一种泡生法生长蓝宝石晶体的热场上部热反射结构的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型属于晶体生长技术领域，特别涉及一种泡生法生长蓝宝石晶体的热场上部热反射结构。
【背景技术】
[0002]蓝宝石的组成为氧化铝(A1203)，是由三个氧原子和两个铝原子以共价键型式结合而成，其晶体结构为六方晶格结构。由于蓝宝石具有高声速、耐高温、抗腐蚀、高硬度、高透光性、熔点高(2045° C)等特点，因此常被用来作为光电元件的材料。目前超高亮度白/蓝光LED的品质取决于氮化镓外延层(GaN)的材料品质，而氮化镓外延层品质则与所使用的蓝宝石衬底表面加工品质息息相关。由于蓝宝石(单晶A1203) c面与II1-V和I1-VI族沉积薄膜之间的晶格常数失配率小，同时符合GaN外延制程中耐高温的要求，使得蓝宝石晶片成为制作白/蓝/绿光LED的关键材料。
[0003]蓝宝石晶体材料的生长方法目前已有很多种，主要有:泡生法(即Kyropolos法，简称 KY 法)、导模法(即 edge defined film-fed growth techniques 法，简称 EFG 法)、热交换法(即heat exchange method法，简称HEM法)、提拉法(即Czochralski，简称Cz法)、布里奇曼法(即Bridgman法，或i甘祸下降法)等。
[0004]泡生法，亦称凯氏长晶法(Kyropoulos method),简称KY法。KY法设备的热场结构主要包括:坩祸、加热器、支撑杆、上部热反射结构、下部热反射结构及侧部热反射结构，以上均以钨或钼材料加工，其中坩祸用于盛放晶体原料，加热器提供热量，上、下、侧热反射结构用于保温并提供长晶合适的轴向、径向梯度。并且，上部热反射结构距离熔体液面较近，结构内含籽晶下降通道，同时又是实现坩祸上部挡热辐射的关键部件，对引晶时熔体中心辐射散热及熔体纵向梯度有直接影响。目前，泡生法晶体生长过程，设计成对称结构的上部热反射结构中央开口，使引晶时固液界面温度梯度在各个方向均匀一致，此种结构存在以下问题:晶体生长时纵向温度梯度不明显，从而影响固液生长界面的曲率及提升晶体的排杂和排气泡的效果。
【实用新型内容】
[0005]本实用新型要解决的技术问题是提供一种能够提高晶体生长时纵向温度梯度的泡生法生长蓝宝石晶体的热场上部热反射结构。
[0006]为解决上述技术问题，本实用新型的技术方案为:一种泡生法生长蓝宝石晶体的热场上部热反射结构，其创新点在于:所述上部热反射结构的辐射散热口为非旋转对称结构开口。
[0007]进一步地，所述的非旋转对称结构开口是逆时针旋转90度的“T”字形。
[0008]进一步地，所述的非旋转对称结构开口是“L”形。
[0009]进一步地，所述的非旋转对称结构开口是非旋转对称夹角结构。
[0010]进一步地，所述的非旋转对称夹角结构的夹角为70— 80度角。
[0011]本实用新型的优点在于:
[0012](1)采用非旋转对称结构的目的是为了改变引晶所在位置的温度分布，使其呈非对称温度梯度，从而改变固液生长界面的曲率，使得界面结构呈非对称性；
[0013](2)开口非旋转对称结构可采用逆时针旋转90度的“T”字形，在这种开口下，使得水平向右方向上的温度梯度为6-10K/mm ;这样，在合适的温度下，当籽晶与熔体接触时，籽晶优先向水平向右方向生长，配合瞬间提升及给定角度旋转操作，并且缓慢向上提拉，使得引出段呈螺旋上升生长；
[0014](3)开口非旋转对称结构还可采用“L”形，在这种开口下，使得“L”形的底部向右方向上的温度梯度为6-10K/mm，实现非对称的温度分布，在合适的引晶温度下，当籽晶与熔体接触时，籽晶优先向“L”形的底部向右方向生长，配合瞬间提升及逆时针给定角度旋转操作，并且缓慢向上提拉，使得引出段呈螺旋上升生长；
