[发明专利]一种生长蓝宝石单晶的锥形籽晶结构

说明书

本发明涉及一种生长蓝宝石单晶的锥形籽晶结构。该结构整体为呈锥形的锥形籽晶，包括嵌入籽晶夹内部分呈倒梯形的倒梯形籽晶、位于中间长方形四面棱角倒角的长方形籽晶和底部呈半球锥状的半球锥状籽晶；倒梯形籽晶整体嵌入在籽晶夹内，表面设置有增强与籽晶夹之间摩擦力的直线型凹槽，并在其上部拐角处进行倒圆角设计；中间位置是四面倒角的长方形籽晶，该位置上端与倒梯形籽晶衔接，下端与半球锥状籽晶衔接；底部半球锥状籽晶的中心与长方形籽晶及倒锥形籽晶三者中心轴一致，底部与溶体液面接触。本发明锥形籽晶可以更好的继承籽晶的遗传特性，减少晶体缺陷提高产出比率，大幅度提高引晶过程中的自动化控制，提高工作效率降低生产制造成本。

技术领域

本发明涉及一种生长蓝宝石单晶的籽晶结构，具体涉及一种泡生法生长蓝宝石单晶的锥形籽晶结构。

背景技术

蓝宝石单晶具有独特的晶格结构，单晶的生长以继承籽晶的遗传特性为主，具有耐高温、耐腐蚀、光透性好的良好特性，广泛应用于卫星空间技术、衬底材料、高强度激光器的窗口材料等领域。

随着电子信息技术、航空技术的的不断发展，对蓝宝石材料的需求量不断增加，传统的泡生法因其具有缺陷少、出材率高等优良特性，成为蓝宝石生长的主要方法之一。传统的泡生法蓝宝石单晶生长，籽晶大多数为长方体。在引晶阶段需要将籽晶浸入到溶体表面，通过人为的摇动涮籽晶，对籽晶底部进行微融处理。这一过程需要耗费大量人力，降低工作效率，增加了生产制造成本，同时不利于自动化控制。另一方面传统涮籽晶过程中将籽晶底部侵入到溶体表面反复摇动扰动溶体表面，从而改变溶体对流方向，使溶体对流不均匀，可能造成原子排列规律的破坏，形成晶体缺陷。因此对原有传统的籽晶结构进行优化和合理的设计改善是非常必要的。

发明内容

本发明的目的在于提供一种通过对籽晶结构的特殊设计，实现泡生法引晶过程中自动化控制的目的的生长蓝宝石单晶的锥形籽晶结构。

本发明的目的是这样实现的：该结构整体为呈锥形的锥形籽晶，包括嵌入籽晶夹内部分呈倒梯形的倒梯形籽晶、位于中间长方形四面棱角倒角的长方形籽晶和底部呈半球锥状的半球锥状籽晶；倒梯形籽晶整体嵌入在籽晶夹内，表面设置有增强与籽晶夹之间摩擦力的直线型凹槽，并在其上部拐角处进行倒圆角设计；中间位置是四面倒角的长方形籽晶，该位置上端与倒梯形籽晶衔接，下端与半球锥状籽晶衔接；底部半球锥状籽晶的中心与长方形籽晶及倒锥形籽晶三者中心轴一致，底部与溶体液面接触。

本发明还有这样一些特征：

1.所述的锥形籽晶结构整体高度为70-150mm。

2.所述的锥形籽晶结构整体在距离底部20-40mm处切磨出半球锥状形态。

3.所述的锥形籽晶结构整体表面进行抛光的处理，表面粗糙度为0.05nm-0.5nm。

4.所述的半球锥状籽晶整体高度为20-40mm，直径范围为Φ8-Φ20mm。

5.所述的锥形籽晶结构由上到下，籽晶直径逐渐变小，在外观上整体呈锥形状；倒梯形籽晶上端宽度为35-50mm，上端长度为15-35mm，倒梯形籽晶下端宽度为20-35mm，底端长度为8-20mm；高度20-40mm，在籽晶夹夹口方向开有4-6个，宽为1.5-3mm的凹槽，槽的深度为0.5-2mm，倒梯形籽晶与下端长方形籽晶衔接处呈145°-160°角度。倒梯形籽晶与籽晶夹独特设计，可以加强籽晶在水平方向受力，倒梯形籽晶表面凹槽通过钨丝的固定，增强了籽晶的稳固性。

6.所述的长方形籽晶高度为35-45mm，宽度为20-30mm，在上下两端衔接处需做倒角处理；倒梯形籽晶上部拐角处进行了倒圆角设计，倒角量为R0.8-R2mm；当底部半球锥形籽晶高温融化时长方形籽晶能够确保引晶过程正常运行，保证籽晶的有效使用长度，另一方面长方形籽晶可以延缓籽晶垂直方向受力情况，长方形籽晶高度为40-70mm，长度为8-20mm；四面倒角量为R1-R4mm。