[发明专利]生长具有一定曲率的半球状蓝宝石晶体的方法

说明书

技术领域

    本发明涉及晶体生长领域，尤其涉及一种生长具有一定曲率的半球状蓝宝石晶体的方法。

背景技术

蓝宝石具有高硬度，耐高温、耐腐蚀、透过光谱范围宽、透过率高、优良的介电性能。蓝宝石以其优良的性能广泛应用于国防、军事、科研等一系列高技术领域，同时在民用工业上也有很广泛的应用。

由于蓝宝石生长温度高（生长温度在2050度，导致单晶生长炉功率高）、温场变量多、辅助时间长（非生产时间占到整个工序的三分之一以上），导致生产成本过高。导模法则具有晶体生长速度快，尺寸可以精确控制，节省材料，时间和能源，提高经济效益，是最有发展前景的蓝宝石生长方法之一。

随着现代科技的发展，现代工业对异形蓝宝石的需求量愈来愈大，其中具有一定曲率半径的蓝宝石最为显著。一直以来具有一定曲率半径的蓝宝石单晶应用在工作于户外恶劣条件下(冰雪、砂石、潮湿、低温等)的光学传感器都是依赖传统的加工工艺。传统的加工工艺，是将蓝宝石毛坯棒经滚圆、切割、研磨得到的，工序多、时间长、有效利用率低、加工材料浪费严重。

发明内容

本发明目的就是为了弥补已有技术的缺陷，提供一种基于导模法来生长具有一定曲率的半球状蓝宝石晶体的方法。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种生长具有一定曲率的半球状蓝宝石晶体的方法，包括有坩埚及置于所述坩埚中的中间带有狭缝底部开有通孔的模具，所述坩埚中有氧化铝熔体，且氧化铝熔体沿着模具的狭缝上涌，在模具表面形成一层熔体层，还包括有两个平行放置的竖直支架、水平横杆、提拉头、提拉杆、夹具、籽晶和两个平行放置的水平导轨，所述的两个竖直支架分别滑动安装在所述的两个水平导轨上，所述的水平横杆的两端分别固定在两个竖直支架的顶部，水平横杆上滑动安装有所述的提拉头，所述的提拉杆的的底部安装所述的夹具，所述的籽晶安装在夹具上，提拉杆与提拉头滑动连接，将籽晶对准模具，调节提拉头水平方向的位置、提拉杆竖直方向的位置和竖直支架在水平导轨上的滑动，将三者的移动轨迹相配合，形成具有一定曲率的几何球面，引导晶体生长成具有一定曲率的半球状蓝宝石晶体。

    本发明的工作原理是：将籽晶对准模具，开始引导晶体生长，将籽晶的运动轨迹调节成具有一定曲率的半球状，即晶体生长成具有一定曲率的半球状蓝宝石晶体。

    本发明的优点是：本发明通过改进的导模法生长半球状蓝宝石晶体，具有生长晶体速度快、一次成型的优点，还可以减少半球状蓝宝石晶体的后续加工工序、降低在晶体加工过程中的资源能源消耗、节约成本。

附图说明

图1为模具的安装位置示意图。

图2为模具剖面图。

图3为滑动部件安装示意图。

图4为具有一定曲率半球状的蓝宝石示意图。

具体实施方式

一种生长具有一定曲率的半球状蓝宝石晶体的方法，如图1和2所示，包括有坩埚1及置于所述坩埚1中的中间带有狭缝3底部开有通孔4的模具2，所述坩埚1中有氧化铝熔体，且氧化铝熔体沿着模具2的狭缝3上涌，在模具2表面形成一层熔体层；如图3所示，还包括有两个平行放置的竖直支架5、水平横杆6、提拉头7、提拉杆8、夹具9、籽晶11和两个平行放置的水平导轨10，所述的两个竖直支架5分别滑动安装在所述的两个水平导轨10上，所述的水平横杆6的两端分别固定在两个竖直支架5的顶部，水平横杆6上滑动安装有所述的提拉头7，所述的提拉杆8的的底部安装所述的夹具9，所述的籽晶11安装在夹具9上，提拉杆8与提拉头7滑动连接，将籽晶11对准模具2，调节提拉头7水平方向的位置、提拉杆8竖直方向的位置和竖直支架5在水平导轨10上的滑动，将三者的移动轨迹相配合，形成具有一定曲率的几何球面，引导晶体生长成具有一定曲率的半球状蓝宝石晶体12，如图4所示。