节能型泡生法蓝宝石长晶炉热场结构的制作方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种节能型泡生法蓝宝石长晶炉热场结构，包括不锈钢桶和置于其内部的内保温桶，在内保温桶的内腔中设置鸟笼式发热体，在鸟笼式发热体的下方设置下隔热屏，在鸟笼式发热体的内腔中设置坩埚，该坩埚由底部的坩埚支撑结构支撑；在坩埚上端设置坩埚盖，在坩埚盖上放置上隔热屏，内保温桶与不锈钢桶的侧部以及底部之间均采用氧化锆纤维板作为保温层。本实用新型采用鸟笼式发热体以及设计合理的上下隔热屏和坩埚支撑结构，产生适于蓝宝石生长的温度梯度；采用氧化锆纤维板作为侧部保温层和底部保温层材料，有效降低热场的采购价格，同时由于氧化锆纤维板在使用中不易变形，客服了钨钼薄壁侧屏易变形的缺点，提高了使用寿命。
【专利说明】节能型泡生法蓝宝石长晶炉热场结构
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种用于蓝宝石晶体生长的单晶炉热场结构，尤其涉及一种节能型泡生法蓝宝石长晶炉热场结构。
【背景技术】
[0002]蓝宝石晶体(俗称刚玉)从真空紫外、可见、近红外一直到中红外均具有高的光学透过率，还具有高机械强度，极低的吸收系数，高温耐熔性，良好的化学稳定性，是优良的激光基质材料，是各种光学元件和红外军事装置、卫星空间技术、高强度激光的窗口材料，是使用最普遍的蓝光半导体二极管LED和二极管LED的衬底材料，几乎遍及所有衬底应用领域。目前，蓝宝石的生长方法主要有提拉法，倒模法，泡生法，热交换法等。其中泡生法生长系统拥有适合蓝宝石晶体生长的最佳温度梯度。在生长的过程中或结束时，晶体不与坩埚接触，大大减少了其应力，可获得高质量的大晶体，是目前蓝宝石晶体生长的主流方法。
[0003]泡生法生长蓝宝石一般采用鸟笼式发热体，发热体外侧保温桶通常采用钨制成，保温桶与外层不锈钢桶之间通常排布10-18层钥保温侧屏。钨材料的成本很高，钥材料由于熔点相对较低，挥发比较严重，致使蓝宝石炉的温度分布不稳定，极大影响工艺的稳定性。
[0004]人工蓝宝石生长属于高耗能产业，纯钨钥材料的保温结构，热量流失比较严重，能耗过高、运行成本高昂。本实用新型即为解决上述矛盾采用氧化锆纤维板替代侧屏保温层以及铺于炉底的方法。
实用新型内容
[0005]本实用新型的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种用于蓝宝石晶体生长的单晶炉热场结构，温场分布均匀稳定、轴向和径向温度梯度小，解决了传统温场分布不均、能耗过高、采购、运行成本高昂的问题。
[0006]本实用新型的节能型泡生法蓝宝石长晶炉热场结构，包括不锈钢桶和置于其内部的内保温桶，在内保温桶的内腔中设置鸟笼式发热体，在鸟笼式发热体的下方设置下隔热屏，在鸟笼式发热体的内腔中设置坩埚，该坩埚由底部的坩埚支撑结构支撑；在所述坩埚上端设置坩埚盖，在坩埚盖上放置上隔热屏，其特征在于:所述内保温桶与不锈钢桶的侧部以及底部之间均采用氧化锆纤维板作为保温层。
[0007]进一步的，氧化锆纤维板共设有3层。
[0008]进一步的，所述内保温桶的厚度为l_2mm。
[0009]进一步的，所述坩埚支撑结构包括坩埚托盘和钨支柱，坩埚托盘置于钨支柱之上，坩埚托盘与坩埚的底部接触，在坩埚托盘与坩埚的接触部分设置氧化锆涂层。
[0010]进一步的，所述鹤支柱的内径为50mm、外径为80mm。
[0011]进一步的，所述坩埚盖由多层厚度为Imm的钨片组成。
[0012]进一步的，所述上隔热屏由5-8片厚度为Imm的钥片组成。[0013]进一步的，所述下隔热屏由8-10片厚度为Imm的钨片组成。
[0014]进一步的，所述内保温桶由上中下三段铆接而成，中段由钨材料制成，上下两段由钥材料制成；
[0015]进一步的，所述不锈钢桶由厚度为Imm的不锈钢板制成，不锈钢桶内壁与侧部的氧化锆纤维保温层外壁之间的距离为10-20mm。
[0016]借由上述方案，本实用新型的节能型泡生法蓝宝石长晶炉热场结构至少具有以下优点:
[0017]1.本实用新型采用鸟笼式发热体以及设计合理的上下隔热屏和坩埚支撑结构，产生适于蓝宝石生长的温度梯度，符合泡生法生长蓝宝石对温度分布的要求；2.本实用新型的内保温桶采用上中下三段结构，在高温区使用钨材料，由于钨材料的熔点为3410摄氏度，远高于蓝宝石的熔点，因此高温下挥发速度小，利于热场稳定；在温度相对较低区使用钥材料，利于降低成本；3.本实用新型使用氧化锆纤维板作为侧屏保温层、底部保温层材料，有效地提高了保温效果、降低了能耗及运行成本；4.本实用新型使用带有氧化锆涂层的坩埚托盘，有效地解决了坩埚与托盘之间的粘连问题，有利于操作并提高热场的使用寿命O
