[发明专利]一种采用周期升降法生长蓝宝石单晶的方法

摘要

一种采用周期升降法生长蓝宝石单晶的方法，其主要是在5.0×10‑2Pa真空下融化三氧化二铝，再降低加热功率，直至熔体液面呈现稳定慢速移动的波纹；再下降籽晶，试探到液面后，开始做周期性升降运动，当观察到籽晶下端出现单晶，引晶完成；调整周期性运动的速度和位移范围，同时缓慢降低加热功率，使晶体重量不断缓慢增加；当晶体直径达到220～260mm时进入转肩阶段；然后使单晶的生长过程进入等径生长阶段；在60小时内均匀地将位移范围降至最低值，将周期性运动的速度也降至最低值，将旋转速度降为零。最后晶体重量不再增加了，即告生长过程结束。本发明制备成功率高、产品质量稳定且能直接生长C向蓝宝石单晶。

主权项

一种采用周期升降法生长蓝宝石单晶的方法，其特征在于：1)融化原料：采用蓝宝石晶体生长炉将原料三氧化二铝装入炉内的纯钨坩埚中，抽真空至5.0×10‑2Pa以下，开启电源并升高电炉的加热功率，加热原料使之全部融化；2)洗晶：以4～6kW/h速率降低加热功率，并稳定3～5小时，直至熔体液面呈现稳定慢速移动的波纹；再以50～70mm/h的速度下降籽晶，试探到液面后，开始做周期性升降运动，周期性运动的速度在60～180mm/min和位移范围30～40mm，籽晶浸入熔体5～15mm，同时旋转籽晶5～15r/min，周期运动次数在3～9次范围内；3)引晶：继续进行周期性运动，周期运动次数在30～50次范围内，即可观察到籽晶下端出现单晶，引晶完成；4)生长：继续进行周期性运动，根据晶体生长情况，调整周期性运动的速度在60～180mm/min和位移范围10～40mm，同时以10～50W/h的速率缓慢降低加热功率，使晶体重量不断缓慢增加；5)放肩：将籽晶周期性运动位移量从上限值40mm逐步向下限值10mm降低，当晶体直径达到220～260mm时进入转肩阶段；6)转肩：在该阶段籽晶周期性运动位移范围比放肩阶段还要低，旋转速度也从上限值逐步向下限值降低，使单晶的生长过程进入等径生长阶段；7)等径生长：在60小时内均匀地将位移范围降至最低值10mm，将周期性运动的速度也降至最低值60mm/min，将旋转速度降为零，最后晶体重量不再增加了，即告生长过程结束。