一种导模法宝石长晶系统的制作方法

文档序号:12498360阅读:264来源:国知局

本实用新型涉及宝石长晶领域,具体地,涉及一种导模法宝石长晶系统。



背景技术:

蓝宝石英文名称为Sapphire,源于拉丁文Spphins,属于刚玉族矿物,三方晶系,是世界上硬度仅次于金刚石的晶体材料,由于其具有高声速、耐高温、抗腐蚀、高硬度、高透光性、高熔点等优良的物理、机械和化学性能,一直是微电子、航空航天、军工等领域应用的材料。

蓝宝石晶体生长常用的方法包括泡生法、导膜法、热交换法等,其中,导模法是将一个毛细管模具垂直地安装在坩埚底部,籽晶将通过毛细管口与熔体相接触,然后按模具顶端截面形状被提拉出各种形状的晶体。在该导膜法长晶的过程中,需要将长成的晶体脱离模具,该步骤对晶体的品质有直接影响。然而,通常是通过提拉籽晶杆使晶体从模具脱离,但是该方法不能使晶体迅速脱离模具,容易影响晶体品质。



技术实现要素:

本实用新型的目的是为了使宝石长晶过程中的晶体快速脱离模具,提供一种导模法宝石长晶系统。

为了实现上述目的,本实用新型提供了一种导模法宝石长晶系统,其中,所述导模法宝石长晶系统包括宝石长晶炉、坩埚、坩埚升降装置、模具和籽晶杆,所述坩埚位于所述宝石长晶炉的内部,所述模具位于所述坩埚的内部,籽晶杆设置在所述坩埚的上方,所述坩埚升降装置贯穿所述宝石长晶炉的底部,并与所述坩埚的底部相连。

优选地,所述坩埚升降装置包括坩埚支架、支架底座、丝杆和电机,所述坩埚支架的一端贯穿所述宝石长晶炉的底部,并与所述坩埚的底部连接,所述坩埚支架的另一端与所述支架底座垂直连接,所述支架底座与所述丝杆螺纹连接,并且所述丝杆与所述电机连接,所述电机使得所述丝杆转动,进而使所述支架底座上下移动。

优选地,所述坩埚支架贯穿所述宝石长晶炉的底部的部位设置有密封件。

优选地,在所述籽晶杆的下方还设置有籽晶夹。

优选地,所述宝石长晶炉的内部还包括加热部件和保温层,所述加热部件位于所述坩埚的外周,所述保温层位于所述加热部件的外周。

优选地,所述加热部件为加热线圈。

优选地,所述宝石长晶炉上还设置有抽真空孔。

本实用新型通过所述坩埚升降装置对坩埚升降控制,在脱模的过程中使得晶片能够快速脱离模具,并且,所述坩埚升降装置可以控制坩埚与加热部件的距离,从而控制坩埚加热温度。

本实用新型的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本实用新型的进一步理解,并且构成说明书的一部分,与下面的具体实施方式一起用于解释本实用新型,但并不构成对本实用新型的限制。在附图中:

图1是本实用新型提供的一种实施方式的导模法宝石长晶系统。

附图标记说明

1 宝石长晶炉; 2 坩埚;

3 坩埚升降装置; 31 坩埚支架;

32 支架底座; 33 丝杆;

34 电机; 35 密封件;

4 模具; 5 籽晶杆;

6 籽晶夹; 7 加热部件;

8 保温层。

具体实施方式

以下对本实用新型的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是,此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本实用新型,并不用于限制本实用新型。

本实用新型提供了一种导模法宝石长晶系统,其中,如图1所示,所述导模法宝石长晶系统包括宝石长晶炉1、坩埚2、坩埚升降装置3、模具4和籽晶杆5,所述坩埚2位于所述宝石长晶炉1的内部,所述模具4位于所述坩埚2的内部,籽晶杆5设置在所述坩埚2的上方,所述坩埚升降装置3贯穿所述宝石长晶炉1的底部,并与所述坩埚2的底部相连。

