雙螺旋籽晶桿設(shè)備及使用該設(shè)備的晶體生長(zhǎng)爐的制作方法
【專(zhuān)利摘要】雙螺旋籽晶桿設(shè)備及使用該設(shè)備的晶體生長(zhǎng)爐。?一種能夠避免晶體生長(zhǎng)過(guò)程中籽晶桿斷裂損壞生長(zhǎng)爐坩堝的新型籽晶桿設(shè)備。它是在晶體生長(zhǎng)爐保溫蓋上連接籽晶桿，將籽晶桿下端與籽晶夾頭上端用同方向的螺旋套管固定起來(lái)，籽晶夾頭與籽晶連接。使用雙螺旋籽晶桿的晶體生長(zhǎng)爐，在晶體生長(zhǎng)過(guò)程中，籽晶桿，籽晶夾頭，螺紋套管和籽晶共同以順時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)，當(dāng)停止工作時(shí)，用扳手向上旋轉(zhuǎn)螺紋套管，將籽晶夾頭及其所連接的大尺寸晶體脫離籽晶桿，實(shí)現(xiàn)晶體的安全簡(jiǎn)便脫離。本發(fā)明專(zhuān)利的優(yōu)勢(shì)在于操作簡(jiǎn)單，移除方便，避免了生長(zhǎng)爐籽晶桿的破壞，節(jié)約了生產(chǎn)成本。
【專(zhuān)利說(shuō)明】雙螺旋籽晶桿設(shè)備及使用該設(shè)備的晶體生長(zhǎng)爐
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明專(zhuān)利涉及一種籽晶桿設(shè)備，用于材料晶體學(xué)尤其是大尺寸藍(lán)寶石晶體材料的生長(zhǎng)爐設(shè)備中。
【背景技術(shù)】
[0002]藍(lán)寶石晶體優(yōu)異的光學(xué)性質(zhì)和良好的物理性能，使其成為非常重要的一種晶體材料。20世紀(jì)60年代，由于藍(lán)寶石的高透光性及高硬度，被廣泛應(yīng)用于大尺寸透明軍用材料。近年來(lái)，由于光照明LED的應(yīng)用發(fā)展，藍(lán)寶石晶體廣泛應(yīng)用于LED的襯底材料。因此，對(duì)大尺寸藍(lán)寶石晶體生長(zhǎng)方法及設(shè)備的改良一直是研究的重點(diǎn)。
[0003]以下描述中，我們提及的籽晶，是指與所需理想單晶具有相同晶向的小晶體，是生長(zhǎng)單晶的種子，也叫晶種。引晶人員是指能夠成功獨(dú)立地將籽晶長(zhǎng)晶成為理想晶體的技術(shù)人員。生長(zhǎng)一個(gè)優(yōu)質(zhì)的晶體依賴(lài)引晶人員多年的經(jīng)驗(yàn)和設(shè)計(jì)優(yōu)良的生長(zhǎng)爐。 [0004]在晶體生長(zhǎng)過(guò)程中，第一步是原材料的熔化。然后調(diào)節(jié)溫度使籽晶和熔體接觸進(jìn)行引晶。當(dāng)界面溫度低于凝固點(diǎn)時(shí)，籽晶開(kāi)始生長(zhǎng)。實(shí)際生產(chǎn)中需要通過(guò)降低熔體溫度達(dá)到晶體的生長(zhǎng)，盡管籽晶桿轉(zhuǎn)動(dòng)也能起到提高熔體溫度分布的作用。在這個(gè)過(guò)程中，籽晶不能直接置于生長(zhǎng)爐中，必須置于生長(zhǎng)爐上部，使籽晶能與熔體進(jìn)行接觸同時(shí)又能旋轉(zhuǎn)提拉。在緩慢的提拉過(guò)程中，圓柱形晶體不斷增長(zhǎng)。
[0005]當(dāng)準(zhǔn)備開(kāi)爐子取晶體時(shí)，需要消除掉內(nèi)外壓力差，向爐內(nèi)充入氣體，使?fàn)t內(nèi)氣壓恢復(fù)到大氣壓下。接下來(lái)是使籽晶桿與籽晶夾頭分開(kāi)，移走爐蓋，從坩堝中取走晶體。籽晶桿是連接在傳動(dòng)系統(tǒng)上的，籽晶夾頭是一端與籽晶桿連結(jié)，另外一端是與籽晶連結(jié)的。連結(jié)方式采用內(nèi)外螺紋連結(jié)。晶體生長(zhǎng)完成后，應(yīng)該是將籽晶夾頭取下，然后取走晶體，但由于晶體較重，使得夾頭無(wú)法旋轉(zhuǎn)。故傳統(tǒng)的籽晶桿裝置采用直接損壞籽晶方式，這種做法不僅不利于籽晶桿，而且影響晶體質(zhì)量。