一种坩埚轴制造技术

本申请提供了一种坩埚轴，包括坩埚轴本体与四根形状相同的增强导热柱，四根增强导热柱均匀设置在坩埚轴本体的侧边缘，增强导热柱的高度与坩埚轴本体的高度相等，坩埚轴本体的结构为圆柱体。本申请所提供的坩埚轴解决现有技术中由于泡生法蓝宝石单晶生长过程中由于受到坩埚底部鸟笼加热器的影响，传统圆柱形坩埚轴顶部截面面积受限，不能有效满足于大尺寸、高质量的蓝宝石晶体生长的问题，本申请提供的坩埚轴增大了坩埚轴顶部与坩埚底部的接触面积，从而增大坩埚底部温度梯度，可以起到有效导热的作用，为蓝宝石晶体生长的收尾阶段提供了良好的有利条件，提高了晶体质量以及晶体利用率。

【技术实现步骤摘要】
一种坩埚轴
本申请涉及泡生法蓝宝石单晶生长的
，具体涉及到一种坩埚轴。
技术介绍
蓝宝石，俗称刚玉，是一种单晶形态的氧化铝，其化学性能非常稳定，通常不受酸碱腐蚀，尤以机械性能和热学性能突出，具有强度高、硬度大、耐冲刷的优良力学性能，可在接近2000℃高温的恶劣条件下工作。经过多年实践检验，现如今蓝宝石已成为世界各国红外军事、高强度激光的窗口首选材料，被广泛的应用于科学技术、国防与民用工业等领域。目前国际上主流的蓝宝石晶体生长工艺是泡生法、提拉法、导模法以及热交换法，而泡生法工艺生长的蓝宝石晶体约占目前市场的70％，此种方法生长的晶体缺陷少、位错密度低。泡生法蓝宝石单晶生长工艺，是通过加热器提供合适的温度，且生长前将籽晶牢牢固定于籽晶杆上，籽晶杆与热交换器中的工作流体直接接触，从而通过晶体、籽晶与热交换器之间形成一个热交换系统，坩埚轴作为加热器与底座之间的装置，在生长炉内起到形成上冷下热的温度梯度的作用，从而促进蓝宝石单晶生长。在此方法中，单晶炉内的热场结构决定了晶体生长的热量、质量传输条件和晶体生长环境，对晶体质量至关重要。在单晶生长过程中，坩埚轴一方面作为支撑顶面坩埚和鸟笼加热器以及底面底座之间的装置，它的尺寸需要限定在一定的范围内，即需保证坩埚轴可以穿过如图1所示的鸟笼加热器底部所形成的井字口结构；另一方面作为熔体与坩埚底部之间的导热装置，对蓝宝石生长过程中的温度梯度有较大影响。目前，泡生法蓝宝石单晶生长过程中由于受到鸟笼加热器的影响，其尺寸需要固定在一定范围内，因此通常采用如图2所示的典型的圆柱形坩埚轴结构。但是随着泡生法蓝宝石尺寸的加大，由于圆柱形坩埚轴的顶部截面面积有限，导致坩埚底部温度梯度小，易造成坩埚底部中心温度过高，造成长晶界面由微凸界面向凹界面转移，致使发生界面翻转，易形成倒扣碗状气泡，影响晶体品质，降低晶体利用率。因此，此类坩埚轴结构已不能满足于大尺寸、高质量蓝宝石的需求。
技术实现思路
本申请提供了一种坩埚轴，以解决现有技术中由于泡生法蓝宝石单晶生长过程中由于受到坩埚底部鸟笼加热器的影响，传统圆柱形坩埚轴顶部截面面积受限，不能有效满足于大尺寸、高质量的蓝宝石晶体生长的问题，本申请提供的坩埚轴增大了坩埚轴顶部与坩埚底部的接触面积，从而增大坩埚底部温度梯度，可以起到有效导热的作用，为蓝宝石晶体生长的收尾阶段提供了良好的有利条件，提高了晶体质量以及晶体利用率。本申请解决上述技术问题所采取的技术方案如下：一种坩埚轴，包括坩埚轴本体与四根形状相同的增强导热柱；四根所述增强导热柱均匀设置在所述坩埚轴本体的侧边缘，所述增强导热柱的高度与所述坩埚轴本体的高度相等；所述的坩埚轴本体的结构为圆柱体，所述圆柱体的底面直径与鸟笼加热器底部所形成井字口结构的宽度相等，所述坩埚轴底面的外轮廓小于等于所述井字口结构的内轮廓。可选的，上述坩埚轴装置中，所述增强导热柱与所述坩埚轴本体的接触面为圆弧面。可选的，上述坩埚轴装置中，所述圆弧面在所述坩埚轴底面上的投影长度等于所述坩埚轴本体底面周长的四分之一。可选的，上述坩埚轴装置中，所述坩埚轴的底面为正方形。可选的，上述坩埚轴装置中，所述正方形的顶角分别倒圆角，所述倒圆角的半径小于所述坩埚轴本体底面半径。可选的，上述坩埚轴装置中，所述增强导热柱截面形状为三角形、正方形、梯形或者圆形。可选的，上述坩埚轴装置中，所述坩埚轴本体的上设置通孔，所述通孔的中轴线与所述坩埚轴本体的中轴线在同一条直线上。