專(zhuān)利名稱(chēng)：一種藍(lán)寶石晶體的生長(zhǎng)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及藍(lán)寶石晶體制作技術(shù)領(lǐng)域，尤其指一種藍(lán)寶石晶體的生長(zhǎng)方法。
背景技術(shù)：
藍(lán)寶石是一種氧化鋁的單晶，又稱(chēng)為剛玉。藍(lán)寶石晶體具有優(yōu)異的光學(xué)性能，機(jī)械性能和化學(xué)穩(wěn)定性，強(qiáng)度高、硬度大，耐沖刷，可在接近2000度的高溫條件下工作，因而被廣泛的應(yīng)用于紅外軍事裝置，衛(wèi)星空間技術(shù)，高強(qiáng)度激光的窗口材料。藍(lán)寶石晶體獨(dú)特的晶格結(jié)構(gòu)，優(yōu)異的力學(xué)性能、良好的熱學(xué)性能使其成為實(shí)際應(yīng)用的半導(dǎo)體發(fā)光二極管，大規(guī)模集成電路SOI和SOS及超導(dǎo)納米結(jié)構(gòu)薄膜等最為理想的襯底材料。故藍(lán)寶石晶體的生長(zhǎng)方法成為行業(yè)研究探索的熱點(diǎn)，現(xiàn)大致有如下幾種方法火焰融熔法是利用氫氣、氧氣燃燒高溫火炬，將從上而下掉落的氧化鋁粉融化，·液融滴在盤(pán)承接的晶體上而固化，有如鐘乳石洞內(nèi)的石筍般長(zhǎng)大。用此種方法生長(zhǎng)成的藍(lán)寶石晶體，直徑可達(dá)3厘米，但其內(nèi)含有氣泡及未融化的氧化鋁粉等。助熔法是利用助熔劑，如氧化鉛，氟化鋁以及氟化鈉等，將氧化鋁在2050度以下熔解，再經(jīng)由液體慢慢冷卻，過(guò)飽和析出。此種方法目前還處在實(shí)驗(yàn)階段，尚不成熟，有適應(yīng)產(chǎn)業(yè)化。熱梯度化是以定向晶體誘導(dǎo)的熔體單晶體方法，此種方法在生長(zhǎng)過(guò)程中存在鑰污染,其雜質(zhì)主要由原材料引入。由此可見(jiàn)，上述幾種方法均不同程度存在缺陷和不足，位錯(cuò)密度、光學(xué)透過(guò)率以及光學(xué)均勻性等指標(biāo)均難達(dá)到要求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針的目的在于提供一種藍(lán)寶石晶體的生長(zhǎng)方法，以克服現(xiàn)有生長(zhǎng)方法所得產(chǎn)品存在的不足和缺陷。為了實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明提供以下技術(shù)方案本發(fā)明所述的一種藍(lán)寶石晶體的生長(zhǎng)方法，其依次包括如下步驟(I)將坩堝置于晶體生長(zhǎng)爐內(nèi)，使坩堝中心與晶體生長(zhǎng)爐的感應(yīng)線圈的幾何中心重合；將模具置于坩堝內(nèi)，使模具中心與坩堝中心重合； (2)將高純氧化鋁粉末置于坩堝內(nèi)；(3)密封晶體生長(zhǎng)爐，抽真空；(4)向晶體生長(zhǎng)爐內(nèi)充入高純氬氣；(5)通過(guò)感應(yīng)線圈加熱，使高純氧化鋁粉末全部融化；(6)緩慢向下移動(dòng)拉晶桿，直至拉晶桿與模具內(nèi)高純氧化鋁液體接觸后停止；(7)向上提拉拉晶桿，得成品。其中，所述步驟(I)中模具為多腔模具，模具的腔數(shù)為兩個(gè)或兩個(gè)以上。其中，所述步驟⑴中的坩堝為鑰坩堝、鎢坩堝或合金坩堝；所述步驟⑴中的模具為鑰模具、鎢模具或合金模具。其中，所述步驟(2)中所述高純氧化鋁粉末為99. 9%以上。其中，所述步驟(3)中所述真空的真空度為l_3*10_3Pa。其中，所述步驟(4)中充入高純氬氣后的壓力為O. 001-0. 05MPa。其中，所述步驟(6)中所述拉晶桿與氧化鋁液體接觸后停止時(shí)間為10-30分鐘。其中，所述步驟(6)中所述 拉晶桿的提拉迅速為l_60mm/hr。