专利名称：一种用以生长特厚大单晶氧化铝片的导模结构的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及用以生长成型单晶氧化铝技术领域，具体为一种用以生长特厚大 单晶氧化铝片的导模结构。
背景技术：
导模法生长LED衬底等用成型宝石片较提拉法、温梯法、泡生法具有能耗低、生产 效率高、成本低、应力分布合理的优点，更适宜GaN外延附生，具有质量好、合格率高的特 点。国内外导模法通常采用射频感应加热或石墨电阻加热，公开号为CN200981899的实用 新型公开了一种用以生长成型单晶氧化铝瓷的导模结构，其加热器、坩埚为长方体形或两 端部为圆弧形状的长方条形，长方体形或两端部为圆弧形状的长方条形中心轴两侧等距离 处温度相等，保证了在加热器、坩埚双重均温条件下结晶器结晶时成品率高、晶体内应力 小、外形尺寸和内在质量的稳定，成本低，实现工业化批量生产。但是由于其结晶器包括模 芯与模套，模芯安装于模套内，模芯与模套为整体钼块加工而成，厚度大，在生长单晶氧化 铝片时易导致温度滞后，仅适用于生长成型单晶氧化铝瓷管或3mm 5mm的单晶氧化铝瓷 片，不适用生长特厚大单晶氧化铝片。目前，国外射频法生长一种LED衬底用的单晶氧化铝 片的厚度为5mm，其成型生长后需要后续的切、磨、抛工艺，材料利用率低，最终生产成本高； 另外，国外生长成型单晶氧化铝片的坩埚导模结构中，为增加投料量而采用多模化后，其结 晶器的模芯结构复杂，且在生长结晶台面处温度梯度大，易导致单晶氧化铝片开裂，成品合 格率低。
发明内容针对上述问题，本实用新型提供了一种用以生长特厚大单晶氧化铝片的坩埚导模 结构，其能生长成型8mm 18mm的特厚大单晶氧化铝片，其结晶器的模芯结构简单，并能控 制和调节结晶台面片温度梯度，保证晶体成品无气泡、无生长条纹、内应力低，且不易开裂， 成本合格率高。其技术方案是这样的其包括坩埚，所述坩埚通过托柄安装于加热器内，所述加热 器安装于电极板，所述加热器外设置有保温屏，所述坩埚内设置有结晶器，所述结晶器结晶 台面的上方设置有籽晶，所述籽晶通过连接结构与籽晶轴接套连接，所述的坩埚为长方体 形或两端部为圆弧形状的长方条形，所述的结晶器沿坩埚的长度方向的中心线依次布置， 所述加热器为长方体形或两端部为圆弧形状的长方条形，其特征在于所述结晶器包括模 芯，所述模芯包括两块倒L形钼板，所述两块倒L形钼板端部密封焊接并通过钼杆对称铆焊 连接。其进一步特征在于所述两块倒L形钼板连接后其上部底板构成V字形结晶台面； 所述V字形结晶台面的两个面沿Y轴对称，其中处于Y轴右侧的结晶面与水平面的夹角α 为24° 45° ；所述两块倒L形钼板厚度为2mm 4mm;所述V字形结晶台面低于所述坩 埚盖口的垂直距离为0. 5mm 2mm ；所述两块倒L形钼板底部点焊于结晶器底板；所述结晶器底板紧贴所述坩埚底面；所述两块倒L形钼板沿长度方向一侧的外壁设置有加强筋，所 述加强筋与对侧相平行的坩埚内壁接触并点焊连接；所述保温屏由石墨板拼装连接而成， 构成所述保温屏内、外层的石墨板为高纯石墨板或涂钨处理的石墨板；构成所述保温屏的 外层也可以为耐高温钼板。本实用新型一种用以生长特厚大单晶氧化铝片的导模结构，其结晶器结构简单， 结晶器模芯由两块倒L形钼板通过钼杆对称铆焊连接构成，适应直接生长成型片状晶体； V字形结晶台面的两个面沿Y轴对称，其中处于Y轴右侧的结晶面与水平面的夹角α为 24° 45°、两块倒L形钼板厚度为2mm 4mm能有效保证温度稳定、减少温度滞后现象、 结晶体表面无气泡；V字形结晶台面低于坩埚盖口垂直距离0. 5mm 2mm可以使结晶器台 面的结晶具有较小的温度梯度，从而使晶体不易开裂；结晶器模芯的两块倒L形钼板通过 钼杆铆焊连接可以保证晶体无生长条纹；保温屏由石墨板拼装连接而成，且构成所述保温 屏内、外层的石墨板为高纯石墨板或涂钨处理的石墨板可以保证温度场的稳定，保证较高 的结晶成品合格率；采用本实用新型的导模结构生长成型的特厚大单晶氧化铝片具有无气 泡、无生长条纹、内应力低、不易开裂，成品合格率高，其作为GaN衬底片可采用金刚石多线 切割技术切割，成本比其他晶体生长方法低，更适合工业化批量生产。
图1为本实用新型的一种用以生长特厚大单晶氧化铝片的导模结构主视图的剖 视图；图2为图1左视的局部视图；图3为本实用新型中坩埚、结晶器的放大结构示意图。
具体实施方式