本实用新型中,所述坩埚升降装置3用于在长晶的过程中使坩埚能够上下移动,因而所述坩埚升降装置3可以为本领域常规能过实现升降功能的升降装置。在一种优选实施方式中,所述坩埚升降装置3包括坩埚支架31、支架底座32、丝杆33和电机34,所述坩埚支架31的一端贯穿所述宝石长晶炉1的底部,并与所述坩埚2的底部连接,所述坩埚支架31的另一端与所述支架底座32垂直连接,所述支架底座32与所述丝杆33螺纹连接,并且所述丝杆33与所述电机34连接,所述电机34使得所述丝杆33转动,进而使所述支架底座32上下移动。

本实用新型中,在晶体脱模的过程中,通过所述电机34提供动力使所述丝杆33转动,所述丝杆33转动的方向使得所述支架底座32向下移动,进而带动所述坩埚支架31与所述坩埚2向下移动,使籽晶杆下端的晶体迅速脱离所述模具,从而保证晶体的品质。从新开始生长晶体时,通过所述电机34提供动力使所述丝杆33向相反的方向转动,使得所述支架底座32向上移动,使坩埚2的位置提升,将坩埚2提升到长晶合适的位置。

本实用新型中,为了保证宝石长晶炉1的密封性,避免炉外杂质及气体进入所述宝石长晶炉1中,优选情况下,所述坩埚支架31贯穿所述宝石长晶炉1的底部的部位设置有密封件35。本实用新型对所述密封件35的选择没有特别的限定,可以为本领域的常规选择,在此不再赘述。

本实用新型中,由于长晶原料要在所述坩埚2中加热到熔融,而宝石(例如蓝宝石)的熔点达到2000℃以上,因此,所述坩埚2应选择耐高温材料,例如所述坩埚2为钨坩埚。

本实用新型中,对所述模具4的选择没有特别的限定,可以根据生长晶体的形状选择本领域的常用模具,例如所述模具4可以为杆状晶体模具、管状晶体模具或片状晶体模具。所述模具4的材质可以为钼。

本实用新型中,在所述籽晶杆5的下方还可以设置有籽晶夹6。所述籽晶夹6的作用是夹持和固定籽晶。由于在生长晶体的过程中,会有大量的热量传到籽晶夹6,因此,优选情况下,所述籽晶夹6为耐高温材料。

根据本发明的一种优选实施方式,所述宝石长晶炉1的内部还包括加热部件7和保温层8,所述加热部件7位于所述坩埚2的外周,所述保温层8位于所述加热部件7的外周。所述加热部件7用于为坩埚2中的物料提供热量,所述保温层8用于将坩埚2与外界隔开,以保证所述加热部件7的加热效率以及坩埚2的温度稳定。

本实用新型中,通过所述坩埚升降装置3可以使所述坩埚2远离或靠近。 所述加热部件7,从而有效控制加热温度。

本实用新型中,对所述加热部件7的选择没有特别的限定,只要能达到加热效果即可,可以为本领域的常规选择。优选情况下,所述加热部件7为加热线圈。所述加热线圈有助于提高加热部件7的加热效率,并使所述坩埚2受热均匀。

本实用新型中,在宝石长晶过程中,真空环境有利于生长高品质的晶体,因此,优选情况下,所述宝石长晶炉1上还设置有抽真空口。本实用新型对所述抽真空口的位置没有特别的限定,只要可以达到抽真空目的即可,例如,所述抽真空口可以设置在所述宝石长晶炉1的一角。

以上详细描述了本实用新型的优选实施方式,但是,本实用新型并不限于上述实施方式中的具体细节,在本实用新型的技术构思范围内,可以对本实用新型的技术方案进行多种简单变型,这些简单变型均属于本实用新型的保护范围。

另外需要说明的是,在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征,在不矛盾的情况下,可以通过任何合适的方式进行组合,为了避免不必要的重复,本实用新型对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外,本实用新型的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合,只要其不违背本实用新型的思想,其同样应当视为本实用新型所公开的内容。

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