隙，此时，红 外光监控籽晶底面温度上升过程为突变，如图8中阶段二所示，且信号强烈； (5) 当观察到强烈的温度上升信号时，立刻停止提升加热器功率； (6) 等待固液相界面稳定后，引晶完成，进入晶体生长工艺。
[0028] 表1为实施例1引晶方法与传统HEM法引晶生长出的晶体各性能的对比表。
[0029] 表1实施例1引晶方法与传统HEM法引晶生长出的晶体各性能的对比
由上表可以看出，本实施例1引晶方法与传统HEM方法相比，生长出的晶体成晶率大大 提尚，可达85%; 100%单晶的广品比例也大大提升，可达75%;但晶体的位错密度大大降低，其 在 1500 ~3600/cm2 之间。
[0030] 实施例2 如图1所示，本实施例所采用的坩埚1底部设有圆柱形籽晶孔2;本实施例强化引晶温度 信号的籽晶，如图6所示，圆柱形籽晶3的直径为25mm，圆柱形籽晶1总长度为80mm，在圆柱形 籽晶1的下半部分40mm高处，通过切削加工的方式加工有1个倾斜角度为5°切割面5，且切割 面5与圆柱形籽晶孔2下半部分之间形成间隙。
[0031]本实施例采用坩埚下降法(VB法)生长蓝宝石晶体的引晶方法，该引晶方法包括如 下步骤： (1) 如图1所示，将籽晶放置坩埚1底部的圆柱形籽晶孔2内，且籽晶有切割面5的部分放 置在圆柱形籽晶孔2底部，使得籽晶下半部分侧面与圆柱形籽晶孔2侧面之间形成间隙，且 该间隙形成导流间隙结构； (2) 将晶体原料放置在坩埚1内部，通过逐步提升加热器功率，使坩埚1内的晶体原料熔 化，固液相界面推移到籽晶上端面，在坩埚1底部籽晶孔下方并通过红外光测温，此时，坩埚 1底部的温度一直处于平稳上升、几乎没有波动的状态，如图8中阶段一所示； (3) 通过继续提升加热功率，使固液相界面向下移，使籽晶上端面全部熔化； (4) 当固液相界面下移到导流间隙空隙的上端，高温熔液流入导流间隙空隙，此时，红 外光监控籽晶底面温度上升过程为突变，如图8中阶段二所示，且信号强烈； (5) 当观察到强烈的温度上升信号时，立刻降低加热功率3-5KW; (6) 等待固液相界面稳定后，引晶完成，进入晶体生长工艺。
[0032] 实施例3 如图1所示，本实施例所采用的坩埚1底部设有圆柱形籽晶孔2;本实施例强化引晶温度 信号的籽晶，如图7所示，籽晶由一个圆柱6和一个倒梯形圆锥7组成，其中，圆柱6构成籽晶 的上半部分，倒梯形圆锥7构成籽晶的下半部分，倒梯形圆锥7的最大直径与上半部分圆柱6 的直径相同，且倒梯形圆锥7的锥角为5°。
[0033]本实施例采用坩埚下降法(VB法)生长蓝宝石晶体的引晶方法，该引晶方法包括如 下步骤： (1) 如图1所示，将籽晶放置坩埚1底部的圆柱形籽晶孔2内，且籽晶有切割面5的部分放 置在圆柱形籽晶孔2底部，使得籽晶下半部分侧面与圆柱形籽晶孔2侧面之间形成间隙，且 该间隙形成导流间隙结构； (2) 将晶体原料放置在坩埚1内部，通过逐步提升加热器功率，使坩埚1内的晶体原料熔 化，固液相界面推移到籽晶上端面，在坩埚1底部籽晶孔下方并通过红外光测温，此时，坩埚 1底部的温度一直处于平稳上升、几乎没有波动的状态，如图8中阶段一所示； (3) 通过继续提升加热功率，使固液相界面向下移，使籽晶上端面全部熔化； (4) 当固液相界面下移到导流间隙空隙的上端，高温熔液流入导流间隙空隙，此时，红 外光监控籽晶底面温度上升过程为突变，如图8中阶段二所示，且信号强烈； (5) 当观察到强烈的温度上升信号时，立刻降低加热功率3-5KW; (6) 等待固液相界面稳定后，引晶完成，进入晶体生长工艺。
[0034]表2为实施例2-3引晶方法与传统VB法引晶生长出的晶体各性能的对比表。
[0035] 表2实施例2-3引晶方法与传统VB法引晶生长出的晶体各性能的对比
由上表可以看出，实施例2-3引晶方法与传统VB方法相比，生长出的晶体成晶率大大提高， 可达85%以上；100%单晶的产品比例也大大提升，可达75%以上；但晶体的位错密度大大降 低，其在1000~2000/cm 2之间。