见图1、图2和图3，本实用新型包括坩埚8，坩埚8通过托柄18安装于加热器13 内，加热器13安装于电极板12，加热器13外设置有保温屏17，坩埚8内设置有结晶器22， 结晶器22结晶台面的上方设置有籽晶5，籽晶5通过连接结构与籽晶轴接套1连接，该连接 结构包括籽晶轴2，籽晶轴2与籽晶夹3连接，籽晶夹3与籽晶5用螺钉连接，坩埚8为长方 体形或两端部为圆弧形状的长方条形，结晶器22沿坩埚8的长度方向的中心线依次布置， 本实施例中，结晶器22沿坩埚3的长度方向的中心线布置了 5个，加热器13为长方体形或 两端部为圆弧形状的长方条形；结晶器22包括模芯，模芯包括两块倒L形钼板9，两块倒L 形钼板9端部密封焊接并通过钼杆10对称铆焊连接。两块倒L形钼板9连接后其上部底 板构成V字形结晶台面；所述V字形结晶台面的两个面沿Y轴对称，其中处于Y轴右侧的结 晶面与水平面的夹角α为24° 45° ；两块倒L形钼板9厚度d为2mm 4mm;结晶台面 低于坩埚盖口 7表面的垂直距离h为0. 5mm 2mm ；两块倒L形钼板9底部点焊于结晶器 底板21 ；两块倒L形钼板9沿长度方向一侧的外壁设置有加强筋20，加强筋20与对侧相平 行的坩埚内壁接触并点焊连接；保温屏17由石墨板拼装连接而成，构成所述保温屏内、外 层的石墨板为高纯石墨板或涂钨处理的石墨板；构成所述保温屏的外层也可以为耐高温钼 板；结晶器底板21紧贴所述坩埚底面。图1和图2中，3为籽晶夹，4为观察孔、6为钨焊、7 为坩埚盖、11为反射屏组、12为绝缘板、14为保护屏组、15坩埚托板、16为石墨支柱、19坩埚托柄。
以下结合附图描述一下生长特厚大单晶氧化铝片的过程坩埚8内的单晶氧化铝 液体从结晶器的底板21进入模芯的两块倒L形钼板9形成的夹层上行，从夹层的出口外 溢，籽晶5牵引结晶的单晶氧化铝片上行，而夹层出口不断的单晶氧化铝液体有溢出，连续 结晶，从而生长成单晶氧化铝片。
权利要求一种用以生长特厚大单晶氧化铝片的导模结构，其包括坩埚，所述坩埚通过托柄安装于加热器内，所述加热器安装于电极板，所述加热器外设置有保温屏，所述坩埚内设置有结晶器，所述结晶器结晶台面的上方设置有籽晶，所述籽晶通过连接结构与籽晶轴接套连接，所述的坩埚为长方体形或两端部为圆弧形状的长方条形，所述的结晶器沿坩埚的长度方向的中心线依次布置，所述加热器为长方体形或两端部为圆弧形状的长方条形，其特征在于所述结晶器包括模芯，所述模芯包括两块倒L形钼板，所述两块倒L形钼板端部密封焊接并通过钼杆对称铆焊连接。
2.根据权利要求1所述的一种用以生长特厚大单晶氧化铝片的导模结构，其特征在 于所述两块倒L形钼板连接后其上部底板构成V字形结晶台面，所述V字形结晶台面的两 个面沿Y轴对称，其中处于Y轴右侧的结晶面与水平面的夹角α为24° 45°。
3.根据权利要求1或2所述的一种用以生长特厚大单晶氧化铝片的导模结构，其特征 在于所述两块倒L形钼板厚度为2mm 4mm。
4.根据权利要求3所述的一种用以生长特厚大单晶氧化铝片的导模结构，其特征在 于所述V字形结晶台面低于所述坩埚盖口 0. 5mm 2mm。
5.根据权利要求4所述的一种用以生长特厚大单晶氧化铝片的导模结构，其特征在 于所述两块倒L形钼板底部点焊于结晶器底板，所述结晶器底板紧贴所述坩埚底面。
6.根据权利要求5所述的一种用以生长特厚大单晶氧化铝片的导模结构，其特征在 于所述两块倒L形钼板沿长度方向一侧的外壁设置有加强筋，所述加强筋与对侧相平行 的坩埚内壁接触并点焊连接。
7.根据权利要求6所述的一种用以生长特厚大单晶氧化铝片的导模结构，其特征在 于所述保温屏由石墨板拼装连接而成，构成所述保温屏内、外层的石墨板为高纯石墨板或 涂钨处理的石墨板，构成所述保温屏的外层也可以为耐高温钼板。
专利摘要本实用新型提供了一种用以生长特厚大单晶氧化铝片的坩埚导模结构，其能生长成型8mm～18mm的特厚大单晶氧化铝片，其结晶器的模芯结构简单，并能控制和调节结晶台面片温度梯度，保证晶体成品无气泡、无生长条纹、内应力低，且不易开裂，成本合格率高。其包括坩埚，坩埚通过托柄安装于加热器内，加热器安装于电极板，加热器外设置有保温屏，坩埚内设置有结晶器，结晶器结晶台面的上方设置有籽晶，籽晶通过连接结构与籽晶轴接套连接，坩埚为长方体形或两端部为圆弧形状的长方条形，结晶器沿坩埚的长度方向的中心线依次布置，加热器为长方体形或两端部为圆弧形状的长方条形，其特征在于结晶器包括模芯，模芯包括两块倒L形钼板，两块倒L形钼板端部密封焊接并通过钼杆对称铆焊连接。
文档编号C30B15/24GK201678764SQ20102026904
公开日2010年12月22日 申请日期2010年7月23日 优先权日2010年7月23日
发明者俞瑾, 俞鹤庆 申请人:无锡金岩光电晶体科技有限公司