[发明专利]c取向蓝宝石单晶的生产方法及设备

权利要求书

1.一种c取向蓝宝石单晶的生产方法，其特征在于，该方法为：将c向籽晶和纯度在99.999wt％以上的高纯氧化铝原料在真空环境中加热，使高纯氧化铝原料开始熔化，并使籽晶部分熔化，其后以0.1℃～2℃/h的速率缓慢降温，将固液界面控制为曲面形态，且使曲面的顶点到达自由液面，而后提高降温速率至0.2℃～5℃/h，使生长好的具有曲面结构的芯逐渐侧向生长，至熔体结晶结束，最后将生长好的晶体以4℃～100℃/h的降温速率冷却至室温，取出晶体。

2.根据权利要求1所述c取向蓝宝石单晶的生产方法，其特征在于，所述真空环境是指气压在5Pa以下的封闭环境。

3.根据权利要求1所述c取向蓝宝石单晶的生产方法，其特征在于，该方法中，在对c向籽晶和高纯氧化铝原料加热的过程中，还同时对c向籽晶进行冷却，使籽晶保持部分熔化的状态。

4.根据权利要求1或2所述c取向蓝宝石单晶的生产方法，其特征在于，所述曲面结构优选为圆锥面、球冠形面或椭球冠形面。

5.根据权利要求4所述c取向蓝宝石单晶的生产方法，其特征在于，所述圆锥面的母线与c面的夹角为10°～80°。

6.根据权利要求1或3所述c取向蓝宝石单晶的生产方法，其特征在于：

所述籽晶为圆柱体结构，其直径为20mm～60mm，高度为10mm～50mm：

或者，所述籽晶为桶状结构，其外径为40mm～150mm，内径为20mm～130mm，深度为10mm～500mm，高度为20mm～600mm。

7.根据权利要求1或3所述c取向蓝宝石单晶的生产方法，其特征在于，所述高纯氧化铝原料优选自Al2O3粉料、Al2O3饼料、粒状Al2O3及蓝宝石碎晶中的任意一种或两种以上的组合。

8.一种c取向蓝宝石单晶的生产设备，包括加热腔体、环绕加热腔体设置的加热元件以及与加热腔体连通的真空系统，其特征在于：

所述加热元件内壁底端至顶端与加热腔体外壁之间的水平距离逐渐增大；

和/或，所述加热腔体外壁上对应于c向籽晶的装载位置形成槽型结构，所述槽型结构与冷却系统连接；

和/或，所述加热腔体上方还对称分布有复数倾斜设置的热屏，且所述热屏于水平面上的正投影至少部分与加热腔体重合。

9.根据权利要求8所述的c取向蓝宝石单晶的生产设备，其特征在于，所述加热腔体为上端开口的筒形结构，所述加热元件具有倒梯形横截面。

10.根据权利要求8或9所述的c取向蓝宝石单晶的生产设备，其特征在于，所述热屏下端低于加热腔体上端面，其上端沿径向向内倾斜。