本发明专利技术涉及一种清除蓝宝石晶体熔体料中气泡装置及用该装置清除的方法，所述装置包括一坩埚、模具、坩埚盖、气泡收集器和高频激励装置；还包括一支撑组件，所述支撑组件设于坩埚底端，且通过该支撑组件将清除蓝宝石晶体熔体料中气泡的装置固定于晶体生长炉内，且利用高频振动对气泡收集器上的气泡形成共振效应，快速有效的迫使气泡收集器上的气泡脱离。本发明专利技术的优点在于：本发明专利技术的清除蓝宝石晶体熔体料中气泡装置，利用高频振动对气泡收集器上的气泡形成共振效应，快速有效的迫使气泡收集器上的气泡脱离，并上浮到熔体液面上方；可有效清除原料中气泡，降低坩埚内熔料的气体含量，最大程度确保坩埚内原料清洁，进而提高晶体成品质量。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于晶体生长
，涉及一种清除蓝宝石晶体熔体料中气泡装置，特别涉及一种利用高频振动清除蓝宝石晶体熔体料中气泡装置，还涉及用该清除装置清除蓝宝石晶体熔体料中气泡的方法。
技术介绍
蓝宝石的组成为氧化铝(Al2O3)，是由三个氧原子和两个铝原子以共价键型式结合而成，其晶体结构为六方晶格结构。由于蓝宝石具有高声速、耐高温、抗腐蚀、高硬度、高透光性、熔点高（2045℃）等特点，因此常被用来作为光电元件的材料。目前超高亮度白/蓝光LED的品质取决于氮化镓外延层(GaN)的材料品质，而氮化镓外延层品质则与所使用的蓝宝石衬底表面加工品质息息相关。由于蓝宝石(单晶Al2O3) c面与Ⅲ-Ⅴ和Ⅱ-Ⅵ族沉积薄膜之间的晶格常数失配率小，同时符合GaN外延制程中耐高温的要求，使得蓝宝石晶片成为制作白/蓝/绿光LED的关键材料。蓝宝石晶体材料的生长方法目前已有很多种方法，主要有：泡生法（即Kyropolos法，简称Ky法）、导模法（即edge defined film-fed growth techniques法，简称EFG法，属于TPS方法的一种）、热交换法（即heat exchange method 法，简称HEM法）、布里奇曼法（即Bridgman法，或坩埚下降法）、提拉法（即Czochralski，简称Cz法）等。但不同的晶体生长方法针对蓝宝石的不同用途而设计。目前，用于LED领域的蓝宝石的晶体生长方法上述蓝宝石晶体的生长方法常用的有两种：1、凯氏长晶法(Kyropoulos method),简称KY法，亦称泡生法。其原理与柴氏拉晶法(Czochralski method)类似，先将原料加热至熔点后熔化形成熔体，再以单晶的籽晶(SeedCrystal)接触到熔体表面，在籽晶与熔体的固液界面上开始生长和籽晶相同晶体结构的单晶，籽晶以极缓慢的速度往上拉升，但在籽晶往上拉晶一段时间以形成晶颈，待熔体与籽晶界面的凝固速率稳定后，籽晶便不再拉升，也没有作旋转，仅以控制冷却速率方式来使单晶从上方逐渐往下凝固，最后凝固成一整个单晶晶碇。然后，利用掏棒加工，沿垂直轴向掏制标准LED用的晶棒。其有效利用率一般在30%左右，限制了LED衬底片的成本。2、导模法（也称边缘限定薄膜喂料法，EFG法），主要用于生长薄板材料。它利用了毛细原理，将熔体导入模具的顶部，然后用籽晶将这部分熔体提拉生成单晶片。然后利用掏片加工，掏制出一个个LED用的毛片。随着市场需求的增加，利用导模法生长的蓝宝石产品尺寸不断增加，如中国专利CN201010147683.5涉及蓝宝石晶体的制造技术,具体是一种大尺寸片状蓝宝石晶体的生长方法；以及利用导模具法一次性生长多支蓝宝石产品，如中国专利CN201310371528.5涉及一种多支成形蓝宝石长晶装置。