[实用新型]一种蓝宝石生长炉用导流系统

说明书

本实用新型涉及一种蓝宝石生长炉用导流系统，包括坩埚、上保温层、侧保温层、底保温层、籽晶杆、保温件和支撑块。上保温层、侧保温层和下保温层形成具有空心部的圆柱形，坩埚位于空心部内，上保温层具有与空心部相连通的上保温中心孔，上保温中心孔呈上宽下窄的喇叭形，保温件呈锥形，保温件具有过孔，籽晶杆贯穿过孔设置，支撑块支撑在保温件远端与上保温层外壁之间，上保温中心孔的内壁与保温件之间形成挥发物导流通道。本实用新型可降低挥发物掉落坩埚的总量，以提高晶体纯度；降低挥发物掉落导致的晶体内部多晶、气泡、云雾等缺陷的产生几率；降低挥发物掉落进内部系统的几率，同时，不影响通过气流冷却籽晶杆的冷却量。

技术领域

本申请涉及泡生法制备蓝宝石晶体技术领域，尤其涉及一种蓝宝石生长炉用导流系统。

背景技术

蓝宝石单晶制备的发展伴随着蓝宝石单晶生长方法的发展和改进，经过数十年来的发展，制备蓝宝石单晶的技术日趋成熟，其中适合生长大尺寸蓝宝石单晶的生长技术主要有热交换法(HEM)、泡生法(Kyropolos)、水平定向凝固法(HDC)、梯度凝固法(GSM)和温度梯度法(TGT)。目前蓝宝石最广泛采用的是泡生法，晶体总产能占所有方法的95％。泡生法以保温材料不同可以分为钨钼系统热场、氧化锆系统热场、石墨系统热场等三类。

采用石墨热场(石墨加热器及石墨保温结构)生长蓝宝石晶体的过程中，高温区域处石墨加热器及石墨保温层中的挥发份会从其中溢出，并在低温区域处(上保温及上炉盖等位置)产生二次沉积形成挥发物。挥发物沉积到一定厚度后，由于长晶过程中的温度变化导致上炉盖上的部分沉积物脱落至上保温的上部。而传统设计的上保温中心孔直径较大，约70～100mm，主要作用有两个：一为籽晶杆穿过圆孔做上下运动及旋转运动；二为长晶过程中所必要的冷心提供冷却作用以形成长晶梯度。其中籽晶杆直径约40～45mm，籽晶杆与上保温形成的间隙约15～30mm；由于上保温存在较大的中心孔间隙，挥发物经由此孔掉入坩埚内，造成蓝宝石熔液的二次污染污染，使晶体呈现红色或淡红色，更严重者直接造成长晶失败。

蓝宝石石墨系统热场中由于保温系统中心温度高于外部温度，由于温差的作用，从系统内部至上炉盖方向产生热气流，此气流将晶体生长过程产生的氧化铝蒸汽，石墨保温材料中的挥发份经上保温中心孔(缝隙)输运至炉顶处并产生沉积。沉积物累积到一定厚度后由于热对流的不断冲刷，上炉盖处沉积的挥发物经上保温中心孔(缝隙)掉入坩埚内，造成污染，甚至长晶失败。

实用新型内容

本申请提供了一种蓝宝石生长炉用导流系统，以解决氧化铝蒸汽，石墨保温材料中的挥发份经上保温中心孔输运至炉顶处并产生沉积，沉积物累积到一定厚度后由于热对流的不断冲刷，上炉盖处沉积的挥发物经上保温中心孔掉入坩埚内，造成污染的问题。

本申请采用的技术方案如下：

本实用新型提供了一种蓝宝石生长炉用导流系统，包括坩埚、上保温层、侧保温层、底保温层和籽晶杆，所述上保温层、所述侧保温层和所述底保温层形成具有空心部的圆柱形，所述坩埚位于所述空心部内，所述上保温层具有与所述空心部相连通的上保温中心孔，还包括保温件和支撑块，

所述上保温中心孔呈上宽下窄的喇叭形，

所述保温件呈锥形，所述保温件具有过孔，所述籽晶杆贯穿所述过孔设置，所述支撑块支撑在所述保温件远端与所述上保温层外壁之间，

所述上保温中心孔的内壁与所述保温件之间形成挥发物导流通道。

进一步地，所述上保温中心孔分为第一部分和第二部分，所述第一部分靠近所述上保温层内部且呈圆柱形，所述第二部分靠近所述上保温层外部且呈上宽下窄的喇叭形。

进一步地，所述保温件的边缘向外延伸形成延伸部，所述支撑块支撑在所述延伸部与所述保温层的外壁之间。