本發(fā)明的有益效果為通過(guò)本發(fā)明所述生長(zhǎng)方法所得產(chǎn)品，其位錯(cuò)密度、光學(xué)透過(guò)率以及光學(xué)均勻性等指標(biāo)均優(yōu)于現(xiàn)有技術(shù)方法所得產(chǎn)品。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)描述。實(shí)施例I將坩堝置于晶體生長(zhǎng)爐內(nèi)，使坩堝中心與晶體生長(zhǎng)爐的感應(yīng)線圈的幾何中心重合；將一個(gè)兩腔模具置于坩堝內(nèi)，使模具中心與坩堝中心重合。將純度為99. 9%氧化鋁粉末置于坩堝內(nèi)；密封晶體生長(zhǎng)爐，抽真空，真空度為l*10_3Pa，后向晶體生長(zhǎng)爐內(nèi)充入高純氬氣，使晶體生長(zhǎng)爐內(nèi)壓力保持在O. OOlMPa;通過(guò)感應(yīng)線圈加熱，使高純氧化鋁粉末全部融化；緩慢向下移動(dòng)拉晶桿，直至拉晶桿與模具內(nèi)高純氧化鋁液體接觸后停止；以lmm/hr向上提拉拉晶桿，慢慢冷卻得成品。因本發(fā)明所用模具為兩腔模具，即可同時(shí)生長(zhǎng)兩塊晶片。經(jīng)檢測(cè)，本發(fā)明方法所得成品的各項(xiàng)指標(biāo)如下位錯(cuò)密度D < 5* IO3CnT2 ； 光學(xué)透過(guò)率紫外O. 3um波段T > 80 %，O. 4_4um波段T > 87 % ;光學(xué)均勻性Λη彡8*1(Γ5。實(shí)施例2將坩堝置于晶體生長(zhǎng)爐內(nèi)，使坩堝中心與晶體生長(zhǎng)爐的感應(yīng)線圈的幾何中心重合；將一個(gè)三腔模具置于坩堝內(nèi)，使模具中心與坩堝中心重合。將純度為99. 99%氧化鋁粉末置于坩堝內(nèi)；密封晶體生長(zhǎng)爐，抽真空，真空度為2*10_3Pa，后向晶體生長(zhǎng)爐內(nèi)充入高純氬氣，使晶體生長(zhǎng)爐內(nèi)壓力保持在O. 02MPa ;通過(guò)感應(yīng)線圈加熱，使高純氧化鋁粉末全部融化；緩慢向下移動(dòng)拉晶桿，直至拉晶桿與模具內(nèi)高純氧化鋁液體接觸后停止；以30mm/hr向上提拉拉晶桿，慢慢冷卻得成品。因本發(fā)明所用模具為三腔模具，即可同時(shí)生長(zhǎng)三塊晶片。經(jīng)檢測(cè)，本發(fā)明方法所得成品的各項(xiàng)指標(biāo)如下位錯(cuò)密度D < 4. 8* IO3CnT2,光學(xué)透過(guò)率紫外O. 3um波段T > 83 %，O. 4_4um波段T > 88 % ;光學(xué)均勻性Λη彡7· 9*1(Γ5。實(shí)施例3將坩堝置于晶體生長(zhǎng)爐內(nèi)，使坩堝中心與晶體生長(zhǎng)爐的感應(yīng)線圈的幾何中心重合；將一個(gè)三腔模具置于坩堝內(nèi)，使模具中心與坩堝中心重合。將純度為99. 999%氧化鋁粉末置于坩堝內(nèi)；密封晶體生長(zhǎng)爐，抽真空，真空度為3*10_3Pa，后向晶體生長(zhǎng)爐內(nèi)充入高純氬氣，使晶體生長(zhǎng)爐內(nèi)壓力保持在O. 05MPa;通過(guò)感應(yīng)線圈加熱，使高純氧化鋁粉末全部融化；緩慢向下移動(dòng)拉晶桿，直至拉晶桿與模具內(nèi)高純氧化鋁液體接觸后停止；以60mm/hr向上提拉拉晶桿，慢慢冷卻得成品。因本發(fā)明所用模具為三腔模具，即可同時(shí)生長(zhǎng)三塊晶片。經(jīng)檢測(cè)，本發(fā)明方法所得成品的各項(xiàng)指標(biāo)如下位錯(cuò)密度D < 4. 7* 103cnT2，光學(xué)透過(guò)率紫外O. 3um波段T > 85 %，O. 4_4um波段T > 89 % ;光學(xué)均勻性Λη彡7· 7*1(Γ5。以上僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤(rùn)飾，這些改進(jìn)和潤(rùn)飾也應(yīng)視為·本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.