一方面，传统的EFG法或Ky法， 选用原料密度小于晶体密度，其原因在于原料内含有气孔，对于坩埚内投入原料的杂质、原料熔包裹的气泡是依靠长时间的等待以期望在热平衡的过程中自生自灭，不但浪费的能源增加了成本且效果不理想，晶体内部经常包覆着气泡和杂质等光学缺陷。另一方面，无论EFG大尺寸蓝宝石生长或是EFG多片蓝宝石生长，一次性投料量明显限制了晶体尺寸或晶体数量，有必要采取在工艺过程中不断投入新的原料，而新投入的原料熔化时又引入了气泡和杂质。因此，研发一种能够有效清除原料中气泡，最大程度确保坩埚内原料清洁，且提高晶体成品质量的清除蓝宝石晶体熔体料中气泡装置及清除方法是非常有必要的。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种能够有效清除原料中气泡，最大程度确保坩埚内原料清洁，且提高晶体成品质量的清除蓝宝石晶体熔体料中气泡装置，还提供一种利用该清除装置清除蓝宝石晶体熔体料中气泡的方法。为解决上述技术问题，本专利技术的技术方案为：一种清除蓝宝石晶体熔体料中气泡装置，其创新点在于：所述装置包括一坩埚、模具、坩埚盖、气泡收集器和高频激励装置；所述坩埚盖设于坩埚的上方，并与坩埚保持1mm-200mm的间隙；所述坩埚盖的旋转对称轴与坩埚的旋转对称轴重合，且所述一侧的坩埚盖上还具有一加料通孔；所述模具设置在坩埚盖的中心处，且其下端位于坩埚内，所述模具的对称轴上还设有一条毛细通道；所述气泡收集器设置在坩埚内腔的最底端，所述高频激励装置设置在坩埚底端中心，且高频激励装置穿过坩埚与气泡收集器连接；所述装置还包括一支撑组件，所述支撑组件设于坩埚底端，且通过该支撑组件将清除蓝宝石晶体熔体料中气泡的装置固定于晶体生长炉内。进一步地，所述气泡收集器由若干层耐高温金属丝编织的网状结构构成，且若干层网状结构自上而下，网孔依次减小；所述各网状层之间还设置有耐高温金属丝枝状支撑网状结构。进一步地，所述网孔的最小尺寸为0.5mm-5mm，所述枝状夹角为30°-120°。进一步地，所述的耐高温金属为钼、钨、钨钼合金或钨铼合金。一种用上述清除蓝宝石晶体熔体料中气泡装置的清除方法，其创新点在于：所述清除方法包括如下步骤：（1）当钼坩埚内存储的熔体容量不足以继续生长蓝宝石晶体时，使模具连同坩埚盖一起与坩埚中的熔液分离，并降低加热器温度值至2000℃以下；（2）将清洗干净的高纯氧化铝原料，通过坩埚盖上的加料通孔投入坩埚内中；（3）控制晶体生长炉升温至2000-2100℃，待氧化铝原料在气泡收集器中熔化成熔体；（4）启动高频激励向气泡收集器中传入高频振动，清除原料熔化过程中释放的微气泡，持续加料以致坩埚内获得充足熔料；（5）使模具接触熔体料，并实施长晶操作，重复S1至S4直至晶体产品符合要求。进一步地，所述步骤（4）至少包含3项调节参数，即功率、频率和波形；所述功率通常在1W/cm2-1KW/ cm2，所述频率通常在1KHz-10MHz，所述波形通常为正弦波或方波。