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]為了克服現(xiàn)有的晶體生長(zhǎng)爐提取晶體必須斷裂籽晶桿的問(wèn)題，本發(fā)明專(zhuān)利提供一種新型籽晶桿設(shè)備。本專(zhuān)利設(shè)計(jì)的籽晶夾持裝置也是由籽晶桿及籽晶夾頭組成，不同的是，由一個(gè)單獨(dú)的螺紋套管將籽晶桿與籽晶夾頭連結(jié)。在晶體生長(zhǎng)過(guò)程中，籽晶桿順時(shí)針旋轉(zhuǎn)使得籽晶桿與夾頭的接合處越來(lái)越緊。當(dāng)從生長(zhǎng)爐的坩堝中取出晶體時(shí)，用扳手旋轉(zhuǎn)的螺紋套管分離籽晶桿和籽晶夾頭。此過(guò)程簡(jiǎn)單，不會(huì)導(dǎo)致籽晶桿的破壞。
[0007]藍(lán)寶石生長(zhǎng)爐并不能簡(jiǎn)單的復(fù)制，必須依據(jù)晶體的生長(zhǎng)和藍(lán)寶石的物理化學(xué)性能設(shè)計(jì)晶體生長(zhǎng)工藝。藍(lán)寶石晶體生長(zhǎng)爐主要由加熱系統(tǒng)，控制系統(tǒng)，電源，晶體旋轉(zhuǎn)拉升系統(tǒng)，真空系統(tǒng)和爐腔輔助系統(tǒng)。采用雙螺旋固定的籽晶桿生長(zhǎng)的藍(lán)寶石生長(zhǎng)爐提取晶體操作簡(jiǎn)便，不損壞坩堝和籽晶桿，對(duì)大尺寸藍(lán)寶石晶體的質(zhì)量提供了保障。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】[0008]圖1為雙螺旋籽晶桿設(shè)備結(jié)構(gòu)圖。
[0009]圖2為籽晶桿與螺紋套管整體的側(cè)視圖。
[0010]圖3為螺紋套管的橫截面圖。
[0011]圖4為螺紋套管的俯視圖 具體實(shí)施方法:
附圖1為晶體生長(zhǎng)過(guò)程中以順時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)的整個(gè)籽晶桿(包括籽晶桿(I)和籽晶夾頭(3))。當(dāng)籽晶桿旋轉(zhuǎn)時(shí)，處于中間的連接器(2)立即緊密地隨旋轉(zhuǎn)器旋轉(zhuǎn)。當(dāng)籽晶桿停止工作時(shí)，用扳手將連接裝置以反方向旋轉(zhuǎn)，將晶體和籽晶夾頭整體與籽晶桿脫離。
[0012]圖2中，籽晶桿(I)上端與坩堝保溫蓋相連，下端與籽晶夾頭(3)上端接觸，籽晶夾頭(3)下端與籽晶相連，用中空內(nèi)螺紋套管2)將籽晶桿及籽晶夾頭以螺紋方式旋緊固定。`
【權(quán)利要求】
1.一種用于晶體生長(zhǎng)爐內(nèi)的籽晶桿裝置，在晶體生長(zhǎng)爐內(nèi)，保溫蓋，上部籽晶桿，連接器下部籽晶桿順序連接，其特征是:籽晶桿與籽晶夾頭接觸，以螺紋套管內(nèi)螺紋相連接固定。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的籽晶桿裝置，其特征是:籽晶桿和籽晶夾頭以相同螺紋的方向與螺紋套管連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的籽晶桿裝置，其特征是:當(dāng)籽晶桿旋轉(zhuǎn)時(shí)，處于中間的螺紋套管立即緊密地隨旋轉(zhuǎn)器旋轉(zhuǎn)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的籽晶桿裝置，其特征是:籽晶桿停止工作時(shí)，將螺紋套管以反方向旋轉(zhuǎn)，將晶體和籽晶夾 頭整體與籽晶桿脫離。
【文檔編號(hào)】C30B15/32GK103695996SQ201310077974
【公開(kāi)日】2014年4月2日 申請(qǐng)日期:2013年3月12日 優(yōu)先權(quán)日:2013年3月12日
【發(fā)明者】丁雨憧, 馬兆遠(yuǎn) 申請(qǐng)人:北京志光伯元科技有限公司