一種節(jié)能藍(lán)寶石晶體爐的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種節(jié)能藍(lán)寶石晶體爐，所述節(jié)能藍(lán)寶石晶體爐包括帶水冷夾套的不銹鋼爐筒，帶水冷夾套的不銹鋼爐蓋，帶水冷夾套的不銹鋼底板，上隔熱屏，中隔熱屏，側(cè)隔熱屏，下隔熱屏，加熱器，坩堝，坩堝支柱組件，底部隔熱組件。底部隔熱組件安裝在不銹鋼底板上側(cè)，其圓形鉬板和環(huán)形鉬支架之間填充氧化鋯隔熱材料。本實(shí)用新型節(jié)能藍(lán)寶石晶體爐，能夠高效降低藍(lán)寶石晶體生長過程的總能耗，在保證熱場穩(wěn)定性和藍(lán)寶石晶體質(zhì)量的同時，顯著降低藍(lán)寶石晶體的生產(chǎn)成本。
【專利說明】—種節(jié)能藍(lán)寶石晶體爐
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及藍(lán)寶石晶體生長領(lǐng)域，具體的是一種節(jié)能藍(lán)寶石晶體爐。
【背景技術(shù)】
[0002]藍(lán)寶石是氧化鋁(Al2O3)的單晶形態(tài)，具有很寬的光學(xué)穿透帶，從近紫外光到中紅外線都具有很好的透光性。藍(lán)寶石還具有高聲速、高耐溫、抗腐蝕、高硬度、熔點(diǎn)高等特點(diǎn)。由于其優(yōu)良的機(jī)械和光學(xué)性能，藍(lán)寶石晶體被廣泛應(yīng)用于LED襯底材料、紅外裝置、高強(qiáng)度鐳射鏡片等領(lǐng)域。近年來半導(dǎo)體照明產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，推動了藍(lán)寶石需求的快速增長和晶體生長技術(shù)的不斷發(fā)展。
[0003]目前，世界上應(yīng)用和研究最廣泛的藍(lán)寶石晶體生長技術(shù)為熔體法，包括晶體提拉法、導(dǎo)模法、熱交換法和泡生法，其中，泡生法晶體生長工藝經(jīng)過科研工作者幾十年的不斷優(yōu)化改進(jìn)，已成為目前生產(chǎn)大尺寸藍(lán)寶石晶體的主流方法之一。
[0004]藍(lán)寶石晶體的生長是在真空高溫爐中進(jìn)行的，生長過程之初，加熱器須消耗大量的電能以提供高于晶體熔點(diǎn)的高溫條件，使原料熔化為熔體，且藍(lán)寶石晶體的生長過程較長，工藝控制系統(tǒng)復(fù)雜，因此，如何降低藍(lán)寶石晶體生長爐的能耗，從而有效降低藍(lán)寶石晶體生長成本，已成為藍(lán)寶石工業(yè)化生產(chǎn)中廣受關(guān)注的技術(shù)難點(diǎn)和重點(diǎn)之一。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0005]為了解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型提供了一種節(jié)能藍(lán)寶石晶體爐，包括底板，在所述底板上方設(shè)有爐筒，在所述爐筒的上方設(shè)置爐蓋，在所述爐筒內(nèi)設(shè)有坩堝，所述坩堝外周設(shè)置加熱器，所述坩堝底部設(shè)置坩堝支柱組件，所述加熱器四周分別設(shè)置上隔熱屏、中隔熱屏、側(cè)隔熱屏、以及下隔熱屏。
[0006]優(yōu)選的，所述爐筒、爐蓋或底板外側(cè)的任一部件或全部帶有水冷夾套。
[0007]優(yōu)選的，坩堝支柱組件包括空心圓管形坩堝支柱和多層支柱熱屏組件；所述多層支柱熱屏組件直徑略小于所述的空心圓管形坩堝支柱的空心直徑。
[0008]優(yōu)選的，多層支柱熱屏組件的每層熱屏之間用連接件相連，坩堝支柱下段的空心直徑小于多層支柱熱屏組件直徑。
[0009]優(yōu)選的，多層支柱熱屏組件采用鑰材制造。
[0010]優(yōu)選的，底板之上與下隔熱屏之間設(shè)置底部隔熱組件。
[0011]優(yōu)選的，底部隔熱組件采用鑰材制造，包括有鑰圓板、鑰支架及坩堝支柱支架，所述鑰支架采用圓環(huán)形。
[0012]優(yōu)選的，鑰圓板、鑰支架及坩堝支柱支架的空隙處填充氧化鋯隔熱材料。
[0013]優(yōu)選的，坩堝支柱組件、坩堝或加熱器的至少一種采用鎢材制造；側(cè)隔熱屏、上隔熱屏、中隔熱屏、下隔熱屏的至少一種采用鑰材制造。
