[发明专利]在经调节压力下使用氦的高温工艺改进

权利要求书

1.生产蓝宝石结晶材料的方法，所述方法包括以下步骤：

a)装载具有熔体原料的坩埚；

b)将熔炉的热区抽空至操作压力值；

c)加热熔炉的热区以至少部分地熔化熔体原料；

d)进一步将熔炉的热区加热至最大温度以完全地熔化熔体原料；

e)通过冷却热区而从完全熔化的熔体原料生长蓝宝石结晶材料；和

f)从熔炉移除蓝宝石结晶材料，

其中，在步骤e)之前，该方法进一步包括以下步骤：建立至少一种非反应性气体进入熔炉的热区中的流率，随后建立在熔炉的热区中的该至少一种非反应性气体的反应压力高于操作压力值，以及

其中，在蓝宝石结晶生长期间对于辅助反应建立依赖于反应蒸气压力的反应压力。

2.根据权利要求1的方法，其中建立至少一种非反应性气体的流率和反应压力的步骤在步骤c)之前发生。

3.根据权利要求2的方法，其中该方法包括以下步骤：

a)将具有熔体原料的坩埚装载进熔炉的热区中；

b)将熔炉的热区抽空至操作压力值；

c)加热熔炉的热区以至少部分地熔化熔体原料；

d)在无温度增加的情况下建立至少一种非反应性气体进入熔炉的热区中的流率；

e)建立在熔炉的热区中的该至少一种非反应性气体的反应压力高于操作压力；

f)在控制非反应性气体的流率和反应压力的同时进一步将熔炉的热区加热至最大温度以完全地熔化熔体原料；

g)通过在控制非反应性气体的流率和反应压力的同时冷却热区而从完全熔化的熔体原料生长蓝宝石结晶材料；和

h)从熔炉移除蓝宝石结晶材料。

4.根据权利要求3的方法，其中步骤d)和步骤e)同时发生。

5.根据权利要求1的方法，其中，在步骤a)中，坩埚在坩埚的热区中具有籽晶并且籽晶在步骤d)中被部分地融化。

6.根据权利要求1的方法，该方法进一步包括在步骤f)之前在维持所建立的非反应性气体的流率和压力的同时在熔炉的热区中将蓝宝石结晶材料退火的步骤。

7.根据权利要求1的方法，该方法进一步包括在步骤f)之前利用气体回填热区的步骤。

8.根据权利要求7的方法，其中气体是非反应性气体。

9.根据权利要求1的方法，其中非反应性气体是氦气、氩气、氢气或者氮气。

10.根据权利要求1的方法，其中非反应性气体是氦气。

11.根据权利要求1的方法，其中所建立的至少一种非反应性气体的流率不高于约1.0SCFH。

12.根据权利要求10的方法，其中所建立的至少一种非反应性气体的流率在约0.1SCFH和0.5SCFH之间。

13.根据权利要求1的方法，其中所建立的至少一种非反应性气体的压力在约5托和约250托之间。

14.根据权利要求1的方法，其中熔炉包括热交换器，该热交换器通过使冷却气体流过其进行操作，该热交换器位于熔炉热区中的坩埚下方的中心处，并且其中在步骤c)之前，该方法进一步包括通过引发冷却气体流而引发热交换器的操作的步骤。

15.根据权利要求14的方法，其中冷却气体是氦气。

16.根据权利要求14的方法，其中，在步骤c)中，熔体原料完全熔化。

17.根据权利要求14的方法，其中所建立的至少一种非反应性气体的压力在约5托和约50托之间。

18.根据权利要求14的方法，其中，在步骤e)中，通过增加到达热交换器的冷却气体流将热区冷却。

19.根据权利要求14的方法，其中，在步骤e)中，通过改变所建立的至少一种非反应性气体的反应压力将热区冷却。

20.根据权利要求1的方法，其中所建立的至少一种非反应性气体的压力在约10托和约30托之间。