一種藍(lán)寶石單晶爐用變溫度氣體充氣系統(tǒng)及控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種藍(lán)寶石單晶爐用變溫度氣體充氣系統(tǒng)，本發(fā)明還涉及一種采用上述藍(lán)寶石單晶爐用變溫度氣體充氣系統(tǒng)控制藍(lán)寶石單晶爐降溫的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]藍(lán)寶石晶體α -Α1203的物理、化學(xué)性能極為優(yōu)越，有很多其它材料無法比擬的特點(diǎn)，如熔點(diǎn)高、硬度高、耐腐蝕、光學(xué)透過率高等。由于這些優(yōu)點(diǎn)，大量手機(jī)、平板生產(chǎn)商開始用藍(lán)寶石作為其產(chǎn)品的屏幕，因此近年來藍(lán)寶石晶體的需求量大增。藍(lán)寶石另一個(gè)重要的用途是用于LED芯片襯底，LED是新一代照明光源，憑借其節(jié)能、環(huán)保、使用壽命長(zhǎng)，亮度高和可控性強(qiáng)等特點(diǎn)在民用，商業(yè)和軍事領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用，逐漸替代傳統(tǒng)的照明燈具。
[0003]泡生法憑借其生長(zhǎng)晶體的尺寸大，質(zhì)量高，且原位退火等優(yōu)勢(shì)成為生長(zhǎng)藍(lán)寶石晶體的主流方法。充氣程序是泡生法生長(zhǎng)晶體過程中極為重要的一項(xiàng)工藝，特別是對(duì)于藍(lán)寶石等材料。泡生法生長(zhǎng)藍(lán)寶石，經(jīng)過退火工藝以后，單晶爐加熱電源已經(jīng)斷電，此時(shí)，晶體及溫場(chǎng)配件還有上千攝氏度的高溫。不對(duì)其進(jìn)行充氣程序，晶體散熱極慢，只依靠輻射散熱，因?yàn)闋t內(nèi)是真空環(huán)境，使整個(gè)生長(zhǎng)周期過長(zhǎng)，降溫過程可能需要增加數(shù)天時(shí)間，造成人力和設(shè)備的極大浪費(fèi)。如果對(duì)其充氣，則會(huì)因?yàn)闅怏w溫度相對(duì)爐內(nèi)過低，導(dǎo)致晶體受冷開裂或是造成很大應(yīng)力。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是為了克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足之處，提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用方便，能有效防止晶體受冷開裂或造成很大應(yīng)力的藍(lán)寶石單晶爐用變溫度氣體充氣系統(tǒng)。
[0005]本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種采用上述藍(lán)寶石單晶爐用變溫度氣體充氣系統(tǒng)控制藍(lán)寶石單晶爐降溫的方法。
[0006]為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用以下方案:
[0007]—種藍(lán)寶石單晶爐用變溫度氣體充氣系統(tǒng)，包括有爐體，在所述爐體設(shè)有變溫度氣體環(huán)管，在所述變溫度氣體環(huán)管上設(shè)有若干氣孔，在所述變溫度氣體環(huán)管上連接有氣體輸送管，所述氣體輸送管一端伸出爐體后與氣體加熱器相連接，在所述氣體加熱器進(jìn)氣端連接有進(jìn)氣管。
[0008]如上所述的一種藍(lán)寶石單晶爐用變溫度氣體充氣系統(tǒng)，其特征在于在所述爐體上設(shè)有紅外測(cè)溫儀。
[0009]如上所述的一種藍(lán)寶石單晶爐用變溫度氣體充氣系統(tǒng)，其特征在于在所述爐體的抽氣管底部設(shè)有連接孔，所述氣體輸送管穿過連接孔后伸出所述爐體。
[0010]如上所述的一種藍(lán)寶石單晶爐用變溫度氣體充氣系統(tǒng)，其特征在于在所述氣體加熱器上設(shè)有氣體質(zhì)量流量計(jì)。
[0011]如上所述的一種藍(lán)寶石單晶爐用變溫度氣體充氣系統(tǒng)，其特征在于在所述爐體上設(shè)有視窗孔。
