高效率蓝宝石晶体长晶炉制造技术

本实用新型专利技术公开高效率蓝宝石晶体长晶炉，包括真空炉体，分隔为上、下炉体，上炉体内设第一坩埚，第一坩埚外缘设加热组件，加热组件外缘设隔热装置，第一坩埚设旋动件链接外部旋动装置，第一坩埚底端设阀体链接外部阀体控制装置，阀体下端具管体连通下炉体，上炉体具有进气孔及排气孔，连通外部气体供应装置及排气装置，真空炉体外部具有中央控制装置，链接排气装置、气体供应装置，链接加热组件电源使加热组件，链接旋动装置控制第一坩埚旋转及链接阀体控制装置，真空炉体与隔热装置间设冷却槽，冷却槽上端连通冷却液供给装置，下端连通排液装置，下炉体设第二坩埚，其开口端位于管体下方，内部置有籽晶。长晶炉具高效率成长蓝宝石单晶的功效。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种高效率蓝宝石晶体长晶炉，属单晶蓝宝石成长
，特别是指一种适用于成长诸如单晶蓝宝石晶体等各种氧化物人工晶体的成长烧结炉结构，具有高效率成长蓝宝石单晶的功效。
技术介绍
目前，氧化物人工晶体于现代科技产品的运用十分重要，以单晶蓝宝石晶体运用于光电产业的发光二极管(LED)为例，氮化镓(GaN)的材料研究也已超过二十年，但一直因为没有晶格常数配合的基板(Substrate)，所以晶体长不好，并且ρ型氮化镓不易制成， 所以进展缓慢，这些问题一直到1983年，日本的田贞史博士(SJoshida)等人用氮化铝 (AlN)在蓝宝石(Sapphire)基板上先用高温成长做缓冲层，再在其上生长氮化镓时，结晶较好，之后名古屋大学的赤崎勇教授(I. Akasaki)等人发现以有机金属气相沉积法(M0CVD 或0MVPE)均勻的在低温(约600°C )长一层薄的氮化铝，再在其上以高温(约1000°C左右)成长氮化镓可以得到像镜面的材料。1991年日亚公司(Nichia Co.)研究员中村修二 (S. Nakamura)改用非晶体氮化镓以低温先成长为缓冲层(Buffer Layer)，再以高温成长氮化镓时，亦得到镜面般平坦的膜。另一个如何做P-GaN的问题也获得突破，1989年赤崎勇教授等人首先将镁(Mg)掺杂在氮化镓里使其成长，长成后进行电子束照射得到ρ型氮化镓， 后来日亚公司的中村修二发现电子束不过是使氮化镓的温度升高，使Ma-H中的氢分离而镁受子被活性化产生低阻抗的氮化镓，他发现如果以700°C左右的热退火也可将氢赶走，使镁活性化而完成P型的工作。利用以上二个发现，日亚公司1993年宣布成功开发亮度一烛光(Cd)的GaN蓝光发光二极管(LED)，寿命长达数万小时。此消息发表后，立刻引起全世界的注意，目前全球各地已有很多团体在研究此类材料的制造、性质及应用。再者，由于蓝宝石基板氧化铝单晶的晶格与氮化镓非常接近，是非常适合的基板材料，故蓝宝石基板的长成技术也就格外的重要了。生产蓝宝石基板主要的关键技术在于 2050°C高温中将氧化铝粉末熔化及生长晶体。本技术研创人先前提出蓝宝石长晶方法，其主要将氧化铝Al2O3粉末经研磨至超威粉体颗粒，再经去芜存菁提纯至99. 999 %以上、喷雾造粒、添加有机黏结剂、压模、进真空特高温炉先预烧成半熟氧化铝块后，再加热至溶汤状态，直至长晶完成并固化、冷却、收缩成单晶蓝宝石，具有节省单晶蓝宝石长晶时间、 成本较低、晶体质量和尺寸不受限制，且质量能满足光学、半导体、通讯等组件的高性能要求等功效。但是，公知的人工晶体成长炉，其热场热场(hot-zone)是指构成在成长炉真空室内形造晶体生长所需要的适当热及气体流条件所用的装备，一般热场包括例如盛装熔液所用的坩埚、一或数个不同型式的加热器以及环绕坩埚及加热器而设的热绝缘体的高温无法仅靠绝缘装置完全阻绝于炉内，释出的高温会对设于真空炉外的控制装置、电路产生不良影响，而无法持续、稳定的生产人工晶体为其缺失。又，公知的人工晶体成长炉，其加热及长晶采用同一坩埚，即加热成熔液状的材料是在同一坩埚上长晶，如此无法降低制造时间，增进制造效率。此即为现行公知技术存有最大的缺失，此缺失乃成业界亟待克服的难题。