[0014]優(yōu)選的，晶體爐設(shè)有籽晶桿，所述籽晶桿穿過爐蓋及上隔熱屏并進(jìn)入加熱器內(nèi)部，所述籽晶桿外部與傳動機(jī)構(gòu)相連接，所述籽晶桿采用鑰材制造。[0015]優(yōu)選的，所述爐筒與真空裝置連接并在使用時實(shí)現(xiàn)真空的工業(yè)氣氛要求。
[0016]優(yōu)選的，所述爐筒、爐蓋、底板的材質(zhì)通常均為不銹鋼。
[0017]本實(shí)用新型還提供了一種節(jié)能藍(lán)寶石晶體爐，能夠高效降低藍(lán)寶石晶體生長過程的總能耗，在保證熱場穩(wěn)定性和藍(lán)寶石晶體質(zhì)量的同時，顯著降低藍(lán)寶石晶體的生產(chǎn)成本。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0018]圖1是本實(shí)用新型節(jié)能藍(lán)寶石晶體爐的示意圖。
[0019]圖2是本實(shí)用新型節(jié)能藍(lán)寶石晶體爐的底部隔熱組件示意圖。
[0020]圖1中:1帶水冷夾套的不銹鋼底板；2底部隔熱組件；3坩堝支柱組件；4坩堝；5側(cè)隔熱屏；6帶水冷夾套的不銹鋼爐筒；7籽晶桿；8帶水冷夾套的不銹鋼爐蓋；9上隔熱屏；10中隔熱屏；11加熱器；12多層支柱熱屏組件；13下隔熱屏；14氧化鋯隔熱材料；15坩堝支柱下段。
[0021]圖2中:2-1鑰圓板'2-2環(huán)形鑰支架；2_3坩堝支柱支架。
【具體實(shí)施方式】
[0022]下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明，以使本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以更好地理解本實(shí)用新型并能予以實(shí)施，但所舉實(shí)施例不作為對本實(shí)用新型的限定。
[0023]如圖1所示，本實(shí)用新型節(jié)能藍(lán)寶石晶體爐包括為帶水冷夾套的不銹鋼底板1、底部隔熱組件2、坩堝支柱組件3、坩堝4、側(cè)隔熱屏5、帶水冷夾套的不銹鋼爐筒6、籽晶桿7、帶水冷夾套的不銹鋼爐蓋8、上隔熱屏9、中隔熱屏10、加熱器11、多層支柱熱屏組件12、下隔熱屏13、氧化鋯隔熱材料14 ;其中，帶水冷夾套的不銹鋼底板I上安裝底部隔熱組件2，底部隔熱組件2內(nèi)部填充氧化鋯隔熱材料14，坩堝4安裝在坩堝支柱3上方，坩堝支柱組件3為空心圓柱，內(nèi)側(cè)安裝多層支柱熱屏組件12。
[0024]如圖2所示，本實(shí)用新型底部隔熱組件2，包括鑰圓板2-1、環(huán)形鑰支架2-2、及坩堝支柱支架2-3 ;所述鑰圓板、環(huán)形鑰支架及坩堝支柱支架的空隙處填充氧化鋯隔熱材料14。
[0025]本實(shí)用新型節(jié)能藍(lán)寶石晶體爐應(yīng)用于高于2000°C高溫工況下，為降低高溫對本實(shí)用新型的高溫使用穩(wěn)定性和使用壽命的影響，本實(shí)用新型的坩堝支柱組件3、坩堝4和加熱器11優(yōu)選采用鎢材制造；底部隔熱組件2、側(cè)隔熱屏5、籽晶桿7、上隔熱屏9、中隔熱屏10、多層支柱熱屏組件12和下隔熱屏13、優(yōu)選采用鑰材制造。
[0026]本實(shí)用新型實(shí)施例的工作過程是:坩堝4內(nèi)盛裝高純氧化鋁原料，在真空氣氛下將加熱器11功率升高至原料全部熔化為熔體，降下籽晶桿7并調(diào)節(jié)加熱器11的功率，使藍(lán)寶石晶體沿籽晶下端生長。
[0027]上隔熱屏9、中隔熱屏10、側(cè)隔熱屏5和下隔熱屏13為熱輻射黑度較小的鑰材，通過多層熱反射，減小坩堝4、加熱器11和藍(lán)寶石晶體對外的熱輻射損失。坩堝支柱組件3為導(dǎo)熱率較高的金屬鎢，其空心部分及其中安裝的多層支柱熱屏組件12可減低坩堝支柱3的導(dǎo)熱損失。
[0028]底部隔熱組件2中的環(huán)形支架可在減小鑰導(dǎo)熱損失的同時，對側(cè)隔熱屏和其它部件起到穩(wěn)定的承托作用，其空隙處填充的氧化鋯隔熱材料14可大幅降低側(cè)隔熱屏和坩堝支柱組件對熱的傳導(dǎo)損失，達(dá)到節(jié)能降耗的效果。[0029]以上所述實(shí)施例僅是為充分說明本實(shí)用新型而所舉的較佳的實(shí)施例，本實(shí)用新型的保護(hù)范圍不限于此。本【技術(shù)領(lǐng)域】的技術(shù)人員在本實(shí)用新型基礎(chǔ)上所作的等同替代或變換，均在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。本實(shí)用新型的保護(hù)范圍以權(quán)利要求書為準(zhǔn)。
