3內的后側，前加熱器16位于保溫屏3內的前側；右加熱器9上設置用于檢測溫度的右上熱電偶7，左加熱器12上設置用于檢測溫度的左下熱電偶11，后加熱器14上設置用于檢測溫度的后方熱電偶13，前加熱器16上設置用于檢測溫度的前方熱電偶15。
[0032]本實用新型實施例中，由于坩禍體I的上部呈長方管型，籽晶槽2也呈長方形狀，因此，在保溫屏3內設置四個加熱器，即右加熱器9、左加熱器12、后加熱器14以及前加熱器16，以確保坩禍體I的每個方向上均能獲得熱量。在加熱器上設置熱電偶，通過熱電偶能檢測相應的加熱溫度，根據(jù)檢測溫度能實現(xiàn)對加熱器工作狀態(tài)的閉環(huán)控制，以在爐體8內獲得籽晶生長的精確溫度范圍。一般地，熱電偶將檢測的溫度值輸出到外部，由外部對加熱器以及真空裝置10的工作狀態(tài)進行控制，具體為本技術領域人員所熟知，此處不再贅述。圖1和圖2中，前方熱電偶15包括左下熱電偶6以及右下熱電偶5。
[0033]如圖3、圖4和圖5所示，所述加熱器包括加熱板17，所述加熱板17上設置若干均勻分布的上隔槽18以及下隔槽19，所述上隔槽18與下隔槽19在加熱板17上呈平行分布，且上隔槽18與下隔槽19在加熱板17的長度方向上交替分布。
[0034]本實用新型實施例中，右加熱器9、左加熱器12、后加熱器14以及前加熱器16均采用相同的結構，即都采用加熱板17進行加熱，所述加熱板17采用石墨板。上隔槽18、下隔槽19分別從加熱板17的兩側向內延伸，上隔槽18、下隔槽19的長度均小于加熱板17的寬度，加熱板17通過上隔槽18、下隔槽19得到所需的加熱電路。加熱板17的兩端設置板孔20，通過板孔20用于加熱板17的安裝固定。
[0035]所述加熱板17在背離坩禍體I側面的水平方向與豎直方向均具有錐度。其中，在水平方向上，以加熱板17的軸線為基準，中心區(qū)域與端部間的錐度為1° -3°，以使得加熱板17在水平方向的厚度逐漸減小形成中間厚兩邊薄的形狀；垂直方向上，加熱板17的底部與上部間的錐度為以1° -3°，以使得加熱板17在豎直方向上的厚度逐漸減小形成底部厚上面薄的形狀。本實用新型實施例中，加熱板17在豎直方向通過上述錐度設置得到不等厚度的結構，以形成c向的溫度梯度，其中，不等厚度的范圍在44mm到48mm之間；不等厚度設置原則:1)、保證c向合適的溫度梯度；2)、保證整個加熱器的電阻在0.04歐姆。
[0036]以具有兩個坩禍體I的單晶生長坩禍機構為例，對藍寶石單晶生長的過程進行說明。使用兩個坩禍體I的壁厚3mm，長度300mm，寬度100mm，高度100mm。坩禍籽晶槽2的深度為10mm，寬度為15mm，長度為120mm。將兩個c向籽晶放置在兩個坩禍的籽晶槽2內，裝入高純氧化鋁(> 99.999wt%)原料放入坩禍體I內，關閉爐蓋，開啟真空裝置10。
[0037]當爐體8內真空度達到2X10_3Pa后，啟動加熱裝置以升溫至1400°C，保持恒溫三小時至真空度再次達到2X 10_3Pa后，繼續(xù)升溫直至氧化鋁開始融化，用鎢探針探測固液界面的位置，控制升溫速率使籽晶部分融化，待原料全部融化后，以0.15°C /分的速度下降，直到晶體生長結束，逐步提高降溫速率使晶體冷卻至室溫，取出藍寶石晶體，獲得二個長300mm、寬100mm、高10mm完全沒有類似氣泡、雙晶、裂紋等內部缺陷的藍寶石晶體。
[0038]以上實施例僅供說明本實用新型只用，而非對本實用新型的限制，有關技術領域的技術人員，在不脫離本實用新型的精神和范圍的情況下，還可以做出各種變換或變型，因此所有等同的技術方案，都落入本實用新型的保護范圍。