技术实现思路
有鉴于此，本技术要解决的技术问题在于提供一种高效率成长蓝宝石单晶。为解决上述技术问题，本技术的技术方案是这样实现的一种高效率蓝宝石晶体长晶炉，主要包括有真空炉体，该真空炉体分隔为上炉体与下炉体，上炉体内设有第一坩埚，第一坩埚外缘设有加热组件，加热组件外缘设有隔热装置，第一坩埚设有旋动件，旋动件链接外部旋动装置，以使第一坩埚旋动，第一坩埚底端设有阀体，阀体链接外部阀体控制装置以控制阀体的启闭，阀体下端具管体连通下炉体，上炉体另具有进气孔及排气孔，以分别连通外部气体供应装置及排气装置，真空炉体外部具有中央控制装置，分别链接对真空炉体内抽真空的排气装置，提供真空炉体内气氛气体的链接气体供应装置，链接加热组件电源使加热组件对第一坩埚加热，链接旋动装置以控制第一坩埚的旋转，及链接阀体控制装置控制阀体的启闭，该真空炉体与隔热装置间设有冷却槽，冷却槽上端具有冷却液入口连通冷却液供给装置，冷却槽下端具有冷却液出口连通排液装置，该下炉体设有第二坩埚，该第二坩埚开口端位于管体下方，其内部置有籽晶。进一步，该籽晶设于第二坩埚底端。进一步，该籽晶设于第二坩埚侧方。进一步，该第二坩埚设有升降装置。进一步，该第二坩埚设有位移装置。本技术达到的技术效果如下本技术具有高效率成长蓝宝石单晶的功效。当第一坩埚加热程序完成，通过阀体控制装置的控制，开启阀体而将熔液顺管体注入第二坩埚，而在第二坩锅进行冷却、固化、收缩成单晶蓝宝石，而第一坩埚在同时可进行另一加热程序，即本技术可同时进行上炉体加热程序，下炉体冷却、固化、收缩单晶蓝宝石程序，可大幅缩短制程时间，达成高效率成长蓝宝石单晶之功效。第二坩埚设有位移装置， 真空炉体相对位置设有移出孔，以便于移出(入)。第二坩埚设有升降装置，以上、下位移第二坩埚。附图说明图1为本技术高效率蓝宝石晶体长晶炉实施例剖示图。主要组件符号说明六籽晶8单晶蓝宝石1真空炉体10上炉体11下炉体12进气孔13排气孔2第一坩埚20旋动件21阀体22管体3加热组件4隔热装置5中央控制装置50旋动装置51阀体控制装置52气体供应装置53排气装置54加热组件电源55冷却液供给装置56排液装置57升降装置58位移装置6冷却槽60冷却液入口61冷却液出口7第二坩埚具体实施方式为达成本技术前述目的的技术手段，兹列举一实施例，并配合图式说明如后。先，请参阅图1所示，由图可知本技术主要包括有真空炉体1，该真空炉体1分隔为上炉体10与下炉体11，上炉体10内设有第一坩埚2，第一坩埚2外缘设有加热组件3，加热组件3外缘设有隔热装置4，前述第一坩埚2设有旋动件20，旋动件20链接外部旋动装置50，以使第一坩埚2旋动，第一坩埚2底端设有阀体21，阀体21链接外部阀体控制装置51以控制阀体21的启闭，阀体21下端具管体22 连通下炉体11，上炉体10另具有进气孔12及排气孔13，以分别连通外部气体供应装置52 及排气装置53，真空炉体1外部并具有中央控制装置5，分别链接排气装置53对真空炉体 1内抽真空，链接气体供应装置52提供真空炉体1内气氛气体，链接加热组件电源M使加热组件3对第一坩埚2加热，链接旋动装置50以控制第一坩埚2的旋转，及链接阀体控制装置51控制阀体21的启闭，该真空炉体1与隔热装置4间设有冷却槽6，冷却槽6上端具有冷却液入口 60连通冷却液供给装置55，冷却槽6下端具有冷却液出口 61连通排液装置 56，以隔绝、冷却真空炉体1，避免设于真空炉体1外部装置受损，该下炉体11设有第二坩埚 7，该第二坩埚7开口端位于管体22下方，其内部置有籽晶A籽晶A用为取得蓝宝石晶体生长正确取向如c面0001向等的单晶蓝宝石B，在实施例中，籽晶A可设于第二坩埚7的底端或侧方，当第一坩埚2加热程序完成，通过阀体控制装置51的控制，开启阀体21而将熔液顺管体22注入第二坩埚7，而在第二坩锅7进行冷却、固化、收缩成单晶蓝宝石B本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：庄育丰，
申请(专利权)人：庄育丰，
类型：实用新型
国别省市：