[发明专利]制备蓝宝石晶体的改进的泡生法及晶体生长炉

权利要求书

1.一种制备蓝宝石晶体的改进的泡生法，其特征在于，包括以下步骤：

（a）将晶体生长炉内抽真空，加热使所述晶体生长炉内坩埚中的氧化铝原料熔化，得到熔体；

（b）往所述晶体生长炉内充入惰性气体，维持炉内压力为0.1-100Pa；

（c）在压力为0.1-100Pa的所述惰性气体氛围下，将蓝宝石籽晶放置于所述熔体的液面以下，进行引晶、扩肩生长、等径生长和收尾生长；

（d）晶体生长完成后进行退火处理，得到蓝宝石晶体；

其中，在步骤（b）中，往所述晶体生长炉内充入惰性气体的步骤，具体包括：

往所述晶体生长炉内坩埚的底部中心处充惰性气体。

2.根据权利要求1所述的改进的泡生法，其特征在于，在步骤（c）中，所述将蓝宝石籽晶放置于所述熔体的液面以下，进行引晶的步骤包括：

将所述蓝宝石籽晶放置于所述熔体的液面以下20-50mm处，清洗所述蓝宝石籽晶；

将清洗后的所述蓝宝石籽晶放置于所述熔体的液面以下10-40mm处，使所述蓝宝石籽晶生长成晶结，直到晶结的有效高度大于50mm。

3.根据权利要求2所述的改进的泡生法，其特征在于，在步骤（c）中，还包括判断熔体温度是否适合引晶的步骤，包括：

将清洗后的所述蓝宝石籽晶插入熔体液面以下10-40mm处，恒定10-30min；如果所述蓝宝石籽晶在固液界面处长粗2-5mm，则判断熔体温度适合引晶。

4.根据权利要求1-3任一项所述的改进的泡生法，其特征在于，在步骤（c）中，所述扩肩生长的步骤包括：

将晶结以3-5转/min的转速转动，以0-100w/h的降幅降低所述晶体生长炉的加热功率，进行扩肩生长；直到生长的晶体重量达到预期制得的蓝宝石晶体重量的0.2-0.4% 时，停止转动晶体；继续扩肩生长，直到晶体的重量达到预期制得的蓝宝石晶体重量的11.5-14%。

5.根据权利要求1-3任一项所述的改进的泡生法，其特征在于，在步骤（c）中，所述等径生长的步骤包括：

将晶体以0-0.2mm/h的速度向上提拉，以0-60w/h的降幅降低所述晶体生长炉的加热功率，进行等径生长，直到晶体的重量达到预期制得的蓝宝石晶体重量的85-90%。

6.根据权利要求1-3任一项所述的改进的泡生法，其特征在于，在步骤（c）中，所述收尾生长的步骤包括：

将晶体以0-0.2mm/h的速度向上提拉，以0-30w/h的降幅降低所述晶体生长炉的加热功率，进行收尾生长。

7.根据权利要求1-3任一项所述的改进的泡生法，其特征在于，在步骤（d）中，所述进行退火处理的步骤包括：

在晶体与坩埚分离以后，以200-600w/h的降幅降低所述晶体生长炉的加热功率，以0.1-0.5L/min的流速向所述晶体生长炉内通入惰性气体至一个大气压，所述晶体生长炉的总降温时间为100-200h。

8.根据权利要求1-3任一项所述的改进的泡生法，其特征在于，在步骤（b）中，所述惰性气体包括氦气、氖气、氩气、氪气和氙气中的任一种。

9.根据权利要求1-3任一项所述的改进的泡生法，其特征在于，所用晶体生长炉包括炉体（2）、坩埚（3）和坩埚轴（4），所述坩埚（3）架设于所述炉体（2）内，所述坩埚轴（4）设置于所述坩埚（3）底部，所述坩埚轴（4）中空形成第一通道（41），所述第一通道（41）的一端与所述炉体（2）外部的惰性气体充气管道（6）连通，所述第一通道（41）的另一端与所述炉体（2）内的空间连通。