專利名稱：長晶爐加熱裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種長晶爐加熱裝置，屬于人工晶體成長技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
氧化物人工晶體在現(xiàn)代科技產(chǎn)品的運用中十分重要；以單晶藍(lán)寶石晶體運用于光電產(chǎn)業(yè)的發(fā)光二極管(LED)為例，氮化鎵(GaN)的材料研究也已超過二十年，但一直因為沒有晶格常數(shù)配合的基板(Substrate)，所以晶體生長不好，并且ρ型氮化鎵不易制成，所以進(jìn)展緩慢；這些問題一直到1983年，日本的田貞史博士(SJoshida)等人用氮化鋁(AlN) 在藍(lán)寶石(Sapphire)基板上先用高溫生長作為緩沖層，再在其上生長氮化鎵時，結(jié)晶較好；之后，名古屋大學(xué)的赤崎勇教授(I. Akasaki)等人發(fā)現(xiàn)以有機(jī)金屬氣相沉積法(M0CVD 或0MVPE)均勻地在低溫(約600°C )生長一層薄的氮化鋁，再在其上以高溫(約1000°C 左右)生長氮化鎵可以得到像鏡面的材料。1991年，日亞公司(Nichia Co.)研究員中村修二(S. Nakamura)改用非晶體氮化鎵以低溫先生長作為緩沖層(Buffer Layer)，再以高溫生長氮化鎵時，也得到鏡面般平坦的膜。另一個如何制備P-GaN的問題也獲得突破，1989 年，赤崎勇教授等人首先將鎂(Mg)摻雜在氮化鎵里使其生長，長成后進(jìn)行電子束照射得到 P型氮化鎵，后來日亞公司的中村修二發(fā)現(xiàn)電子束不過是使氮化鎵的溫度升高，使Ma-H中的氫分離，而鎂被活性化產(chǎn)生低阻抗的氮化鎵，他發(fā)現(xiàn)如果以700°C左右的熱退火也可將氫趕走，使鎂活性化而完成P型的工作。利用以上二個發(fā)現(xiàn)，日亞公司1993年宣布成功開發(fā)光度一燭光(Cd)的GaN藍(lán)光發(fā)光二極管(LED)，壽命長達(dá)數(shù)萬小時。此消息發(fā)表后，立刻引起全世界的注意，目前全球各地已有很多團(tuán)體在研究此類材料的制造、性質(zhì)及應(yīng)用。再者，由于藍(lán)寶石基板(氧化鋁單晶)的晶格與氮化鎵非常接近，是非常合適的基板材料，故藍(lán)寶石基板的生長技術(shù)也就格外重要。生產(chǎn)藍(lán)寶石基板主要的關(guān)鍵技術(shù)在于 2050°C高溫中將氧化鋁粉末熔化及生長晶體。本實用新型發(fā)明人先前提出藍(lán)寶石長晶方法(2008年06月03日公告的第7381266號美國專利)，其主要是將氧化鋁(A1203)粉末經(jīng)研磨至超微粉體顆粒，再經(jīng)去蕪存菁提純至99. 999 %以上、噴霧造粒、添加有機(jī)粘結(jié)劑、壓模、進(jìn)真空特高溫爐先預(yù)燒成半熟氧化鋁塊后，再加熱至熔融狀態(tài)，直至長晶完成并固化、 冷卻、收縮成單晶藍(lán)寶石，具有節(jié)省單晶藍(lán)寶石長晶時間、成本較低、晶體質(zhì)量和尺寸不受限制，且質(zhì)量能滿足光學(xué)、半導(dǎo)體、通訊等元件的高性能要求等功效。常用的人工晶體成長爐，其熱場(hot — zone)是指構(gòu)成生長爐真空室內(nèi)晶體生長所需要的適當(dāng)熱及氣體流條件所用的裝備，一般熱場包括(例如)盛裝熔液所用的坩堝、一或數(shù)個不同形式的加熱器以及環(huán)繞坩堝及加熱器而設(shè)的熱絕緣體中的加熱器，相對于坩堝呈縱向或者橫向設(shè)置，不能集中及精確地控制加熱溫度為其缺點，此缺點也是業(yè)界亟待克服的難題。

實用新型內(nèi)容有鑒于此，本實用新型的目的在于提供一種長晶爐加熱裝置。為了達(dá)成上述目的，本實用新型提供一種長晶爐加熱裝置，所述長晶爐加熱裝置在其爐體熱場的坩堝外緣環(huán)設(shè)有至少一層的加熱元件，且所述加熱元件呈縱橫向網(wǎng)狀交叉設(shè)置。作為優(yōu)選方案，其中所述加熱元件為至少兩層時，各層加熱元件的高度由內(nèi)層向外層遞增。作為優(yōu)選方案，其中所述加熱元件為由耐高溫金屬構(gòu)成的元件。作為優(yōu)選方案，其中所述加熱元件的外緣環(huán)設(shè)有相對于坩堝外形設(shè)置而由導(dǎo)熱耐火材料構(gòu)成的導(dǎo)熱層。本實用新型所提供的長晶爐加熱裝置，所述各層加熱元件高度由內(nèi)層向外層遞增，以提供坩堝更集中及更精確的加熱溫度；所述加熱元件為耐高溫金屬構(gòu)成，以提供長晶爐所需高溫；所述加熱元件外緣設(shè)有相對于坩堝外形設(shè)置，由導(dǎo)熱耐火材料構(gòu)成的導(dǎo)熱層， 以環(huán)設(shè)于坩堝外緣，而構(gòu)成發(fā)熱體，發(fā)熱體內(nèi)緣形成加熱空間，發(fā)熱元件對導(dǎo)熱層加熱，而令發(fā)熱體發(fā)熱，具有避免加熱元件碰撞損壞及能控制坩堝受熱溫度的功效。

