专利名称：单一组分氧化物晶体生长用坩埚的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种单一组分氧化物晶体生长用坩埚。
背景技术：
单一组分氧化物晶体，例如，蓝宝石晶体，在物化性能上表现为各向异性，要生长高质量的蓝宝石晶体必须依据蓝宝石晶体本身的特性建立适合其生长的温场，坩埚是温场中的主体，因此坩埚的设计是温场中的关键。目前各种熔体法生长蓝宝石过程中使用的坩埚一般都为底部平坦的圆桶装，由于发热体发热的不均勻性，在熔体法生长蓝宝石晶体中坩埚底部的温度、坩埚中部的温度以及坩埚上部的温度并非呈现线性分布。例如，公开号为2571773的中国专利公开了一种中频感应加热提拉法晶体生长炉上的热场装置，热场装置的隔热层采用复合式固定结构，其外层以硬质耐火材料制成薄壁直筒形，而内衬以相同材料制成上口稍大、下底稍小的薄壁倒锥筒形，在外层和内衬之间的四周充填耐高温绝热材料，作为加热器的钼坩埚的形状也制成与内衬相配合的倒锥筒形。 在该公开的专利中，内衬的底部是平坦的，其仍然存在前述的缺陷。
实用新型内容针对相关技术中存在的问题，本实用新型的目的在于提供一种单一组分氧化物晶体生长用坩埚，以解决现有技术中坩埚内熔体温度梯度分布不合理，以及不利于采用C向生长单一组分氧化物晶体。为实现上述目的，本实用新型提供一种单一组分氧化物晶体生长用坩埚，具有相连的锅壁和锅底，锅壁呈圆柱筒，其内表面为倒置的第一截锥面，外表面为直圆柱筒面；以及锅底被构造成其上表面为倒置的第二截锥面或倒置的尖锥面，其下表面具有在锅底中央的定位部、及围绕定位部的倒置的第三截锥面。优选地，第一截锥面的半锥顶角大于等于0.5°小于等于5° ；第二截锥面和尖锥面的半锥顶角大于等于45°小于等于85° ；第三截锥面的半锥顶角大于等于45°小于等于 85°。优选地，定位部为平面结构。优选地，定位部为凹槽结构。优选地，坩埚为用于生长蓝宝石晶体的钨坩埚。相比于现有技术，本实用新型的技术效果在于(1)由于坩埚的锅底和锅壁均为具有倒锥面的锥度设计，这使得坩埚内熔体温度梯度分布更加合理，利于晶体生长稳定的进行；(2)坩埚锅底的上表面(S卩，内表面)设有倒置的截锥面，从而对晶体生长产生强制作用，有利于采用C向生长单一组分氧化物晶体；(3)设置于坩埚锅底的倒置的截锥面，使得晶体生长完成后晶体底部与坩埚锅底不易粘连，从而提高晶体生长的良率；(4)坩埚锅底的上表面与坩埚锅壁的内表面均呈倒锥面设计，以使得坩埚内部构成上大下小的锥度设计，这有利于晶体从坩埚内取出；(5)设于坩埚锅底底部中央处的定位部构造为凹槽结构，这使得坩埚更容易固定于底部支架上，不易偏离加热坩埚内容物所用热系统的中心。
图1是本实用新型的单一组分氧化物晶体生长用坩埚的剖视图。
具体实施方式
如图1所示，本实用新型的单一组分氧化物晶体生长用坩埚具有相连的锅壁1和锅底3，其中锅壁1和锅底3内表面均呈倒锥面设计，使得坩埚内部为上大下小的倒锥结构。 由于坩埚的锅底和锅壁均为具有倒锥面的锥度设计，这使得坩埚内熔体温度梯度分布更加合理，利于晶体生长稳定的进行；而且有利于晶体从坩埚内取出。具体而言，图1示出，锅壁1呈圆柱筒，锅壁1的内表面为倒置的第一截锥面11， 锅壁1的外表面为直圆柱筒面13。锅底3的上表面(S卩，内表面)为倒置的第二截锥面31 或倒置的尖锥面，锅底3的下表面(即，外表面)具有在锅底3中央的定位部35、及围绕定位部35的倒置的第三截锥面33。由于坩埚锅底的内表面设为倒锥面(尖锥面和截锥面均属于倒锥面的一种)，从而对晶体生长产生强制作用，有利于采用C向生长单一组分氧化物晶体；而且这种倒锥面设计，使得晶体生长完成后晶体底部与坩埚锅底不易粘连，从而提高晶体生长的良率。