【专利附图】
【附图说明】
[0018]图1是本实用新型节能型泡生法蓝宝石长晶炉热场结构的结构示意图。
【具体实施方式】
[0019]下面结合附图和实施例，对本实用新型的【具体实施方式】作进一步详细描述。以下实施例用于说明本实用新型，但不用来限制本实用新型的范围。
[0020]参见图1所示，一种节能型泡生法蓝宝石长晶炉热场结构，包括不锈钢桶I和置于其内部的内保温桶2，在内保温桶2的内腔中设置鸟笼式发热体3，该鸟笼式发热体3由直径为5_的钨杆制成，在鸟笼式发热体3的内腔中设置坩埚4，该坩埚4由底部的坩埚支撑结构支撑；在坩埚4上端设置坩埚盖5，坩埚盖5由5层厚度为Imm的钨片制成，在坩埚盖5上放置上隔热屏6，上隔热屏6由5-8片厚度为Imm的钥片制成；在鸟笼式发热体3的下方设置下隔热屏7，下隔热屏7由8-10片厚度为Imm的钨片制成；内保温桶2与不锈钢桶I的侧部以及底部之间均采用氧化锆纤维板10作为保温层，氧化锆纤维板共设有3层。
[0021]坩埚支撑结构包括坩埚托盘8和钨支柱9，坩埚托盘8置于钨支柱9之上，坩埚托盘8与坩埚的底部接触，在坩埚托盘8与坩埚4的接触部分设置氧化锆涂层；所述钨支柱9的内径为50mm,夕卜径为80mm ；
[0022]内保温桶2由上中下三段铆接而成，中段由钨材料制成，上下两段由钥材料制成；所述内保温桶2的厚度为l_2mm ；
[0023]不锈钢桶I由厚度为Imm的不锈钢板制成，不锈钢桶I内壁与侧部的氧化锆纤维保温层外壁之间的距离为10-20mm。
[0024]本实用新型的用于蓝宝石晶体生长的单晶炉热场结构采用鸟笼式发热体以及设计合理的上下隔热屏和坩埚支撑结构，产生适于蓝宝石生长的温度梯度；采用氧化锆纤维板作为侧部保温层和底部保温层材料，有效降低热场的采购价格，同时由于氧化锆纤维板在使用中不易变形，客服了钨钥薄壁侧屏易变形的缺点，提高了使用寿命。采用氧化锆纤维板作为侧部保温层以及底部保温层材料在稳定温场的同时提高了保温效果减少热量损耗，即可大幅度降低能耗约25% -35% ;采用带有涂层的坩埚托盘，解决坩埚与托盘之间的粘连问题。
[0025]以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本【技术领域】的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本实用新型的保护范围。
【权利要求】
1.一种节能型泡生法蓝宝石长晶炉热场结构，包括不锈钢桶和置于其内部的内保温桶，在内保温桶的内腔中设置鸟笼式发热体，在鸟笼式发热体的下方设置下隔热屏，在鸟笼式发热体的内腔中设置坩埚，该坩埚由底部的坩埚支撑结构支撑；在所述坩埚上端设置坩埚盖，在坩埚盖上放置上隔热屏，其特征在于:所述内保温桶与不锈钢桶的侧部和底部之间均采用氧化锆纤维板作为保温层。
2.根据权利要求1所述的节能型泡生法蓝宝石长晶炉热场结构，其特征在于:氧化锆纤维板共设有3层。
3.根据权利要求1所述的节能型泡生法蓝宝石长晶炉热场结构，其特征在于:所述内保温桶的厚度为l_2mm。
4.根据权利要求1所述的节能型泡生法蓝宝石长晶炉热场结构，其特征在于:所述坩埚支撑结构包括坩埚托盘和钨支柱，坩埚托盘置于钨支柱之上，坩埚托盘与坩埚的底部接触，在坩埚托盘与坩埚的接触部分设置氧化锆涂层。
5.根据权利要求4所述的节能型泡生法蓝宝石长晶炉热场结构，其特征在于:所述钨支柱的内径为50mm、夕卜径为80mm。
6.根据权利要求1所述的节能型泡生法蓝宝石长晶炉热场结构，其特征在于:所述坩埚盖由多层厚度为Imm的钨片组成。
7.根据权利要求1所述的节能型泡生法蓝宝石长晶炉热场结构，其特征在于:所述上隔热屏由5-8片厚度为Imm的钥片组成。
8.根据权利要求1所述的节能型泡生法蓝宝石长晶炉热场结构，其特征在于:所述下隔热屏由8-10片厚度为Imm的钨片组成。
9.根据权利要求1所述的节能型泡生法蓝宝石长晶炉热场结构，其特征在于:所述内保温桶由上中下三段铆接而成，中段由钨材料制成，上下两段由钥材料制成；
10.根据权利要求1所述的节能型泡生法蓝宝石长晶炉热场结构，其特征在于:所述不锈钢桶由厚度为1_的不锈钢板制成，不锈钢桶内壁与侧部的氧化锆纤维保温层外壁之间的距离为10-20mm。
【文档编号】C30B17/00GK203462168SQ201320274360
【公开日】2014年3月5日 申请日期:2013年5月20日 优先权日:2013年5月20日
【发明者】张向锋, 贾宝申, 王凌晖, 江左林, 高培波, 赵杰 申请人:无锡鼎晶光电科技有限公司