ー種藍(lán)寶石晶體的生長(zhǎng)方法，其特征在于，其依次包括如下步驟 (1)將坩堝置于晶體生長(zhǎng)爐內(nèi)，使坩堝中心與晶體生長(zhǎng)爐的感應(yīng)線圈的幾何中心重合；將模具置于坩堝內(nèi)，使模具中心與坩堝中心重合； (2)將高純氧化鋁粉末置于坩堝內(nèi)； (3)密封晶體生長(zhǎng)爐，抽真空； (4)向晶體生長(zhǎng)爐內(nèi)充入高純氬氣； (5)通過(guò)感應(yīng)線圈加熱，使高純氧化鋁粉末全部融化； (6)緩慢向下移動(dòng)拉晶桿，直至拉晶桿與模具內(nèi)高純氧化鋁液體接觸后停止； (7)向上提拉拉晶桿，得成品。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的生長(zhǎng)方法，其特征在干所述步驟(I)中模具為多腔模具，模具的腔數(shù)為兩個(gè)或兩個(gè)以上。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的生長(zhǎng)方法，其特征在于所述步驟(I)中的坩堝為鑰坩堝、鎢坩堝或合金坩堝；所述步驟(I)中的模具為鑰模具、鎢模具或合金模具。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的制作方法，其特征在干所述步驟(2)中所述高純氧化鋁粉末為99. 9%以上。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的生長(zhǎng)方法，其特征在于所述步驟(3)中所述真空的真空度為ト3*10，a。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的生長(zhǎng)方法，其特征在干所述步驟(4)中充入高純氬氣后的壓カ為 0. 001-0. 05MPa。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的生長(zhǎng)方法，其特征在干所述步驟出)中所述拉晶桿與氧化招液體接觸后停止時(shí)間為10-30分鐘。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的生長(zhǎng)方法，其特征在于所述步驟出)中所述拉晶桿的提拉迅速為 l-60mm/hr。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種藍(lán)寶石晶體的生長(zhǎng)方法，涉及藍(lán)寶石晶體制作技術(shù)領(lǐng)域，包括如下步驟(1)將坩堝置于晶體生長(zhǎng)爐內(nèi)，使坩堝中心與晶體生長(zhǎng)爐的感應(yīng)線圈的幾何中心重合；將模具置于坩堝內(nèi)，使模具中心與坩堝中心重合；(2)將高純氧化鋁粉末置于坩堝內(nèi)；(3)密封晶體生長(zhǎng)爐，抽真空；(4)向晶體生長(zhǎng)爐內(nèi)充入高純氬氣；(5)通過(guò)感應(yīng)線圈加熱，使高純氧化鋁粉末全部融化；(6)緩慢向下移動(dòng)拉晶桿，直至拉晶桿與模具內(nèi)高純氧化鋁液體接觸后停止；(7)向上提拉拉晶桿，得成品。通過(guò)本發(fā)明所述生長(zhǎng)方法所得產(chǎn)品，其位錯(cuò)密度、光學(xué)透過(guò)率以及光學(xué)均勻性等指標(biāo)均優(yōu)于現(xiàn)有技術(shù)方法所得產(chǎn)品。
文檔編號(hào)C30B29/20GK102787352SQ20121018261
公開(kāi)日2012年11月21日 申請(qǐng)日期2012年5月31日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月31日
發(fā)明者俞后法 申請(qǐng)人:俞后法