[0015](4)开口非旋转对称结构还可采用非旋转对称夹角结构，夹角为70-80度，近似直角，角度如若太小，会导致温度分布畸变严重。这种开口使得夹角方向上的温度梯度为
6-10K/mm，实现非对称的温度分布，在合适的引晶温度下，当籽晶与熔体接触时，籽晶优先向夹角方向生长，配合瞬间提升及逆时针给定角度旋转操作，并且缓慢向上提拉，使得引出段呈螺旋上升生长。
【附图说明】
[0016]下面结合附图和【具体实施方式】对本实用新型作进一步详细的说明。
[0017]图1和图2为传统上部热反射结构的开口常见结构俯视图；
[0018]图3为开口为非旋转对称夹角结构的上部热反射结构俯视图；
[0019]图4为开口为逆时针旋转90度的“T”字形结构的上部热反射结构俯视图；
[0020]图5为开口为“L”形结构的上部热反射结构俯视图。
【具体实施方式】
[0021]实施例1
[0022]如图3所示，将开口为非旋转对称夹角结构的上部热反射结构安装于泡生法蓝宝石生长设备中进行熔化，再下籽晶，引晶。
[0023]更具体地，旋转对称夹角结构的夹角为70度角。
[0024]实施例2
[0025]本实施例在实施例1的基础上，其他不变，改变旋转对称夹角结构的夹角为80度角。
[0026]实施例3
[0027]本实施例在实施例1的基础上，其他不变，改变旋转对称夹角结构的夹角为75度角。
[0028]实施例4
[0029]如图4所示，将开口为逆时针旋转90度的“T”字形结构的上部热反射结构安装于泡生法蓝宝石生长设备中进行熔化，再下籽晶，引晶。
[0030]实施例5
[0031]如图5所示，将开口为“L”形的上部热反射结构安装于泡生法蓝宝石生长设备中进行熔化，再下籽晶，引晶。
[0032]采用实施例1?5非旋转对称结构的上部热反射结构，生长出的晶体质量优异、应力小、位错密度低、晶体完整性和光学均匀性好、成品率高，可以降低成本，易于产业化。
[0033]以上显示和描述了本实用新型的基本原理和主要特征以及本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
【主权项】
1.一种泡生法生长蓝宝石晶体的热场上部热反射结构，其特征在于:所述上部热反射结构的辐射散热口为非旋转对称结构开口。2.根据权利要求1所述的泡生法生长蓝宝石晶体的热场上部热反射结构，其特征在于:所述的非旋转对称结构开口是逆时针旋转90度的“T”字形。3.根据权利要求1所述的泡生法生长蓝宝石晶体的热场上部热反射结构，其特征在于:所述的非旋转对称结构开口是“L”形。4.根据权利要求1所述的泡生法生长蓝宝石晶体的热场上部热反射结构，其特征在于:所述的非旋转对称结构开口是非旋转对称夹角结构。5.根据权利要求4所述的泡生法生长蓝宝石晶体的热场上部热反射结构，其特征在于:所述的非旋转对称夹角结构的夹角为70— 80度角。
【专利摘要】本实用新型涉及一种泡生法生长蓝宝石晶体的热场上部热反射结构，所述上部热反射结构的辐射散热口为非旋转对称结构，且所述的非旋转对称结构开口是逆时针旋转90度的“T”字形或“L”形或非旋转对称夹角结构中的一种，非旋转对称夹角结构的夹角为70—80度角。本实用新型的优点在于：本实用新型泡生法生长蓝宝石晶体的热场上部热反射结构的辐射散热口为非旋转对称结构，从而提高晶体生长时纵向温度梯度，进而改变固液生长界面的曲率，提升晶体的排杂和排气泡的效果。
【IPC分类】C30B17/00, C30B29/20
【公开号】CN205062231
【申请号】CN201520648160
【发明人】李东振, 马远, 邱一豇, 吴勇, 周健杰
【申请人】江苏中电振华晶体技术有限公司
【公开日】2016年3月2日
【申请日】2015年8月26日