[发明专利]一种泡生法生长蓝宝石的引晶方法及系统

说明书

技术领域

本发明属于晶体生长技术领域，涉及一种生长蓝宝石的方法，尤其涉及一种泡生法生长蓝宝石的引晶方法；同时，本发明还涉及一种泡生法生长蓝宝石的引晶系统。

背景技术

蓝宝石的组成为氧化铝(Al₂O₃)，是由三个氧原子和两个铝原子以共价键型式结合而成，其晶体结构为六方晶格结构。由于蓝宝石具有高声速、耐高温、抗腐蚀、高硬度、高透光性、熔点高（2045℃）等特点，因此常被用来作为光电元件的材料。

蓝宝石晶体材料的生长方法目前已有很多种方法，主要有：泡生法（即Kyropolos法，简称Ky法）、导模法（即edge defined film-fed growth techniques法，简称EFG法）、热交换法（即heat exchange method法，简称HEM法）、提拉法（即Czochralski，简称Cz法）布里奇曼法（即Bridgman法，或坩埚下降法）等。

目前，用于LED领域的蓝宝石晶体生长方法中，泡生法是世界上公认的最适合大规模工业化生产的方法之一。该方法对引晶的要求比较高，晶体质量的好坏非常依赖于技术人员的引晶技巧。而在引晶过程中，技术人员需要长时间利用观察窗口做出正确的判断，而实际生产过程中，由于炉内各种原子、离子或分子的挥发导致观察窗口的可视性被严重破坏，这对引晶造成了极大的困难。

泡生法长蓝宝石相比于其他方法最重要的一个步骤就是下籽晶引晶的过程，期间技术人员需要通过观察窗来查看籽晶触碰熔体的情况，进而做出最正确的判断，但通常引晶的过程持续时间比较长，从原料熔化到引晶过程结束一般会超过20小时，在此过程中，炉体内各种原子、离子或分子会不断挥发并吸附在观察窗上，造成观察窗口越来越模糊，给引晶造成极大困难，出炉的晶体成品率也就随之下降。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种泡生法生长蓝宝石的引晶方法，可解决泡生法长蓝宝石引晶过程中观察窗口模糊的问题。

此外，本发明还提供一种泡生法生长蓝宝石的引晶系统，可解决泡生法长蓝宝石引晶过程中观察窗口模糊的问题。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种泡生法生长蓝宝石的引晶方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：

步骤S1、在观察窗内部通过电子发射器产生电子；

步骤S2、步骤S1产生的电子经加速电压加速后获得高能电子束，并撞击由炉体内部挥发出来的原子或分子，形成带电粒子；所述加速电压的范围为20kv~50kv；从炉体内部挥发出来的原子或分子为金属Mo、W原子、O原子中的一种或多种；

步骤S3、在观察窗两侧加一个特定强度的电场或磁场，通过电场或磁场的作用改变这些带电粒子的运动方向，使其吸附在观察窗的内壁上，以保护观察窗口；在观察窗两侧加特定的外加电场，外加电场为匀强电场，电场强度E≥2mv²d/（qL²）；其中，m代表带电离子的质量，v代表粒子进入观察窗时的速度，设定为匀速运动，d代表观察窗直径，q代表粒子所带电荷量，L代表观察窗的长度；或者，在观察窗两侧加特定的磁场，磁场方向垂直于带电粒子的运动方向，磁场强度B≥2mvd/[q(L²+d²)]；其中，m代表带电离子的质量，v代表粒子进入观察窗时的速度，d代表观察窗直径，q代表粒子所带电荷量，L代表观察窗的长度。

一种泡生法生长蓝宝石的引晶方法，所述方法包括如下步骤：

步骤S1、在观察窗内部通过电子发射器产生电子；

步骤S2、步骤S1产生的电子经加速电压加速后获得高能电子束，得高能电子束撞击由炉体内部挥发出来的原子或分子，形成带电粒子；

步骤S3、在观察窗两侧加一个特定强度的电场或磁场，通过电场或磁场的作用改变这些带电粒子的运动方向，使其吸附在观察窗的内壁上，以保护观察窗口。

作为本发明的一种优选方案，所述步骤S2中的加速电压的范围为20kv～50kv。

作为本发明的一种优选方案，所述步骤S2中，从炉体内部挥发出来的原子或分子为金属Mo、W原子、O原子中的一种或多种。

作为本发明的一种优选方案，所述步骤S3中加特定的外加电场，外加电场为匀强电场，电场强度E≥2mv²d/（qL²）；其中，m代表带电离子的质量，v代表粒子进入观察窗时的速度，设定为匀速运动，d代表观察窗直径，q代表粒子所带电荷量，L代表观察窗的长度。