[0012]如上所述的一種藍(lán)寶石單晶爐用變溫度氣體充氣系統(tǒng)，其特征在于在所述變溫度氣體環(huán)管上均布有12個(gè)氣孔。
[0013]—種控制方法，其特征在于包括以下步驟:
[0014]A、晶體生長(zhǎng)完成以后，斷電，打開紅外測(cè)溫儀，測(cè)量出晶體溫度；
[0015]B、等溫度降至800°C，打開氣體加熱器，并向進(jìn)氣管中通入氬氣，使氬氣加熱至800 0C ；
[0016]C、關(guān)閉連接在爐體上的真空機(jī)組，使?fàn)t體處于密封狀態(tài)，且不再對(duì)爐體進(jìn)行抽真空操作；
[0017]D、打開氣體加熱器輸出閥門，通過調(diào)節(jié)氣體加熱器的氣體質(zhì)量流量計(jì)，使800°C的氬氣通過氣體輸送管，輸送至變溫度氣體環(huán)管，并通過氣孔均勻排進(jìn)爐體，使?fàn)t體內(nèi)充氣至
1.0E5Pa，并記錄氬氣的充入量，然后關(guān)閉氣體加熱器輸出閥門，停止充氣；
[0018]E、打開爐體的抽氣管上的氣體單向閥門；
[0019]F、調(diào)整氣體加熱器，使其輸出溫度比上一次充氣時(shí)減少10°C ；
[0020]G、通過紅外測(cè)溫儀檢測(cè)晶體溫度，等晶體溫度降10°C后打開氣體加熱器輸出閥門，調(diào)節(jié)氣體質(zhì)量流量計(jì)，再次向爐體中充入與步驟D中等量的氬氣；
[0021]H、重復(fù)操作E與操作G，直至測(cè)量到晶體溫度為100°C ；
[0022]1、關(guān)閉氣體加熱器，關(guān)閉抽氣管上的氣體單向閥門，關(guān)閉紅外測(cè)溫儀；
[0023]J、開爐取晶。
[0024]綜上所述，本發(fā)明相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)其有益效果是:
[0025]本發(fā)明藍(lán)寶石單晶爐用變溫度氣體充氣系統(tǒng)及控制方法能有效降低晶體降溫后期時(shí)間，極大的縮短了晶體的生長(zhǎng)周期，降低了晶體生長(zhǎng)的成本，并保證了晶體的質(zhì)量，提尚其良品率，減少晶體開裂的風(fēng)險(xiǎn)。
【附圖說明】
[0026]圖1為本發(fā)明的示意圖；
[0027]圖2為本發(fā)明中A處的放大示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0028]下面結(jié)合【附圖說明】和【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述:
[0029]如圖1至2所示的一種藍(lán)寶石單晶爐用變溫度氣體充氣系統(tǒng)，包括有爐體1，在所述爐體I設(shè)有變溫度氣體環(huán)管2，在所述變溫度氣體環(huán)管2上設(shè)有若干氣孔3，在所述變溫度氣體環(huán)管2上連接有氣體輸送管4，所述氣體輸送管4 一端伸出爐體I后與氣體加熱器5相連接，在所述氣體加熱器5進(jìn)氣端連接有進(jìn)氣管6。
[0030]本發(fā)明中在所述爐體I上設(shè)有紅外測(cè)溫儀7。
[0031]本發(fā)明中在所述爐體I的抽氣管8底部設(shè)有連接孔，所述氣體輸送管4穿過連接孔后伸出所述爐體I。本發(fā)明中在抽氣管8底部設(shè)置連接孔通過爐體抽氣管8進(jìn)入爐體內(nèi)部，加工更加方便，因?yàn)闋t體抽氣管8這部分為單層，對(duì)其開孔較為容易，爐體其它部位為雙層水冷結(jié)構(gòu)。
[0032]本發(fā)明中在所述氣體加熱器5上設(shè)有氣體質(zhì)量流量計(jì)。
[0033]本發(fā)明中在所述爐體I上設(shè)有視窗孔9。
[0034]本發(fā)明中在所述變溫度氣體環(huán)管2上均布有12個(gè)氣孔3，呈相隔30°均勻分布在變溫度氣體環(huán)管2上。
[0035]本發(fā)明采用藍(lán)寶石單晶爐用變溫度氣體充氣系統(tǒng)控制單晶爐降溫的方法，第一種實(shí)施方式:
[0036]1.晶體生長(zhǎng)完成以后，加熱電源功率降至Okw，即斷電。此時(shí)打開紅外測(cè)溫儀，并測(cè)量出晶體溫度，通常情況下為1000攝氏度，這時(shí)候溫度處于快速下降期；
[0037]2.等溫度降至800攝氏度，打開氣體加熱器，并通入高純氬氣，