[发明专利]一种大尺寸C轴蓝宝石晶体动态温度场制备方法

摘要

本发明涉及一种大尺寸C轴蓝宝石晶体动态温度场制备方法，所用的晶体生长炉发热体包括位于坩埚外侧上部辅助发热体和外侧辅助发热体以及底下部主发热体主发热体组成。位于坩埚外侧上部的辅助发热体钨丝采用左右两个部分并联方式连接。辅助发热体和以及主发热体分别由相应的温度控制系统独立控制功率。通过对这三个发热体的功率进行独立调控，在晶体生长过程之中利用动态温度场方法，在晶体生长时的炉膛中形成与晶体驱赶气泡、放肩和等径生长需要相适应的温度场。在等径生长阶段采用水平生长界面，坩埚壁温度与熔体温度接近，不会有因为坩埚壁温度高熔体由坩埚壁向中间对流而对晶体生长固液界面产生冲击导致缺陷产生的情况；晶体散热均匀，不会因为散热集中到中心轴导致中心轴缺陷较多的情况发生。因此晶体中缺陷少，能够生长获得高质量C轴蓝宝石晶体。

主权项

一种大尺寸C轴蓝宝石晶体动态温度场制备方法，其特征是晶体生长炉的发热体包括位于坩埚（1）外侧上部辅助发热体（2）及其支架（3）和外侧辅助发热体（4）以及底下部主发热体主发热体（5）组成；辅助发热体（2）和（4）以及主发热体（5）分别由相应的温度控制系统独立控制功率；通过对这三个发热体的功率进行独立调控，在晶体生长过程之中利用动态温度场技术，在晶体生长时的炉膛中形成独特的温度场，晶体生长主要步骤包括：I   在原料熔化时，利用如下步骤驱赶熔体中的气泡：（A）由底下主发热体（5）独立加热，将坩埚中原料熔化，整个坩埚（1）内温度高于熔点2050^OC，并恒温10分钟以初步驱赶熔体中的气泡；（B）逐步降低底下主发热体（5），开启辅助发热体（2），使上部熔体熔化，下部熔体凝固，并恒温10分钟，驱除上部熔体中的气泡;（C）降低辅助发热体(2)功率，升高主发热体(4)功率，再次驱赶下部熔体中的气泡;（D）重复步骤（B）和（C）直到气泡驱赶完成；II   逐步降低主发热体(4)加热功率，并升高辅助发热体（2）功率，至熔体表面温度为熔点，恒温半小时；III  将［0001］轴方向籽晶下将接触熔体表面，开始下种，调节辅助发热体（2），使籽晶不大也不小，恒温10分钟后，逐步降低调节辅助发热体（2）功率，并以0.1‑5mm/h提拉速度提拉籽晶，开始放肩生长；IV  当生长的晶体将熔体表面覆盖后，停止晶体的提拉，开启辅助发热体（4），并逐步降低辅助发热体（2）加热功率到完全停止，调节两个辅助发热体功率时要注意使晶体不长大也不缩小，当辅助发热体（2）加热功率到完全停止后，恒温10分钟；V   以0.1‑5mm/h速度提拉晶体，并逐步降低主发热体（5）的加热功率，实现晶体的等径生长；VI  当晶体生长完成后，逐步降低主发热体（5）和辅助发热体（4）的加热功率，晶体原位退火至室温，开炉获得晶体。