本申请提供的技术方案包括以下有益技术效果：本申请通过将传统的圆柱形坩埚轴结构进行优化，提供一种坩埚轴，与圆柱形坩埚轴相比，本申请中提供的坩埚轴结构在保证了坩埚轴可以通过鸟笼加热器底部井字口结构的前提下，又可以增大与坩埚底部接触面积，从而增大底部径向温度梯度，便于晶体收尾提脱，解决了在晶体生长的收尾阶段，由于底部散热面积小，易造成坩埚底部中心温度过高，长晶界面由微凸界面向凹界面转移，发生界面翻转，易形成倒扣碗状气泡，影响晶体品质，降低晶体利用率的问题。附图说明为了更清楚地说明本申请的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本申请提供的鸟笼加热器底部结构示意图；图2为本申请提供的传统的坩埚轴结构示意图；图3为本申请实施例提供的一种坩埚轴的基本结构示意图；图4为本申请实施例提供的一种坩埚轴的截面结构示意图；图5为本申请实施例提供的另一种坩埚轴的基本结构示意图。附图标记说明：1-井字口结构，2-增强导热柱，3-坩埚轴本体，4-通孔。具体实施方式为了使本领域技术人员更好地理解本申请中的技术方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述；显然，所描述的实施例仅是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。请参考附图3-5，图3-5示出了本申请实施例提供的坩埚轴的基本结构。本申请实施例提供的坩埚轴，包括坩埚轴本体3与四根形状相同的增强导热柱2；其中：四根增强导热柱2均匀设置在坩埚轴本体3的侧边缘，并且增强导热柱2的高度与坩埚轴本体3的高度相等；四根增强导热柱2均匀的设置在坩埚轴本体3的侧边缘，是为了能够在导热过程中能够均匀传热，同时防止在导热过程中相互之间产生干涉。坩埚轴本体3的结构设置为典型的圆柱体结构，圆柱体的底面直径与鸟笼加热器底部所形成井字口结构1的宽度相等，并且坩埚轴底面的外轮廓小于等于井字口结构1的内轮廓，以便所应用的坩埚轴可以穿过鸟笼加热器从而与坩埚轴底部相接触，达到与坩埚轴之间相互传热的目的。在本申请实施例中，增强导热柱2可为规则的柱状结构，如截面为三角形、正方形、梯形或圆形的柱状结构，亦可以为不规则的柱状结构，如其侧面包括圆弧面，且坩埚轴的轴本体3部分与增强导热柱2均为一体化结构。图3为本申请实施例中提供的一种坩埚轴的具体结构，其中增强导热柱2的截面为正方形结构，4根增强导热柱2均匀分布在坩埚轴本体3的侧边缘，并且增强导热柱2的高度与坩埚轴本体3的高度相等，与坩埚轴本体3为一体。图4为图3所示坩埚轴的俯视图，可以明显看出其基本的分布及构造，此坩埚轴在蓝宝石单晶生长过程中一方面起到支撑底座与坩埚之间的装置，另一方面用来进行热传导。具体的，在本申请实施例中，增强导热柱2与坩埚轴本体3的接触面为圆弧面，有助于增加增强导热柱2与坩埚轴本体3的接触面积。本申请实施例提供的坩埚轴中，增强导热柱2与坩埚轴本体3的接触圆弧面在坩埚轴底面上的投影长度等于坩埚轴本体3底面周长的四分之一。如此，本申请实施例提供的坩埚轴，在坩埚轴本体3的基础上既增大了与坩埚底部的接触面积，又能够顺利穿过坩本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种坩埚轴，其特征在于，包括坩埚轴本体与四根形状相同的增强导热柱；/n四根所述增强导热柱均匀设置在所述坩埚轴本体的侧边缘，所述增强导热柱的高度与所述坩埚轴本体的高度相等；/n所述的坩埚轴本体的结构为圆柱体，所述圆柱体的底面直径与鸟笼加热器底部所形成井字口结构的宽度相等，所述坩埚轴底面的外轮廓小于等于所述井字口结构的内轮廓。/n

【技术特征摘要】
1.一种坩埚轴，其特征在于，包括坩埚轴本体与四根形状相同的增强导热柱；
四根所述增强导热柱均匀设置在所述坩埚轴本体的侧边缘，所述增强导热柱的高度与所述坩埚轴本体的高度相等；
所述的坩埚轴本体的结构为圆柱体，所述圆柱体的底面直径与鸟笼加热器底部所形成井字口结构的宽度相等，所述坩埚轴底面的外轮廓小于等于所述井字口结构的内轮廓。


2.根据权利要求1所述的坩埚轴，其特征在于，所述增强导热柱与所述坩埚轴本体的接触面为圆弧面。


3.根据权利要求2所述的坩埚轴，其特征在于，所述圆弧面在所述坩埚轴底面上的...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐永亮，于海群，冯微，
申请(专利权)人：苏州恒嘉晶体材料有限公司，
类型：新型
国别省市：江苏;32