蓝宝石长晶炉热场及设有该热场的长晶炉制造技术

本实用新型专利技术公开了一种蓝宝石长晶炉热场及设有该热场的长晶炉，其中蓝宝石长晶炉热场的钨筒的坩埚被坩埚支架支撑设置，因坩埚支架与钨筒之间设有下隔热钼屏，下隔热钼屏上设有氧化锆纤维板，使热场的温度梯度一致。还包括籽晶夹头组件，该籽晶夹头组件的籽晶杆悬挂在加热笼组件内，并伸入坩埚内，使籽晶的提拉时也能够保持热场的密封性，也保证了温度梯度的一致性。温度梯度良好使晶体的质量高，位错密度小，晶体晶界少、气泡少。而蓝宝石长晶炉，因其设有本实用新型专利技术的热场，使其能够生产出优质的晶体，因温度梯度一致，使其生产效率高，能够节省企业的成本。因此利用本实用新型专利技术的长晶工艺，其生产出的晶体质量和品率均提高了，节省了成本，提高了生产效率。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及蓝宝石生产
，尤其涉及一种蓝宝石长晶炉热场及设有该热场的长晶炉。
技术介绍
蓝宝石(Sapphire)是一种氧化铝(α-Α1203)的单晶，又称为刚玉，就颜色而言，单纯的氧化铝结晶是呈现透明无色的，在自然界蓝宝石在生长时，晶体内含有钛离子(Τ?3+)与铁离子(Fe3+)时，会使晶体呈现蓝色，而成为蓝色蓝宝石(Blue Sapphire)。蓝宝石晶体化学性质非常稳定，一般不溶于水和不受酸、碱腐蚀，晶体硬度很高，为莫氏硬度9级，仅次于最硬的金刚石。它具有很好的透光性，热传导性和电气绝缘性，力学机械性能好，并且具有耐磨和抗风蚀的特点。其独特的晶格结构、优异的力学性能、良好的热学性能使蓝宝石晶体成为LED、大规模集成电路SOI和S0S等最为理想的衬底材料，随着现代科学技术的发展，对蓝宝石晶体材料的尺寸、质量不断提出新的要求。目前，低成本、高质量的大尺寸蓝宝石单晶具有越来越大的市场需求。随着技术进步，人工生产蓝宝石晶体的方法越来越多，但无论哪一种好方法，只有达到蓝宝石晶体的长晶温度，蓝宝石晶体才能生长，若没有保温层，炉内2000多度的高温很难保证，要达到蓝宝石晶体生长的温度，就得不停的加热，对电的消耗巨大，能源浪费严重，更重要的是严重影响长出的蓝宝石晶体产品质量，另一方面，针对改造后的大尺寸100-500KG级蓝宝石长晶炉，如何寻找出适合100-500KG级蓝宝石长晶炉长晶工艺也尤为重要，国内长晶工艺正在摸索，长出的晶体都有晶格缺陷，数值大于1000位错密度/pits.cm-2，晶体晶界多、气泡多，这会严重影响蓝宝石主导产品蓝宝石衬底片和窗口片的内部结构和质量，成品率极低，浪费巨大，成本高，效率低，难以大规模生产。蓝宝石晶体生长炉热场外采用什么保温材料及采用什么工艺使其减少为错密度，成为国内蓝宝石行业关注的技术问题。
技术实现思路
本技术的第一目的在于提供一种蓝宝石长晶炉热场，该热场提高了保温效果，提高了晶体质量和晶体成品率，并且该热场结构设计合理，适于大批量生产。为解决上述技术问题，本技术的技术方案是:—种蓝宝石长晶炉热场包括不锈钢桶，所述不锈钢桶内设有钨筒，所述钨筒内设有加热笼组件，所述加热笼组件内设有坩祸，所述钨筒内的底部设有坩祸支架，所述坩祸安装在所述坩祸支架上，所述坩祸支架与所述钨筒内壁之间设有下隔热钼屏；还包括籽晶夹头组件，所述籽晶夹头组件包括籽晶杆，所述籽晶杆悬挂在所述加热笼组件内，且所述籽晶杆伸入所述坩祸内。优选方式为，所述下隔热钼屏上设有氧化锆纤维底板。优选方式为，所述下隔热钼屏设有夹层，所述氧化锆纤维底板固定在所述夹层内。本技术的第二目的在于提供一种蓝宝石长晶炉，该长晶炉的炉体密封性良好，使其内部的温度梯度一致性佳，从而提高了其生产的晶体质量和品率，还提高了生产效率，适于大批量生产晶体。为解决上述技术问题，本技术的技术方案是:一种蓝宝石长晶炉包括上述蓝宝石长晶炉热场。优选方式为，所述不锈钢桶外侧依次设有加热器、保温层、炉体内壳和炉体外壳。优选方式为，所述保温层由氧化锆制成。优选方式为，还包括智能控制系统，所述智能控制系统包括电连接的中央处理器模块和电源模块，还包括与所述中央处理器模块电连接的控制面板，所述中央处理器模块还分别与所述加热器和所述蓝宝石长晶炉的所述加热笼组件电连接，所述电源模块与电网电连接，所述智能控制系统还包括光伏电池组件，所述光伏电池组件通过光伏处理模块与所述电源模块电连接。