該耐商溫金屬為鑰或鶴或鶴鑰合金。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種棒狀藍(lán)寶石晶體生長設(shè)備，其特征在于：所述斜面法向 與模具的對稱軸夾角為57.6°。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種棒狀藍(lán)寶石晶體生長設(shè)備，其特征在于：所述三個斜平 面大小與形狀一致，且對稱均勻分布在模具的頂部端面上。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種棒狀藍(lán)寶石晶體生長設(shè)備，其特征在于：所述模具為圓 柱形，所述模具的上端面，直徑不小于50. 8mm。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種棒狀藍(lán)寶石晶體生長設(shè)備，其特征在于：所述毛細(xì)通道 呈圓柱形或長方形。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種棒狀藍(lán)寶石晶體生長設(shè)備，其特征在于：所述毛細(xì)通道 為圓柱形通孔，其直徑 r= a 2/h α為藍(lán)寶石的對于一般可浸潤耐高溫金屬的毛細(xì)常數(shù)，毛細(xì)常數(shù)大約為6_，r為毛細(xì) 縫通道的直徑，h為藍(lán)寶石毛細(xì)作用供料的高度。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種棒狀藍(lán)寶石晶體生長設(shè)備，其特征在于：所述毛細(xì)通道 直徑r為0· 1mm至13_。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種棒狀藍(lán)寶石晶體生長設(shè)備，其特征在于：在三個斜面兩 兩相交的相交線上，還設(shè)有軸對稱的端面通道。
11. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的一種棒狀藍(lán)寶石晶體生長設(shè)備，其特征在于：所述端面通 道為長方形通孔，其寬度 w= a 2/h α為藍(lán)寶石的對于一般可浸潤耐高溫金屬的毛細(xì)常數(shù)，毛細(xì)常數(shù)大約為6mm，w為端面 通道的寬度，h為藍(lán)寶石毛細(xì)作用供料的高度。
12. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的一種棒狀藍(lán)寶石晶體生長設(shè)備，其特征在于：所述端面通 道為寬度為〇· 1謹(jǐn)至13謹(jǐn)。
13. -種采用權(quán)利要求1所述的棒狀藍(lán)寶石晶體生長設(shè)備實(shí)現(xiàn)棒狀藍(lán)寶石晶體生長的 生長方法，其特征在于：所述方法包括如下步驟： 步驟S1 :將設(shè)定重量的高純藍(lán)寶石塊料或粉料裝入坩堝中，而后將坩堝置于晶體生長 爐內(nèi)，且在坩堝底部放置旋轉(zhuǎn)對稱表面模具； 步驟S2 :將晶體生長爐抽真空，真空度~l(T3Pa ; 步驟S3 :通過主加熱器控制晶體生長爐升溫至2000-210(rC，待藍(lán)寶石熔化成熔體； 步驟S4 :選用定向的籽晶，下籽晶，進(jìn)行引晶；籽晶的下端面為C面，且籽晶的C軸與所 述模具的旋轉(zhuǎn)對稱軸平行； 步驟S5 :以KTlOOmm/hr的速度進(jìn)行晶體生長，至晶體生長結(jié)束； 步驟S6 :進(jìn)行晶棒的退火處理，退火溫度160(T200(TC，退火時間l(T20hr ; 步驟S7 :以KT6(TC /hr的速度緩慢降溫； 步驟S8 :爐內(nèi)溫度降至室溫后，取出晶棒。
【文檔編號】C30B29/20GK104088014SQ201410329589
【公開日】2014年10月8日 申請日期:2014年7月11日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月11日
【發(fā)明者】薛衛(wèi)明, 維塔利-塔塔琴科, 吳勇, 周健杰, 牛沈軍, 馬遠(yuǎn) 申請人:江蘇中電振華晶體技術(shù)有限公司