一种蓝宝石单晶炉用变温度气体充气系统及控制方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种蓝宝石单晶炉用变温度气体充气系统，本发明还涉及一种采用上述蓝宝石单晶炉用变温度气体充气系统控制蓝宝石单晶炉降温的方法。
【背景技术】
[0002]蓝宝石晶体α -Α1203的物理、化学性能极为优越，有很多其它材料无法比拟的特点，如熔点高、硬度高、耐腐蚀、光学透过率高等。由于这些优点，大量手机、平板生产商开始用蓝宝石作为其产品的屏幕，因此近年来蓝宝石晶体的需求量大增。蓝宝石另一个重要的用途是用于LED芯片衬底，LED是新一代照明光源，凭借其节能、环保、使用寿命长，亮度高和可控性强等特点在民用，商业和军事领域有广泛的应用，逐渐替代传统的照明灯具。
[0003]泡生法凭借其生长晶体的尺寸大，质量高，且原位退火等优势成为生长蓝宝石晶体的主流方法。充气程序是泡生法生长晶体过程中极为重要的一项工艺，特别是对于蓝宝石等材料。泡生法生长蓝宝石，经过退火工艺以后，单晶炉加热电源已经断电，此时，晶体及温场配件还有上千摄氏度的高温。不对其进行充气程序，晶体散热极慢，只依靠辐射散热，因为炉内是真空环境，使整个生长周期过长，降温过程可能需要增加数天时间，造成人力和设备的极大浪费。如果对其充气，则会因为气体温度相对炉内过低，导致晶体受冷开裂或是造成很大应力。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是为了克服现有技术中的不足之处，提供一种结构简单，使用方便，能有效防止晶体受冷开裂或造成很大应力的蓝宝石单晶炉用变温度气体充气系统。
[0005]本发明的另一个目的是提供一种采用上述蓝宝石单晶炉用变温度气体充气系统控制蓝宝石单晶炉降温的方法。
[0006]为了达到上述目的，本发明采用以下方案:
[0007]—种蓝宝石单晶炉用变温度气体充气系统，包括有炉体，在所述炉体设有变温度气体环管，在所述变温度气体环管上设有若干气孔，在所述变温度气体环管上连接有气体输送管，所述气体输送管一端伸出炉体后与气体加热器相连接，在所述气体加热器进气端连接有进气管。
[0008]如上所述的一种蓝宝石单晶炉用变温度气体充气系统，其特征在于在所述炉体上设有红外测温仪。
[0009]如上所述的一种蓝宝石单晶炉用变温度气体充气系统，其特征在于在所述炉体的抽气管底部设有连接孔，所述气体输送管穿过连接孔后伸出所述炉体。
[0010]如上所述的一种蓝宝石单晶炉用变温度气体充气系统，其特征在于在所述气体加热器上设有气体质量流量计。
[0011]如上所述的一种蓝宝石单晶炉用变温度气体充气系统，其特征在于在所述炉体上设有视窗孔。
[0012]如上所述的一种蓝宝石单晶炉用变温度气体充气系统，其特征在于在所述变温度气体环管上均布有12个气孔。
[0013]—种控制方法，其特征在于包括以下步骤:
[0014]A、晶体生长完成以后，断电，打开红外测温仪，测量出晶体温度；
[0015]B、等温度降至800°C，打开气体加热器，并向进气管中通入氩气，使氩气加热至800 0C ；
[0016]C、关闭连接在炉体上的真空机组，使炉体处于密封状态，且不再对炉体进行抽真空操作；
[0017]D、打开气体加热器输出阀门，通过调节气体加热器的气体质量流量计，使800°C的氩气通过气体输送管，输送至变温度气体环管，并通过气孔均匀排进炉体，使炉体内充气至
1.0E5Pa，并记录氩气的充入量，然后关闭气体加热器输出阀门，停止充气；
[0018]E、打开炉体的抽气管上的气体单向阀门；
[0019]F、调整气体加热器，使其输出温度比上一次充气时减少10°C ；
[0020]G、通过红外测温仪检测晶体温度，等晶体温度降10°C后打开气体加热器输出阀门，调节气体质量流量计，再次向炉体中充入与步骤D中等量的氩气；
[0021]H、重复操作E与操作G，直至测量到晶体温度为100°C ；
[0022]1、关闭气体加热器，关闭抽气管上的气体单向阀门，关闭红外测温仪；
[0023]J、开炉取晶。
[0024]综上所述，本发明相对于现有技术其有益效果是:
[0025]本发明蓝宝石单晶炉用变温度气体充气系统及控制方法能有效降低晶体降温后期时间，极大的缩短了晶体的生长周期，降低了晶体生长的成本，并保证了晶体的质量，提尚其良品率，减少晶体开裂的风险。
【附图说明】
[0026]图1为本发明的示意图；
[0027]图2为本发明中A处的放大示意图。
【具体实施方式】
[0028]下面结合【附图说明】和【具体实施方式】对本发明作进一步描述:
[0029]如图1至2所示的一种蓝宝石单晶炉用变温度气体充气系统，包括有炉体1，在所述炉体I设有变温度气体环管2，在所述变温度气体环管2上设有若干气孔3，在所述变温度气体环管2上连接有气体输送管4，所述气体输送管4 一端伸出炉体I后与气体加热器5相连接，在所述气体加热器5进气端连接有进气管6。
[0030]本发明中在所述炉体I上设有红外测温仪7。
[0031]本发明中在所述炉体I的抽气管8底部设有连接孔，所述气体输送管4穿过连接孔后伸出所述炉体I。本发明中在抽气管8底部设置连接孔通过炉体抽气管8进入炉体内部，加工更加方便，因为炉体抽气管8这部分为单层，对其开孔较为容易，炉体其它部位为双层水冷结构。
[0032]本发明中在所述气体加热器5上设有气体质量流量计。
[0033]本发明中在所述炉体I上设有视窗孔9。
[0034]本发明中在所述变温度气体环管2上均布有12个气孔3，呈相隔30°均匀分布在变温度气体环管2上。
[0035]本发明采用蓝宝石单晶炉用变温度气体充气系统控制单晶炉降温的方法，第一种实施方式:
[0036]1.晶体生长完成以后，加热电源功率降至Okw，即断电。此时打开红外测温仪，并测量出晶体温度，通常情况下为1000摄氏度，这时候温度处于快速下降期；
[0037]2.等温度降至800摄氏度，打开气体加热器，并通入高纯氩气，