双螺旋籽晶杆设备及使用该设备的晶体生长炉的制作方法
【专利摘要】双螺旋籽晶杆设备及使用该设备的晶体生长炉。?一种能够避免晶体生长过程中籽晶杆断裂损坏生长炉坩埚的新型籽晶杆设备。它是在晶体生长炉保温盖上连接籽晶杆，将籽晶杆下端与籽晶夹头上端用同方向的螺旋套管固定起来，籽晶夹头与籽晶连接。使用双螺旋籽晶杆的晶体生长炉，在晶体生长过程中，籽晶杆，籽晶夹头，螺纹套管和籽晶共同以顺时针方向旋转，当停止工作时，用扳手向上旋转螺纹套管，将籽晶夹头及其所连接的大尺寸晶体脱离籽晶杆，实现晶体的安全简便脱离。本发明专利的优势在于操作简单，移除方便，避免了生长炉籽晶杆的破坏，节约了生产成本。
【专利说明】双螺旋籽晶杆设备及使用该设备的晶体生长炉
【技术领域】
[0001]本发明专利涉及一种籽晶杆设备，用于材料晶体学尤其是大尺寸蓝宝石晶体材料的生长炉设备中。
【背景技术】
[0002]蓝宝石晶体优异的光学性质和良好的物理性能，使其成为非常重要的一种晶体材料。20世纪60年代，由于蓝宝石的高透光性及高硬度，被广泛应用于大尺寸透明军用材料。近年来，由于光照明LED的应用发展，蓝宝石晶体广泛应用于LED的衬底材料。因此，对大尺寸蓝宝石晶体生长方法及设备的改良一直是研究的重点。
[0003]以下描述中，我们提及的籽晶，是指与所需理想单晶具有相同晶向的小晶体，是生长单晶的种子，也叫晶种。引晶人员是指能够成功独立地将籽晶长晶成为理想晶体的技术人员。生长一个优质的晶体依赖引晶人员多年的经验和设计优良的生长炉。 [0004]在晶体生长过程中，第一步是原材料的熔化。然后调节温度使籽晶和熔体接触进行引晶。当界面温度低于凝固点时，籽晶开始生长。实际生产中需要通过降低熔体温度达到晶体的生长，尽管籽晶杆转动也能起到提高熔体温度分布的作用。在这个过程中，籽晶不能直接置于生长炉中，必须置于生长炉上部，使籽晶能与熔体进行接触同时又能旋转提拉。在缓慢的提拉过程中，圆柱形晶体不断增长。
[0005]当准备开炉子取晶体时，需要消除掉内外压力差，向炉内充入气体，使炉内气压恢复到大气压下。接下来是使籽晶杆与籽晶夹头分开，移走炉盖，从坩埚中取走晶体。籽晶杆是连接在传动系统上的，籽晶夹头是一端与籽晶杆连结，另外一端是与籽晶连结的。连结方式采用内外螺纹连结。晶体生长完成后，应该是将籽晶夹头取下，然后取走晶体，但由于晶体较重，使得夹头无法旋转。故传统的籽晶杆装置采用直接损坏籽晶方式，这种做法不仅不利于籽晶杆，而且影响晶体质量。
【发明内容】
[0006]为了克服现有的晶体生长炉提取晶体必须断裂籽晶杆的问题，本发明专利提供一种新型籽晶杆设备。本专利设计的籽晶夹持装置也是由籽晶杆及籽晶夹头组成，不同的是，由一个单独的螺纹套管将籽晶杆与籽晶夹头连结。在晶体生长过程中，籽晶杆顺时针旋转使得籽晶杆与夹头的接合处越来越紧。当从生长炉的坩埚中取出晶体时，用扳手旋转的螺纹套管分离籽晶杆和籽晶夹头。此过程简单，不会导致籽晶杆的破坏。
[0007]蓝宝石生长炉并不能简单的复制，必须依据晶体的生长和蓝宝石的物理化学性能设计晶体生长工艺。蓝宝石晶体生长炉主要由加热系统，控制系统，电源，晶体旋转拉升系统，真空系统和炉腔辅助系统。采用双螺旋固定的籽晶杆生长的蓝宝石生长炉提取晶体操作简便，不损坏坩埚和籽晶杆，对大尺寸蓝宝石晶体的质量提供了保障。
【专利附图】
【附图说明】[0008]图1为双螺旋籽晶杆设备结构图。
[0009]图2为籽晶杆与螺纹套管整体的侧视图。
[0010]图3为螺纹套管的横截面图。
[0011]图4为螺纹套管的俯视图 具体实施方法:
附图1为晶体生长过程中以顺时针方向旋转的整个籽晶杆(包括籽晶杆(I)和籽晶夹头(3))。当籽晶杆旋转时，处于中间的连接器(2)立即紧密地随旋转器旋转。当籽晶杆停止工作时，用扳手将连接装置以反方向旋转，将晶体和籽晶夹头整体与籽晶杆脱离。
[0012]图2中，籽晶杆(I)上端与坩埚保温盖相连，下端与籽晶夹头(3)上端接触，籽晶夹头(3)下端与籽晶相连，用中空内螺纹套管2)将籽晶杆及籽晶夹头以螺纹方式旋紧固定。`
【权利要求】
1.一种用于晶体生长炉内的籽晶杆装置，在晶体生长炉内，保温盖，上部籽晶杆，连接器下部籽晶杆顺序连接，其特征是:籽晶杆与籽晶夹头接触，以螺纹套管内螺纹相连接固定。
2.根据权利要求1所述的籽晶杆装置，其特征是:籽晶杆和籽晶夹头以相同螺纹的方向与螺纹套管连接。
3.根据权利要求1所述的籽晶杆装置，其特征是:当籽晶杆旋转时，处于中间的螺纹套管立即紧密地随旋转器旋转。
4.根据权利要求1所述的籽晶杆装置，其特征是:籽晶杆停止工作时，将螺纹套管以反方向旋转，将晶体和籽晶夹 头整体与籽晶杆脱离。
【文档编号】C30B15/32GK103695996SQ201310077974
【公开日】2014年4月2日 申请日期:2013年3月12日 优先权日:2013年3月12日
【发明者】丁雨憧, 马兆远 申请人:北京志光伯元科技有限公司