[实用新型]一种百公斤级以上蓝宝石单晶生长用钨坩埚盖结构

说明书

技术领域

本实用新型涉及百公斤级以上蓝宝石单晶生长设备技术领域，具体涉及一种百公斤级以上蓝宝石单晶生长用钨坩埚盖结构。

背景技术

蓝宝石硬度达到仅次于钻石的莫氏9级，抗冲击及全面抗刮擦能力超强；蓝宝石手机屏具有高的光学透过率，散射小，能呈现更加逼真的色彩和清晰光亮的镜面效果；而极高的灵敏性，比市面上其它保护膜的触控更灵敏精准，画面更流畅；蓝宝石高于普通玻璃2倍的抗辐射能力，有效降低电磁辐射对人体的辐射危险。蓝宝石凭借其以上特性，应用到智能手机相关领域(手机面板、Home键和Cover Lens保护片)，将是未来中高端智能手机市场发展的一个必然趋势。而成本高是蓝宝石取代玻璃作为保护材料应用于智能手机产业的最大瓶颈。蓝宝石生产成本的高低主要取决于大尺寸(百公斤级及以上)蓝宝石晶体的生长与规模化生产后产品成品率的稳定和提升。同时，智能手机对蓝宝石品质要求高，要求高透亮和轻薄。以5寸左右的蓝宝石手机屏为例，需要从80Kg级以上蓝宝石晶体取材，才能有效降低成本。而蓝宝石长晶环节技术壁垒高，能够生产大尺寸、高品质蓝宝石的企业较少，导致产能不足。

大尺寸蓝宝石晶体易开裂、成品率低，工艺瓶颈主要在下种及放肩环节。传统坩埚盖的形状为平面，埚口以下液面以上区域纵向温度梯度大、液面以下纵向温度梯度小，导致下种时易出现多晶，细颈时包络、水波纹等缺陷的产生，以及放肩时导致大量气泡、散点等缺陷；大的温度梯度容易对籽晶产生热冲击，造成籽晶断裂事故；大的温度梯度还容易造成晶锭退火过程中的应力释放不足。同时，坩埚和坩埚盖之间的空间小，百公斤级以上大尺寸蓝宝石晶体生长时长晶行程不足且收尾时晶体无法提脱。

再者，蓝宝石晶体生长过程中使用钨坩埚，钨作为一种高熔点金属材料，熔点高达3410℃，且具有较好的化学惰性。但加热温度一旦超过1900℃，钨坩埚易与氧化铝分解出的气态金属铝原子或一氧化物、二氧化物形成低熔点的合金或化合物，导致坩埚盖和坩埚相粘结，出炉后钨坩埚盖中心部位拱起，四周不规则变形，导致钨坩埚盖的报废。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术缺陷，提供一种百公斤级以上蓝宝石单晶生长用钨坩埚盖结构。

本实用新型的具体技术方案如下：

一种百公斤级以上蓝宝石单晶生长用钨坩埚盖结构，包括一上小下大的圆台形钨盖体，该圆台形钨盖体的锥角为100～150°，上端面的直径为60～150mm，下开口的直径为350～450mm。

在本实用新型的一个优选实施方案中，还包括一设于所述圆台形钨盖体下方且与其适配相连的钨圆环，该钨圆环的外径与坩埚的外径相同，内径为与所述圆台形钨盖体的下开口的直径相同，厚度为1～2mm。

进一步优选的，所述圆台形钨盖体和所述钨圆环通过若干V形钨连接件相连，且该V形钨连接件上设有至少二供铆钉穿过的连接孔。

进一步优选的，所述V形钨连接件的厚度为1～2mm，宽度为10～20mm。

在本实用新型的一个优选实施方案中，还包括若干适配坩埚上沿的U形钨卡扣，该若干U形钨卡扣放置于坩埚上沿，所述钨圆环放置于该若干U形钨卡扣上。

本实实用新型有益效果如下：

1、本实用新型的钨坩埚盖采用圆台形，通过调整圆台弧度来制作成合适的坩埚盖高度，即长晶空间，避免了在大尺寸蓝宝石晶体生长时因坩埚和坩埚盖之间的长晶空间不足，导致长晶无法正常进行或收尾无法提脱；

2、本实用新型的钨坩埚盖采用圆台形，通过调整坩埚盖高度，能够获得均匀稳定的温场，形成适合于百公斤级以上大尺寸蓝宝石晶体生长的温度梯度，有效抑制了下种时液面附近横向与纵向温度梯度不匹配现象，减少了下种时多晶及细颈时包络、晶界等缺陷的产生；同时，有利于放肩时固液界面形状的控制，实现了晶体生长界面微凸、接近平界面，大大提高了大尺寸蓝宝石晶体质量；

3、本实用新型的钨坩埚盖采用圆台形，与钨圆环通过V形钨连接件连接成一整体，大大提高了它的结构稳定性和强度，从而延长它的使用寿命；

4、本实用新型采用在坩埚上沿放置U形钨卡扣，将坩埚盖与坩埚隔开，克服了坩埚盖和坩埚之间的粘连现象；

5、本实用新型中坩埚盖拥有一定的斜度，在不影响观察的情况下，上端口径可缩小，这样有效防止了上隔热屏及坩埚盖粘附的挥发物沿坩埚盖孔掉入熔液内，从而影响原料纯度或晶体肩部凹洞。

附图说明

图1为本实用新型的结构剖视图。

具体实施方式