[实用新型]一种应用于导模法生长宽厚片晶体的实用模具

说明书

技术领域

本实用新型涉及晶体生长装置，特别涉及一种应用于导模法生长宽厚片晶体的实用模具。

背景技术

蓝宝石(Sapphire)是一种氧化铝(α-Al2O3)的单晶，又称为刚玉。蓝宝石晶体具有独特的晶格结构、优异的力学性能、良好的热学性能，作为一种重要的技术晶体，已被广泛地应用于科学技术、国防与民用工业的许多领域。蓝宝石晶体具有优异的光学性能、机械性能和化学稳定性，强度高、硬度大、耐冲刷，可在接近2000℃高温的恶劣条件下工作，广泛的应用于红外军事装置、卫星空间技术、高强度激光的窗口材料。

用于民用航天、军工等，如透波窗口、整流罩、光电窗口、护板、陀螺、耐磨轴承等部件。军用光电设备， 如：光电吊舱 、光电跟踪仪、红外警戒系统 、潜舰光电桅杆等。

蓝宝石晶体在民用领域的应用，如条码扫描仪的扫描窗口，永不磨损型雷达表的表蒙，纺织工业的纤维导丝器，照相机外护镜头，耐磨轴承。

现有的导模法（EFG）在生长较厚蓝宝石（或其它晶体）晶片时，如果晶片厚度大于10mm，则存在长晶厚度不匀或厚度方向放肩困难。在生长厚片晶片时存在供料不足，导致拉速慢，严重影响长晶速率。

例如，CN203128689U公开了一种用于导模法生长蓝宝石的板状模具，板状模具由置于模具中间的A 板状钼片，及分别置于A 板状钼片两侧的B 板状钼片和C 板状钼片组合而成，且下部两端均具有脚，所述板状钼片之间具有间隙状生长缝，可以同时生长出没有生长纹的两块板状蓝宝石晶体，且便于观察到生长情况；保证质量的同时增加了产量、节约了成本。但是板状钼片之间具有间隙状生长缝是用于生长两片晶体用，即晶体是生长在板状钼片的间隙中。但是当生长宽厚晶片时，如果板状钼片的间隙过小则严重影响供料速度，进而影响长晶速度；如果板状钼片的间隙过大，则熔体的爬行高度受限，熔体甚至无法沿过大的毛细缝向上爬升，存在长晶厚度不匀或厚度方向放肩困难，在生长厚片晶片时存在供料不足，导致拉速慢，严重影响长晶速率等弊端。

CN202482487U公开了一种导模法晶体多模具生长装置，包括有坩埚，坩埚内固定安装有多组模具，多组模具之间通过钼块相互隔开，每组模具分别包括两个钼片，两个钼片之间具有间隙，两个钼片的底部分别设有进料口。本实用新型结构合理，在一个晶体生长坩埚中安装多个模具，从而实现多模具同时生长，取代了常规的导模法单片生长方式，提高了生产效率，降低了生产时间，生长相同单位重量的晶体时降低了能耗，节约了成本。

进一步地，如果模具开口夹角≤90°，还存在出料口距模具口高度过大，尤其是生长厚片时高度差更大，溶液沿模具内壁面爬行困难。在生长厚片晶片时，模具开口夹角≤90°时使得溶液与模具内壁面接触面积偏大，容易在固液界面处卷入气泡，从而使生长出的晶体品质下降。

实用新型内容

本实用新型克服了现有技术的不足，解决导模法生长厚片晶片时放肩困难、厚度不匀、供料不足拉速慢、熔体爬行困难、长厚片时易卷入气泡等一系列问题。提供一种应用于导模法生长宽厚片晶体的实用模具。

一种应用于导模法生长宽厚片晶体的实用模具，包括第一侧板、第二侧板、隔板和隔条；若干隔板相互平行设置，若干隔条竖直设置在隔板之间，将隔板之间的缝隙隔开形成若干毛细缝（毛细管）。多条毛细缝增加了单位时间内的供料量，使供料速度明显提高，因此可以提高晶体生长拉速，从而提高生产效率。其次，它解决了在生长厚片晶体时厚度方向放肩困难这一难题，由于供料速度提升，使得在厚度方向放肩时变得容易，生长的晶片厚度更加均匀。

隔板设置在第一侧板和第二侧板之间，隔板、第一侧板和第二侧板通过铆钉固定，铆钉横穿隔板、第一侧板和第二侧板。

第一侧板、第二侧板均包括模具下吸料端和模具出料端，模具出料端为斜面，第一侧板、第二侧板的模具出料端的斜面端相对设置，第一侧板和第二侧板的斜面形成120°~180°的夹角。比目前常用模具通常采用小于或等于90°的夹角在提高熔体爬升高度方面更加具有优势，它减小了模具出料口和模具口间的高度差，使得这两口之间的温差减小，在厚度方向上的结晶前沿温度均匀性更加合理。模具钝角开口（120°≤θ≤180°）相对于目前常用模具的锐角开口具有更小的接触面积，减小了固液界面卷入气泡的概率，有利于提高晶体品质。

第一侧板、第二侧板的模具下吸料端中部设置有凹面。这样，第一侧板、第二侧板的模具下吸料端的两边形成脚，有利于熔体进入隔板下端面的吸料口。

较优地，隔条厚度为0.1mm~0.5mm，满足熔体在毛细缝中爬行。毛细缝宽度为0.1mm~0.5mm。