【權(quán)利要求】
1.一種節(jié)能藍(lán)寶石晶體爐，包括底板，在所述底板上方設(shè)有爐筒，在所述爐筒的上方設(shè)置爐蓋，在所述爐筒內(nèi)設(shè)有坩堝，所述坩堝外周設(shè)置加熱器，所述坩堝底部設(shè)置坩堝支柱組件，所述加熱器四周分別設(shè)置上隔熱屏、中隔熱屏、側(cè)隔熱屏、以及下隔熱屏，在所述爐筒內(nèi)設(shè)置籽晶桿，所述籽晶桿穿過所述爐蓋及上隔熱屏并進(jìn)入所述加熱器內(nèi)部。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的節(jié)能藍(lán)寶石晶體爐，其特征在于，所述爐筒、爐蓋或底板外側(cè)的任一部件設(shè)有帶有水冷夾套。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的節(jié)能藍(lán)寶石晶體爐，其特征在于，所述坩堝支柱組件包括空心圓管形坩堝支柱和多層支柱熱屏組件；所述多層支柱熱屏組件直徑略小于所述的空心圓管形坩堝支柱的空心直徑。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的節(jié)能藍(lán)寶石晶體爐，其特征在于，所述多層支柱熱屏組件的每層熱屏之間用連接件相連，坩堝支柱下段的空心直徑小于所述多層支柱熱屏組件直徑。
5.據(jù)權(quán)利要求3所述的節(jié)能藍(lán)寶石晶體爐，其特征在于，所述多層支柱熱屏組件采用鑰材制造。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的節(jié)能藍(lán)寶石晶體爐，其特征在于，在所述底板之上與下隔熱屏之間設(shè)置底部隔熱組件。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的節(jié)能藍(lán)寶石晶體爐，其特征在于，所述底部隔熱組件采用鑰材制造，包括有鑰圓板、鑰支架及坩堝支柱支架。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的節(jié)能藍(lán)寶石晶體爐，其特征在于，所述鑰支架采用圓環(huán)形。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的節(jié)能藍(lán)寶石晶體爐，其特征在于，所述鑰圓板、鑰支架及坩堝支柱支架的空隙處填充氧化鋯隔熱材料。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的節(jié)能藍(lán)寶石晶體爐，其特征在于所述坩堝支柱組件、坩堝或加熱器的至少一種采用鎢材制造。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的節(jié)能藍(lán)寶石晶體爐，其特征在于所述側(cè)隔熱屏、上隔熱屏、中隔熱屏、下隔熱屏的至少一種采用鑰材制造。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的節(jié)能藍(lán)寶石晶體爐，其特征在于所述爐筒、爐蓋、底板的材質(zhì)均為不銹鋼。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的節(jié)能藍(lán)寶石晶體爐，其特征在于所述爐筒與真空裝置連接。
14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的節(jié)能藍(lán)寶石晶體爐，其特征在于所述籽晶桿外部與傳動機(jī)構(gòu)相連接。
15.根據(jù)權(quán)利要求1所述的節(jié)能藍(lán)寶石晶體爐，其特征在于所述籽晶桿采用鑰材制造。
【文檔編號】C30B17/00GK203440499SQ201320496727
【公開日】2014年2月19日 申請日期:2013年8月14日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月14日
【發(fā)明者】宋瑜, 茅陸榮, 李嚴(yán)州, 程佳彪, 張華芹 申請人:上海森松壓力容器有限公司