优选方式为，还包括智能控制系统，所述智能控制系统包括电连接的中央处理器模块和电源模块，还包括与所述中央处理器模块电连接的控制面板，所述中央处理器模块还分别与所述加热器和所述蓝宝石长晶炉的所述加热笼组件电连接，所述电源模块与电网电连接，所述智能控制系统还包括风能系统，所述风能系统通过逆变电源与所述电源模块电连接。优选方式为，还包括与所述中央处理器模块电连接的籽晶夹头组件驱动部，所述籽晶夹头组件驱动部与所述籽晶夹头组件传动连接。采用上述技术方案后，本技术的有益效果是:由于本技术的蓝宝石长晶炉热场的钨筒内的坩祸被坩祸支架支撑设置，其中坩祸支架包括氧化锆纤维板和下隔热钼屏，能够使热场内的温度梯度一致。同时本技术还将籽晶夹头组件的籽晶杆悬挂在加热笼组件内，让籽晶杆伸入坩祸内，使籽晶在进行提拉时，热场的密封性也保持良好，进一步使热场内的温度梯度一致。而温度梯度一致性良好，使晶体的质量高，位错密度小，晶体晶界少、气泡少。而本技术的蓝宝石长晶炉，因其设有本技术的热场，使其生产晶体时，能够生产出优质的晶体，而且因温度梯度一致，使其生产效率高。因此利用本技术的蓝宝石长晶炉的长晶工艺生产的晶体，其晶体质量和品率均得到了提高，节省了成本，提尚了生广效率。由于下隔热钼屏上设有氧化锆纤维底板；该结构使热场内的保温效果更佳。由于不锈钢桶外侧依次设有加热器、保温层、炉体内壳和炉体外壳；该结构使本技术的热场具有双重加热，也具有双重的保温，也使热场的密封性良好，从而保证了热场内的温度梯度一致性。由于保温层由氧化锆制成；因氧化锆是一种高级耐火原料，其熔融温度约为2900°C，选取氧化锆因为它耐温高且保温效果好，进一步保证了温度梯度的一致性。 由于还包括智能控制系统，智能控制系统包括电连接的中央处理器模块和电源模块，还包括与中央处理器模块电连接的控制面板，中央处理器模块还分别与加热器和蓝宝石长晶炉的加热笼组件电连接，电源模块与电网电连接，智能控制系统还包括光伏电池组件，光伏电池组件通过光伏处理模块与电源模块电连接；该光伏电池组件能够将太阳能转换成电能，从而使本技术节约了能源；同时还能够持续的供电，间接的保证了温度梯度的一致性。由于还包括智能控制系统，智能控制系统包括电连接的中央处理器模块和电源模块，还包括与中央处理器模块电连接的控制面板，中央处理器模块还分别与加热器和所述蓝宝石长晶炉的加热笼组件电连接，电源模块与电网电连接，智能控制系统还包括风能系统，风能系统通过逆变电源与电源模块电连接；该风能系统能够将风能转换成电能，从而使本技术节约了能源；同时还能够持续的供电，间接的保证了温度梯度的一致性。综上所述，本技术的蓝宝石长晶炉热场及设有该热场的长晶炉及其长晶工艺相比于现有技术，解决了的技术问题晶体生长过程中温度梯度不一致，导致晶体有晶格缺陷，数值大于1000位错密度/pits, cm-2,晶体晶界多、气泡多，这会严重影响蓝宝石主导产品蓝宝石衬底片和窗口片的内部结构和质量，成品率极低，浪费巨大，成本高，效率低，难以大规模生产的技术问题；而本技术的蓝宝石热场及设有该热场的蓝宝石长晶炉及其长晶工艺，能够保证晶体生产的温度梯度一致，使生产的晶体质量和晶体成品率高，也节省了企业的成本，提高了生产效率，提高了产品质量，生产工艺优化，生产效率高，适于大批量生产。【附图说明】图1是本技术蓝宝石长晶炉热场的结构示意图；图2是本技术蓝宝石长晶炉的结构示意图；图3是本技术蓝宝石长晶炉的原理框图；图4是本技术蓝宝石长晶炉长晶工艺的流程图；图中:1 一光伏电池组件、2—光伏处理模块、3—风能系统、4一逆变电源、5 —电网、6—电源模块、7—中央处理器本文档来自技高网...

【技术保护点】
蓝宝石长晶炉热场，包括不锈钢桶，所述不锈钢桶内设有钨筒，所述钨筒内设有加热笼组件，所述加热笼组件内设有坩埚，其特征在于，所述钨筒内的底部设有坩埚支架，所述坩埚安装在所述坩埚支架上，所述坩埚支架与所述钨筒内壁之间设有下隔热钼屏；还包括籽晶夹头组件，所述籽晶夹头组件包括籽晶杆，所述籽晶杆悬挂在所述加热笼组件内，且所述籽晶杆伸入所述坩埚内。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：朱剑啸，吉爱华，曲海峰，侯乃生，吉慕璇，吉磊，张志伟，董俊杰，
申请(专利权)人：吉爱华，
类型：新型
国别省市：山东;37