作为优选实施方式，图1中还示出，第一截锥面11的半锥顶角θ大于等于0.5° 小于等于5° ；第二截锥面31半锥顶角大于等于45°小于等于85°，相应地，图1中的角度α 2大于等于0°小于等于45°，第二截锥面31的底平面宽度b大于0mm(b等于Omm时相当于以下所述的尖锥面)；第三截锥面33的半锥顶角大于等于45°小于等于85°，相应地，图1中的角度α 大于等于0°小于等于45°。作为一种替换方式，也可以以具有尖角的倒置的尖锥面替换第二截锥面31，尖锥面的半锥顶角与第二截锥面取相同的数值。需要指出，不论是倒置的尖锥面还是倒置的截锥面，二者均属于上大下小的倒锥面。图1还示出，定位部35为凹槽结构，该凹槽用于将坩埚支撑在底部支架(未示出) 上；可替换地，定位部35也可以是平面结构。在定位部35为凹槽时，凹槽的深度小于等于 IOmm,当深度为Omm时相当于前述情形，即，定位部为平面结构。其中在定位部构造为凹槽结构，这尤其使得坩埚更容易固定于底部支架上，不易偏离加热坩埚内容物所用热系统的中心。进一步，在图1中，当第二截锥面31的底平面宽度b大于0mm，以及当定位部35为上述凹槽结构时，凹槽底面与第二截锥面31的底平面之间的厚度大于等于IOmm小于等于 60mm。继续参见图1，凹槽实际上设置在第三截锥面33的底平面上，并且凹槽与第三截锥面 33的底平面边缘之间的距离w大于等于Omm小于等于20mm。优选地，本实用新型的上述任一坩埚为蓝宝石晶体生长用钨坩埚，可以用于生长。本实用新型的坩埚适用于熔体法单一组分氧化物晶体(例如，蓝宝石晶体)生长用，例如，适用于提拉法生长蓝宝石以及以提拉法为基础改进后的蓝宝石晶体生长工艺，泡生法以及在泡生法基础上改进后的各类蓝宝石生长工艺，热交换法以及各类改良后的热交换法蓝宝石晶体生长工艺。 以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
权利要求1.一种单一组分氧化物晶体生长用坩埚，具有相连的锅壁(1)和锅底(3)，其特征在于，所述锅壁(1)呈圆柱筒，其内表面为倒置的第一截锥面(11)，外表面为直圆柱筒面 (13)；以及所述锅底C3)被构造成其上表面为倒置的第二截锥面(31)或倒置的尖锥面，其下表面具有在锅底C3)中央的定位部(35)、及围绕所述定位部(3 的倒置的第三截锥面(33)。
2.根据权利要求1所述的单一组分氧化物晶体生长用坩埚，其特征在于，所述第一截锥面(11)的半锥顶角大于等于0.5°小于等于5° ；所述第二截锥面(31) 和尖锥面的半锥顶角大于等于45°小于等于85° ；所述第三截锥面(33)的半锥顶角大于等于45°小于等于85°。
3.根据权利要求1或2所述的单一组分氧化物晶体生长用坩埚，其特征在于，所述定位部(35)为平面结构。
4.根据权利要求1或2所述的单一组分氧化物晶体生长用坩埚，其特征在于，所述定位部(35)为凹槽结构。
5.根据权利要求1或2所述的单一组分氧化物晶体生长用坩埚，其特征在于，所述坩埚为用于生长蓝宝石晶体的钨坩埚。
专利摘要本实用新型提供一种单一组分氧化物晶体生长用坩埚，具有相连的锅壁(1)和锅底(3)，锅壁(1)呈圆柱筒，其内表面为倒置的第一截锥面(11)，外表面为直圆柱筒面(13)；以及锅底(3)被构造成其上表面为倒置的第二截锥面(31)或倒置的尖锥面，其下表面具有在锅底(3)中央的定位部(35)、及围绕所述定位部(35)的倒置的第三截锥面(33)。本实用新型不仅使得坩埚内熔体温度梯度分布合理，而且有利于采用C向生长单一组分氧化物晶体。
文档编号C30B29/16GK202090095SQ20112013820
公开日2011年12月28日 申请日期2011年5月4日 优先权日2011年5月4日
发明者于旭东, 盛建明, 胡董成 申请人:江苏同人电子有限公司