[0036] 表3为实施例1 -3引晶方法生长出的晶体各性能的对比表。
[0037] 表3实施例1-3引晶方法生长出的晶体各性能的对比
由上表可以看出，实施例1-3引晶方法进行相互对比，综合晶体的各性能，实施例3为最 佳实施例；进而，本发明提出的籽晶结构和蓝宝石晶体的引晶方法，生长出的晶体质量优 异、位错密度低、晶体完整性和成品率高，可以降低成本，且易于产业化。
[0038]以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征以及本发明的优点。本行业的技 术人员应该了解，本发明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 本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明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发明范围内。本发明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. 一种强化引晶温度信号的籽晶，用于从下向上进行定向晶体生长，其特征在于:所述 籽晶上半部分的截面积大于籽晶下半部分的截面积，使得籽晶在籽晶孔内放置时，籽晶上 半部分侧面与籽晶孔紧密配合，且截面积保持不变;而籽晶下半部分截面积从上向下逐渐 减小，使得籽晶与籽晶孔之间形成的间隙逐渐变大，所述间隙形成导流间隙结构，且导流间 隙的最项端与籽晶的上端面不贯通。2. 根据权利要求1所述的强化引晶温度信号的籽晶，其特征在于:所述籽晶由一个圆柱 和一个倒梯形圆锥组成，其中圆柱构成籽晶的上半部分，倒梯形圆锥构成籽晶的下半部分， 且倒梯形圆锥的最大直径等于上半部分圆柱结构的直径。3. 根据权利要求2所述的强化引晶温度信号的籽晶，其特征在于:所述倒梯形圆锥的锥 角范围为2~30°。4. 根据权利要求1所述的强化引晶温度信号的籽晶，其特征在于:所述籽晶通过圆柱形 籽晶加工而成，其中籽晶的上半部分保持不加工，而籽晶的下半部分以倾斜1~15°的角度 平面切割去除部分材料形成，且籽晶的切割面为平面。5. 根据权利要求4所述的强化引晶温度信号的籽晶，其特征在于:所述的切割面可以是 一个或多个。6. -种用权利要求1强化引晶温度信号的籽晶的引晶方法，其特征在于:所述引晶方法 包括如下步骤： (1) 将籽晶放置坩埚底部的籽晶孔内，且籽晶有切割面的部分放置在圆柱形籽晶孔底 部，使得籽晶下半部分侧面与籽晶孔侧面之间形成间隙，且该间隙形成导流间隙结构； (2) 将晶体原料放置在坩埚内部，通过逐步提升加热器功率，至坩埚内的晶体原料熔 化，固液相界面推移到籽晶上端面； (3) 通过继续提升加热功率，使固液相界面向下移，至籽晶上端面全部熔化； (4) 当固液相界面下移到导流间隙空隙的上端，高温熔液流入导流间隙空隙，此时，用 红外光监控籽晶底面温度； (5) 当观察到强烈的温度上升信号时，立刻停止提升加热器功率，或降低加热功率0- 5KW； (6) 等待固液相界面稳定后，引晶完成，进入晶体生长工艺。
【专利摘要】本发明涉及一种强化引晶温度信号的籽晶，用于从下向上进行定向晶体生长，所述籽晶籽晶上半部分的截面积大于籽晶下半部分的截面积，使得籽晶在籽晶孔内放置时，籽晶上半部分侧面与籽晶孔紧密配合，而籽晶下半部分侧面与籽晶孔侧面之间在垂直方向上形成至少一条间隙，该间隙形成导流间隙结构，该导流间隙的最项端与籽晶的上端面不贯通；并利用籽晶侧面与籽晶孔侧面之间的导流间隙结构，强化引晶时的温度信号完成引晶。本发明的优点在于：本发明的籽晶能够减小引晶成多晶及强化引晶温度信号，且该引晶方法有效提高了引晶品质以及晶体的成品率。
【IPC分类】C30B11/14
【公开号】CN105648520
【申请号】
【发明人】马远, 李东振, 薛卫明, 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6月8日
【申请日】2016年3月18日