一种蓝宝石电极保护套及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种蓝宝石电极保护套及其制备方法。所述制备方法通过EFG导模工艺制备，利用模具一次性成形，故而其内径可以自由设计，且模具毛细管中熔体对流很。本发明专利技术提供的这种蓝宝石电极保护套制备方法中，掺杂离子分凝系数一般接近于1，晶体上下离子分布一致性好。好。好。

【技术实现步骤摘要】
一种蓝宝石电极保护套及其制备方法


[0001]本专利技术涉及元器件设备
，具体为一种蓝宝石电极保护套及其制备方法。

技术介绍

[0002]高温材料制备领域对高温装备非常依赖，且由于其工艺的特殊性，具有工作周期长，物料成本高的特点，急需提升高温装备的稳定性和可重复性。其中加热电极作为高温装备的核心部件之一，备受重视，为避免其发生打火，过流等异常现象(会导致电源跳闸、电极或者发热体损坏、漏水等多种事故)，往往会在电极外壁增设电极保护套管，对电极加以保护。
[0003]传统电极护套材料使用较多的为石英材料，氧化铝陶瓷材料等。虽然二者在常温下化学性能比较稳定，但石英的软化点低(1200℃)，使用温度范围受限，且在1500℃左右会发生单质硅析出现象，而单质硅往往具有导电性会破坏保护套管的绝缘效果，而传统氧化铝陶瓷工作温度在1600℃左右，在炭气氛下极其容易被碳化，导致材料脱氧，发生单质铝析出现象，影响绝缘性和保护套管的机械强度，导致碎裂。
[0004]氧化铝陶瓷材料密闭性不够理想，容易被使用环境中的杂质渗透污染，进而破坏其绝缘性；同时陶瓷材料抗热冲击效果差，高温下反复使用过程中受到热应力冲击发生碎裂，成为易损件，增加使用成本。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种蓝宝石电极保护套及其制备方法，利用模具一次性成形，故而其内径可以自由设计，且模具毛细管中熔体对流很弱，晶体中的掺杂离子分凝系数一般接近于1，晶体上下离子分布一致性好。
[0006]为了实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
[0007]本专利技术提供了一种蓝宝石电极保护套，包括蓝宝石电极保护套管，所述蓝宝石电极保护套管底部固定连接蓝宝石垫片，所述蓝宝石电极保护套管底部固定连接水冷炉底板，所述水冷炉底板内部中心固定连接绝缘密封圈，所述蓝宝石电极保护套管与蓝宝石垫片设置为一体化形。
[0008]所述蓝宝石电极保护套管与蓝宝石垫片包括以下制备步骤：
[0009]步骤S110：根据蓝宝石电极保护套管与蓝宝石垫片高度50～300毫米以及内径10～150毫米形体尺寸制作生长模具A，并在生长模具A底部设置孔径2～3毫米的供料缝；
[0010]步骤S120：生长模具A采用悬挂方式，置于坩埚中心上方；
[0011]步骤S130：将高纯氧化铝碎晶粒置于坩埚内，将坩埚内抽成真空状态后，充入保护气氛；
[0012]步骤S140：加热坩埚至2100～2200摄氏度，使高纯氧化铝碎晶粒升温化料得到氧化铝熔体A；
[0013]步骤S150：待高纯氧化铝碎晶粒完全熔化后，所述坩埚上升使生长模具A浸入氧化
铝熔体A中，通过虹吸作用使氧化铝熔体A通过生长模具A设置的供料缝上升至生长模具A表面；
[0014]步骤S160：下降籽晶杆使籽晶两端接触生长模具A的两侧供料缝，随后开始提拉放肩，直至氧化铝熔体长成完整圆环放肩晶体，随后开始等待径生长过程；
[0015]步骤S170：随着圆环放肩晶体生长结束后籽晶杆快速提拉脱离生长模具A表面，并下降坩埚使埚内余料与生长模具A分离，形成晶体坯件，对晶体坯件进行退火作业后，得到最终蓝宝石电极保护套管与蓝宝石垫片的一体化成品。
[0016]与现有技术相比，本专利技术提供的蓝宝石电极保护套制备方法中，通过待高纯氧化铝碎晶粒完全熔化后，所述坩埚上升使生长模具A浸入氧化铝熔体A中，通过虹吸作用使氧化铝熔体A通过生长模具A设置的供料缝上升至生长模具A表面，下降籽晶杆使籽晶两端接触生长模具A的两侧供料缝，随后开始提拉放肩，直至氧化铝熔体长成完整圆环放肩晶体，随后开始等待径生长过程，由于蓝宝石电极保护套是蓝宝石单晶体管，可通过EFG导模工艺制备，利用模具一次性成形，故而其内径可以自由设计，且模具毛细管中熔体对流很弱，晶体中的掺杂离子分凝系数一般接近于1，晶体上下离子分布一致性好。
附图说明
