[发明专利]用于生产蓝宝石单晶的方法和设备

权利要求书

1.一种用于生产蓝宝石单晶的方法，

其包括下述步骤：

将籽晶和原料放置于坩埚中；

将所述坩埚设置于位于生长炉中的圆筒形加热器中；

加热所述坩埚以熔融所有所述原料和一部分所述籽晶；和

在所述圆筒形加热器中产生温度梯度，其中上部的温度高于下部的温度，以进行用于使所述熔体顺序结晶的定向凝固法，

其中，所述坩埚由具有特定的线性膨胀系数的材料构成，该材料能够防止由所述坩埚的线性膨胀系数和所述要生产的蓝宝石单晶沿垂直于其生长轴的方向的线性膨胀系数之间的差导致的相互应力在所述坩埚和所述蓝宝石单晶中产生，或者能够防止由所述相互应力导致的所述坩埚的变形，不产生在所述蓝宝石单晶中的由相互应力导致的晶体缺陷。

2.根据权利要求1所述的方法，

其中，所述坩埚由下述材料构成：在蓝宝石的熔融温度和室温之间，该材料的线性膨胀系数小于要生产的蓝宝石单晶沿垂直于所述生长轴的方向的线性膨胀系数。

3.根据权利要求1所述的方法，

其中，所述坩埚由下述材料构成：从蓝宝石的熔融温度至室温，该材料在蓝宝石的熔融温度和等于或高于室温的各任意温度之间的线性膨胀系数总是小于所述要生产的蓝宝石单晶沿垂直于所述生长轴的方向的线性膨胀系数。

4.根据权利要求1所述的方法，

其进一步包含下述步骤：

在使所述熔体结晶后，在同一生长炉中，通过降低所述圆筒形加热器的加热功率冷却所述圆筒形加热器的内部空间，直到达到规定温度；和

将所述坩埚在作为所述圆筒形加热器中间部分的所述圆筒形加热器保温区中放置预定的时间，以在所述坩埚中将所述蓝宝石单晶退火。

5.根据权利要求2所述的方法，

其进一步包含下述步骤：

在使所述熔体结晶后，在同一生长炉中，通过降低所述圆筒形加热器的加热功率冷却所述圆筒形加热器的内部空间，直到达到规定温度；和

将所述坩埚在作为所述圆筒形加热器中间部分的所述圆筒形加热器保温区中放置预定的时间，以在所述坩埚中将所述蓝宝石单晶退火。

6.根据权利要求3所述的方法，

其进一步包含下述步骤：

在使所述熔体结晶后，在同一生长炉中，通过降低所述圆筒形加热器的加热功率冷却所述圆筒形加热器的内部空间，直到达到规定温度；和

将所述坩埚在作为所述圆筒形加热器中间部分的所述圆筒形加热器保温区中放置预定的时间，以在所述坩埚中将所述蓝宝石单晶退火。

7.根据权利要求1所述的方法，

其中所述坩埚由钨构成。

8.根据权利要求1所述的方法，

其中所述坩埚由钨和钼的合金构成。

9.根据权利要求2所述的方法，

其中所述坩埚由钼构成。

10.根据权利要求1所述的方法，

其中所述蓝宝石单晶的生长轴为c轴。

11.一种用于生产蓝宝石单晶的设备，所述设备进行下述步骤：将籽晶和原料放置于坩埚中；将所述坩埚设置于位于生长炉中的圆筒形加热器中；加热所述坩埚以熔融所有所述原料和一部分所述籽晶；和在所述圆筒形加热器中产生温度梯度，其中上部的温度高于下部的温度，以进行用于使熔体顺序结晶的定向凝固法，

其中，所述坩埚由具有特定的线性膨胀系数的材料构成，该材料能够防止由所述坩埚的线性膨胀系数和所述要生产的蓝宝石单晶沿垂直于其生长轴的方向的线性膨胀系数之间的差导致的相互应力在所述坩埚和所述蓝宝石单晶中产生，或者能够防止由所述相互应力导致的所述坩埚的变形，不产生在所述蓝宝石单晶中的由相互应力导致的晶体缺陷。

12.根据权利要求11所述的设备，

其中，所述坩埚由下述材料构成：该材料在蓝宝石的熔融温度和室温之间的线性膨胀系数小于要生产的蓝宝石单晶在蓝宝石的熔融温度和室温之间的沿垂直于所述生长轴的方向的线性膨胀系数。

13.根据权利要求11所述的设备，

其中，所述坩埚由下述材料构成：从蓝宝石的熔融温度至室温，该材料在蓝宝石的熔融温度和等于或高于室温的各任意温度之间的线性膨胀系数总是小于所述要生产的蓝宝石单晶沿垂直于所述生长轴的方向的线性膨胀系数。