本专利技术的优点在于：（1）本专利技术的清除蓝宝石晶体熔体料中气泡的方法，利用高频振动对气泡收集器上的气泡形成共振效应，快速有效的迫使气泡收集器上的气泡脱离，并上浮到熔体液面上方；同时，频振动降低了消除气泡的等待时间，节约化料功率，可有效清除原料中气泡，降低坩埚内熔料的气体含量，最大程度确保坩埚内原料清洁，进而提高晶体成品质量；且本专利技术方法中采用氧化铝原料，允许其密度较低，使多孔状氧化铝原料在保证不增加晶体内气泡的前提下达到了使用要求，降低了原料处理成本；（2）本专利技术的清除蓝宝石晶体熔体料中气泡装置中的气泡收集器，其是由若干层耐高温金属丝编织的网状结构构成，能够有效的增加氧化铝原料与热源的接触面积，提高熔化效率，防止原料碰撞金属器件或造成熔体溅射，并快速收集熔体中的气体，降低气泡的成核能量势垒，减少气体在晶体内部形成气泡的风险。附图说明下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步详细的说明。图1是本专利技术清除蓝宝石晶体熔体料中气泡装置的结构示意图。图2是本专利技术清除蓝宝石晶体熔体料中气泡装置中气泡收集器的三层网状结构俯视示意图。图3是本专利技术清除蓝宝石晶体熔体料中气泡装置中气泡收集器的三层网状结构俯视示意图及交错编织树枝状钨铼丝支撑放大示意图。具体实施方式下面的实施例可以使本专业的技术人员更全面地理解本专利技术，但并不因此将本专利技术限制在所述的实施例范围之中。实施例本实施例清除蓝宝石晶体熔体料中气泡装置，如本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种清除蓝宝石晶体熔体料中气泡装置，其特征在于：所述装置包括一坩埚、模具、坩埚盖、气泡收集器和高频激励装置；所述坩埚盖设于坩埚的上方，并与坩埚保持1mm‑200mm的间隙；所述坩埚盖的旋转对称轴与坩埚的旋转对称轴重合，且所述一侧的坩埚盖上还具有一加料通孔；所述模具设置在坩埚盖的中心处，且其下端位于坩埚内，所述模具的对称轴上还设有一条毛细通道；所述气泡收集器设置在坩埚内腔的最底端，所述高频激励装置设置在坩埚底端中心，且高频激励装置穿过坩埚与气泡收集器连接；所述装置还包括一支撑组件，所述支撑组件设于坩埚底端，且通过该支撑组件将清除蓝宝石晶体熔体料中气泡的装置固定于晶体生长炉内。
【技术特征摘要】
1.一种清除蓝宝石晶体熔体料中气泡装置，其特征在于：所述装置包括一坩埚、模具、坩埚盖、气泡收集器和高频激励装置；所述坩埚盖设于坩埚的上方，并与坩埚保持1mm-200mm的间隙；所述坩埚盖的旋转对称轴与坩埚的旋转对称轴重合，且所述一侧的坩埚盖上还具有一加料通孔；所述模具设置在坩埚盖的中心处，且其下端位于坩埚内，所述模具的对称轴上还设有一条毛细通道；所述气泡收集器设置在坩埚内腔的最底端，所述高频激励装置设置在坩埚底端中心，且高频激励装置穿过坩埚与气泡收集器连接；所述装置还包括一支撑组件，所述支撑组件设于坩埚底端，且通过该支撑组件将清除蓝宝石晶体熔体料中气泡的装置固定于晶体生长炉内。2.根据权利要求1所述的清除蓝宝石晶体熔体料中气泡装置，其特征在于：所述气泡收集器由若干层耐高温金属丝编织的网状结构构成，且若干层网状结构自上而下，网孔依次减小；所述各网状层之间还设置有耐高温金属丝枝状支撑网状结构。3.根据权利要求2所述的清除蓝宝石晶体熔体料中气泡装置，其特征在于：所述网孔的最小尺寸为0.5mm-5mm，所述枝状夹角为30...
【专利技术属性】
技术研发人员：薛卫明，马远，吴勇，周健杰，
申请(专利权)人：江苏中电振华晶体技术有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32
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