[0017]此处所说明的附图用来提供对本专利技术的进一步理解，构成本专利技术的一部分，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。在附图中：
[0018]图1为本专利技术实施例中蓝宝石电极保护套管、蓝宝石垫片与高温石墨电极安装状态示意图；
[0019]图2为本专利技术实施例中蓝宝石晶体生长示意图。
[0020]其中，1、蓝宝石电极保护套管；2、蓝宝石垫片；3、高温石墨电极；4、水冷炉底板；5、绝缘密封圈；6、水冷铜电极。
具体实施方式
[0021]下面对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0022]本专利技术实施例如图1所示，提供一种蓝宝石电极保护套，包括蓝宝石电极保护套管1，蓝宝石电极保护套管1底部固定连接蓝宝石垫片2，蓝宝石电极保护套管1底部固定连接水冷炉底板4，水冷炉底板4内部中心固定连接绝缘密封圈5，蓝宝石电极保护套管1与蓝宝石垫片2设置为一体化形体。
[0023]绝缘密封圈5内部中心设置有水冷铜电极6，水冷铜电极6上部延伸至蓝宝石电极保护套管1内部，水冷铜电极6顶端设置有高温石墨电极3，蓝宝石电极保护套管可以通过清洗或者机械抛光的形式进行处理，反复使用，进而降低使用成本。
[0024]本专利技术实施例提供一种蓝宝石电极保护套，所述蓝宝石电极保护套管1与蓝宝石垫片2包括以下制备步骤：
[0025]步骤S110：根据蓝宝石电极保护套管1与蓝宝石垫片2高度150毫米以及内径50毫
米形体尺寸制作生长模具A，并在生长模具A底部设置孔径2毫米的供料缝；
[0026]步骤S120：生长模具A采用悬挂方式，置于坩埚中心上方；
[0027]步骤S130：将高纯氧化铝碎晶粒置于坩埚内，高纯氧化铝碎晶粒的氧化铝纯度为95％，将坩埚内抽成真空状态后，充入保护气氛，保护气氛为90％含量的高纯氩气；
[0028]步骤S140：加热坩埚至2100摄氏度，使高纯氧化铝碎晶粒升温化料得到氧化铝熔体A；
[0029]步骤S150：待高纯氧化铝碎晶粒完全熔化后，所述坩埚上升使生长模具A浸入氧化铝熔体A中，通过虹吸作用使氧化铝熔体A通过生长模具A设置的供料缝上升至生长模具A表面；
[0030]步骤S160：下降籽晶杆使籽晶两端接触生长模具A的两侧供料缝，随后开始提拉放肩，提拉速率设置为10毫米每小时，直至氧化铝熔体长成完整圆环放肩晶体，随后开始等待径生长过程；
[0031]步骤S170：随着圆环放肩晶体生长结束后籽晶杆快速提拉脱离生长模具A表面，并下降坩埚使埚内余料与生长模具A分离，形成晶体坯件，对晶体坯件进行退火作业后，晶体坯件退火降温时间保证大于6小时，得到最终蓝宝石电极保护套管1与蓝宝石垫片2的一体化成品，由于蓝宝石电极保护套是蓝宝石单晶体管，可通过EFG导模法工艺制备，利用模具一本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种蓝宝石电极保护套，包括蓝宝石电极保护套管(1)，其特征在于：所述蓝宝石电极保护套管(1)底部固定连接蓝宝石垫片(2)，所述蓝宝石电极保护套管(1)底部固定连接水冷炉底板(4)，所述水冷炉底板(4)内部中心固定连接绝缘密封圈(5)，所述蓝宝石电极保护套管(1)与蓝宝石垫片(2)设置为一体化形。2.如权利要求1所述的蓝宝石电极保护套，其特征在于，所述绝缘密封圈(5)内部中心设置有水冷铜电极(6)，所述水冷铜电极(6)上部延伸至蓝宝石电极保护套管(1)内部，所述水冷铜电极(6)顶端设置有高温石墨电极(3)。3.如权利要求1所述的蓝宝石电极保护套，其特征在于：所述蓝宝石电极保护套管(1)与蓝宝石垫片(2)包括以下制备步骤：步骤S110：根据蓝宝石电极保护套管(1)与蓝宝石垫片(2)高度50～300毫米以及内径10～150毫米形体尺寸制作生长模具A，并在生长模具A底部设置孔径2～3毫米的供料缝；步骤S120：生长模具A采用悬挂方式，置于坩埚中心上方；步骤S130：将高纯氧化铝碎晶粒置于坩埚内，将坩埚内抽成真空状态后，充入保护气氛；步骤S140：加热坩埚至2100～2200摄氏度，使高纯氧化铝碎晶粒升温化料得到氧...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵兵，付善任，
申请(专利权)人：上海岚玥新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：