圖1為本實用新型實施例的立體圖；圖2為本實用新型實施例的剖面圖；圖3為本實用新型實施例的發(fā)熱體剖面圖。主要元件符號說明坩堝-1;加熱元件-2 ；導(dǎo)熱層-21 ；發(fā)熱體-22 ；加熱空間_23。
具體實施方式
為達(dá)成本上述的各項目的以及功效，下面將結(jié)合實施例和附圖說明如后，使得本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員根據(jù)以下所述能夠?qū)嵤┍緦嵱眯滦汀Ｊ紫?，請參閱圖1所示，由圖可知本實用新型主要是在其爐體熱場的坩堝1外緣環(huán)設(shè)至少一層的加熱元件2 (圖1實施例為三層加熱元件2)，加熱元件2呈縱橫向網(wǎng)狀交叉設(shè)置，請參閱圖2所示，所述加熱元件2為至少兩層時，各層加熱元件2高度由內(nèi)層向外層遞增(圖2實施例為七層加熱元件2，各層加熱元件2高度由內(nèi)層向外層遞增)，如此借以提供坩堝1更集中及更精確的加熱溫度。本實用新型所述加熱元件2為耐高溫金屬構(gòu)成，以提供長晶爐長晶時所需的高溫環(huán)境。請參閱圖3所示，本實用新型所述加熱元件2外緣設(shè)有相對于坩堝1外形設(shè)置而由導(dǎo)熱耐火材料構(gòu)成的導(dǎo)熱層21，以環(huán)設(shè)于坩堝1外緣而構(gòu)成發(fā)熱體22，發(fā)熱體22內(nèi)緣為加熱空間23，由于加熱元件2對導(dǎo)熱層21加熱，導(dǎo)熱層21吸收加熱元件2的熱，再均勻地釋放出來，即可使發(fā)熱體22均勻發(fā)熱，具有避免加熱元件2碰撞損壞及能控制坩堝1受熱溫度的功效。如此即可達(dá)到本實用新型的設(shè)計目的。以上所述，僅為本實用新型的較佳實施例，并非用以限制本實用新型的范圍，故舉凡本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員運用本實用新型說明書及權(quán)利要求書所作的等效結(jié)構(gòu)變化，皆應(yīng)同理應(yīng)包括于本實用新型的專利保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種長晶爐加熱裝置，其特征在于，所述長晶爐加熱裝置在其爐體熱場的坩堝外緣環(huán)設(shè)有至少一層的加熱元件，且所述加熱元件呈縱橫向網(wǎng)狀交叉設(shè)置。
2.如權(quán)利要求1所述的長晶爐加熱裝置，其特征在于，所述加熱元件為至少兩層時，各層加熱元件的高度由內(nèi)層向外層遞增。
3.如權(quán)利要求1所述的長晶爐加熱裝置，其特征在于，所述加熱元件為由耐高溫金屬構(gòu)成的元件。
4.如權(quán)利要求1所述的長晶爐加熱裝置，其特征在于，所述加熱元件的外緣環(huán)設(shè)有相對于坩堝外形設(shè)置而由導(dǎo)熱耐火材料構(gòu)成的導(dǎo)熱層。
專利摘要本實用新型涉及一種長晶爐加熱裝置。所述長晶爐加熱裝置在其爐體熱場的坩堝外緣環(huán)設(shè)有至少二層的加熱元件，且所述加熱元件呈縱橫向網(wǎng)狀交叉設(shè)置。本實用新型所提供的長晶爐加熱裝置，所述加熱元件為至少兩層時，各層加熱元件高度由內(nèi)層向外層遞增，以提供坩堝更集中及更精確的加熱溫度；所述加熱元件為耐高溫金屬構(gòu)成，以提供長晶爐所需高溫；所述加熱元件外緣設(shè)有相對于坩堝外形設(shè)置，由導(dǎo)熱耐火材料構(gòu)成的導(dǎo)熱層，以環(huán)設(shè)于坩堝外緣，而構(gòu)成發(fā)熱體，發(fā)熱體內(nèi)緣形成加熱空間，發(fā)熱元件對導(dǎo)熱層加熱，而令發(fā)熱體發(fā)熱，具有避免加熱元件碰撞損壞及能控制坩堝受熱溫度的功效。
文檔編號C30B35/00GK202297877SQ20112035853
公開日2012年7月4日 申請日期2011年9月22日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月22日
發(fā)明者莊育豐 申請人:莊育豐