[实用新型]一种泡生法制备蓝宝石晶体设备的加热装置

说明书

技术领域

本实用新型属于晶体生长设备领域，具体涉及一种泡生法制备蓝宝石晶体设备的加热装置。

背景技术

蓝宝石俗称刚玉，具有优良的机械、光学、化学、电学特性，并且能够耐高温，抗辐射被广泛用于耐磨器件、光学窗口、衬底材料、导弹整流罩等领域。

泡生法，又称柴氏法，KY 法，是目前大尺寸、高质量块状蓝宝石单晶批量生产的主流方法。泡生法蓝宝石晶体生长炉主要由加热系统 ( 加热、控温 )、保温系统 ( 隔热屏 )、真空控制系统、传动系统 ( 提拉、旋转 )、冷却系统等构成 ；晶体制备过程主要包括化料、长晶、退火及冷却等，该方法的优势在于晶体直径较大，可以长到距离坩埚 10 ～ 20mm 处，不与坩埚接触使得晶体内部热应力显著降低，大大减少了晶体破裂的发生 ；长晶过程中晶体内部温度梯度较小，能够有效地降低残余应力，获得低位错密度单晶 ；该方法的缺点在于晶体内部容易出现气泡，破裂等晶体缺陷，生产周期长以及高功耗。

现有的泡生法制备蓝宝石的加热装置，多为单层圆周设置的钨棒，加热装置的温度为整体控制，比较容易因温度控制不当，导致晶体靠近凝固界面附近发生回熔现象。提高加热装置的稳定性和可操控性，是提高蓝宝石质量的重要保障。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是如何更好的实现对泡生法制备蓝宝石晶体的炉体加热装置的温度控制。

具体的，采用的技术方案为：

一种泡生法制备蓝宝石晶体设备的加热装置，所述加热装置的加热主体包括第一组加热体、第二组加热体，所述第一组加热体设置在坩埚的外围，所述第二组加热体设置于第一组加热体的外围；所述第一组加热体由多层倾斜加热体组成，其中侧面位于最上一层和底面位于最外一层的加热体向内倾斜，侧面位于最下一层和底面位于最内一层的加热体向外倾斜，且侧面相邻的两层加热体之间倾斜方向相反，底面相邻的两层加热体之间倾斜方向相反，所有倾斜加热体的倾斜角均为3-5°；所述第二组加热体由多层侧面竖直的加热体和多层底面水平的加热体组成，分别设置于第一组加热体侧面相邻两层倾斜加热体间隔的外侧和底面相邻两层倾斜加热体间隔的下方；

所述加热装置还包括圆环形的用于连接每一层加热体的钨环，每一层的加热体均固定在同一个钨环上，第一组加热体侧面最上层的一层加热体顶端通过铜法兰连接在一起，除底面最内层的一层加热体末端通过钨环连接在一起外，其余各层加热体均为中部通过钨环连接，侧面竖向和底部半径上整体呈L形分布的加热体之间通过钨丝进行连接；

第二组加热体的连接方式与第一组加热体相同。

本实用新型具有如下有益效果：本实用新型通过将传统的钨棒替换为短钨棒作为加热体，侧面钨棒布置由钨棒圆周密排改为多层倾斜的短钨棒圆周倾斜密排设置，虽然增加了正负极的连接线路，但是通过多层倾斜钨棒加热体的设计，对各层的热能进行交叉利用，同时利用最上层加热体、最下层加热体和底部最外层加热体的倾斜锁定作用，将热能所在加热体构造的热空间内，同时在第一组加热体外部设置第二组单独控制的加热体，对倾斜加热体层间隙供热进行补充和调整，两组加热体能够分别控制，以实现对温度的更精细调控，能够有效避免温度过高或过低而影响晶体生长或晶体质量。另外加热体钨棒分层设置，每层采用单独的钨环进行连接固定和支撑，增加了加热装置的构架稳定性。钨丝的强度和连接方式并非本实用新型的改造重点。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

图中，1为第一组加热体，2为第二组加热体。

具体实施方式

下面的实施例可以使本领域技术人员更全面地理解本实用新型，但不以任何方式限制本实用新型。

实施例1

如图1所示，一种泡生法制备蓝宝石晶体设备的加热装置，所述加热装置的加热主体包括第一组加热体1、第二组加热体2，所述第一组加热体1设置在坩埚的外围，所述第二组加热体2设置于第一组加热体1的外围；所述第一组加热体1由多层倾斜加热体组成，其中侧面位于最上一层和底面位于最外一层的加热体向内倾斜，侧面位于最下一层和底面位于最内一层的加热体向外倾斜，且侧面相邻的两层加热体之间倾斜方向相反，底面相邻的两层加热体之间倾斜方向相反，所有倾斜加热体的倾斜角均为3-5°；所述第二组加热体2由多层侧面竖直的加热体和多层底面水平的加热体组成，分别设置于第一组加热体1侧面相邻两层倾斜加热体间隔的外侧和底面相邻两层倾斜加热体间隔的下方；