【主權項】
1.一種多坩禍三維藍寶石單晶生長裝置，包括爐體(8)以及位于所述爐體(8)外的真空裝置(10);其特征是:所述爐體(8)內設有保溫屏(3)，所述保溫屏(3)內設有單晶生長坩禍機構，所述單晶生長坩禍機構包括至少兩個坩禍體(I )，所述單晶生長坩禍機構內的坩禍體(I)相互獨立。
2.根據(jù)權利要求1所述的多坩禍三維藍寶石單晶生長裝置，其特征是:所述坩禍體(I)包括位于上部且豎直分布的長方管型以及位于下部的楔面體，坩禍體(I)的楔面體內設置有籽晶槽，所述楔面部的錐度為80° ~110°。
3.根據(jù)權利要求1所述的多坩禍三維藍寶石單晶生長裝置，其特征是:所述保溫屏(3)內還設有位于單晶生長坩禍機構外圈的加熱裝置，所述加熱裝置包括均勻分布在坩禍體(I)外圈的加熱器，所述加熱器在保溫屏(3)內提供位單晶生長的a向、b向以及c向的三維溫度梯度。
4.根據(jù)權利要求3所述的多坩禍三維藍寶石單晶生長裝置，其特征是:所述加熱器包括右加熱器(9)、左加熱器(12)、后加熱器(14)以及前加熱器(16);所述右加熱器(9)位于保溫屏(3)內的右側，左加熱器(12)位于保溫屏(3)內的左側，后加熱器(14)位于保溫屏(3)內的后側，前加熱器(16)位于保溫屏(3)內的前側；右加熱器(9)上設置用于檢測溫度的右上熱電偶(7)，左加熱器(12)上設置用于檢測溫度的左下熱電偶(11)，后加熱器(14)上設置用于檢測溫度的后方熱電偶(13)，前加熱器(16)上設置用于檢測溫度的前方熱電偶(15)。
5.根據(jù)權利要求1所述的多坩禍三維藍寶石單晶生長裝置，其特征是:所述坩禍體(I)采用鉬或鎢鉬合金焊接制成。
6.根據(jù)權利要求3所述的多坩禍三維藍寶石單晶生長裝置，其特征是:所述加熱器包括加熱板(17)，所述加熱板(17)上設置若干均勻分布的上隔槽(18)以及下隔槽(19)，所述上隔槽(18)與下隔槽(19)在加熱板(17)上呈平行分布，且上隔槽(18)與下隔槽(19)在加熱板(17)的長度方向上交替分布。
7.根據(jù)權利要求6所述的多坩禍三維藍寶石單晶生長裝置，其特征是:所述加熱板(17)在背離坩禍體(I)側面的水平方向與豎直方向均具有錐度。
8.根據(jù)權利要求7所述的多坩禍三維藍寶石單晶生長裝置，其特征是:在水平方向上，以加熱板(17)的軸線為基準，中心區(qū)域與端部間的錐度為1° -3° ;垂直方向上，加熱板(17)的底部與上部間的錐度為以1° -3°。
9.根據(jù)權利要求6所述的多坩禍三維藍寶石單晶生長裝置，其特征是:所述加熱板(17)采用石墨板。
【專利摘要】本實用新型涉及一種生長裝置，尤其是一種多坩堝三維藍寶石單晶生長裝置，屬于晶體制備的技術領域。按照本實用新型提供的技術方案，所述多坩堝三維藍寶石單晶生長裝置，包括爐體以及位于所述爐體外的真空裝置；所述爐體內設有保溫屏，所述保溫屏內設有單晶生長坩堝機構，所述單晶生長坩堝機構包括至少兩個坩堝體，所述單晶生長坩堝機構內的坩堝體相互獨立。本實用新型爐體內設置至少兩個坩堝體，通過真空裝置、加熱裝置的配合能一次獲得至少二個藍寶石單晶，在提高生長速率的同時提高了晶體的產(chǎn)量；長方體型晶體便于后續(xù)加工切割，節(jié)約能耗，降低成本，安全可靠。
【IPC分類】C30B35-00, C30B29-20
【公開號】CN204281896
【申請?zhí)枴緾N201420709199
【發(fā)明人】倪屹, 司繼良, 張 杰, 鞏瀟, 劉銀法, 劉棋奇
【申請人】江南大學
【公開日】2015年4月22日
【申請日】2014年11月21日