專利名稱：一種用于泡生法藍(lán)寶石晶體爐的內(nèi)層隔熱屏的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于藍(lán)寶石單晶(氧化鋁單晶)生長(zhǎng)設(shè)備領(lǐng)域，具體是ー種用于泡生法藍(lán)寶石晶體爐的內(nèi)層隔熱屏。
背景技術(shù)：
藍(lán)寶石的組成為氧化鋁(Al2O3)，是由三個(gè)氧原子和兩個(gè)鋁原子以共價(jià)鍵型式結(jié)合而成，其晶體結(jié)構(gòu)為六方晶格結(jié)構(gòu)。由于藍(lán)寶石的光學(xué)穿透帶很寬，從近紫外光(190nm)到中紅外線都具有很好的透光性，因此被大量用在光學(xué)元件、紅外裝置、高強(qiáng)度鐳射鏡片材料及光罩材料上，它具有高聲速、耐高溫、抗腐蝕、高硬度、高透光性、熔點(diǎn)高(2045V )等特點(diǎn)，因此常被用來作為光電元件的材料。目前超高亮度白/藍(lán)光LED的品質(zhì)取決于氮化鎵磊晶 (GaN)的材料品質(zhì)，而氣化嫁嘉晶品質(zhì)則與所使用的監(jiān)寶石基板表面加工品質(zhì)息息相關(guān)，監(jiān)寶石單晶C面III- V和II -VI族沉積薄膜之間的晶格常數(shù)失配率小，同時(shí)符合GaN磊晶制程中耐高溫的要求，使得藍(lán)寶石晶片成為制作白/藍(lán)/綠光LED的關(guān)鍵材料，另外大尺寸的藍(lán)寶石晶體還是軍用制導(dǎo)武器最常用的紅外窗ロ材料。但是用于光學(xué)及LED襯底的藍(lán)寶石晶體其應(yīng)カ和缺陷要求極高，是ー種相當(dāng)難加工的材料，盡管半個(gè)多世紀(jì)以來陸續(xù)出現(xiàn)了提拉法、熱交換法、布里奇曼法以及倒模法等藍(lán)寶石生長(zhǎng)技木，目前最成熟的生長(zhǎng)大尺寸、低應(yīng)カ及無缺陷藍(lán)寶石晶體的技術(shù)仍然還是泡生法(或KY法)。泡生法生長(zhǎng)藍(lán)寶石晶體必須要使用可以加熱到其熔點(diǎn)(2050°C)以上的晶體生長(zhǎng)爐。在這ー溫度工作的材料只用鎢、鑰、鈮、鉭、錸，其中鈮、鉭、錸屬稀有金屬價(jià)格異常昂貴，在泡生法藍(lán)寶石晶體爐中除鎢錸的合金絲用于捆綁發(fā)熱體外極少使用。鎢鑰材料則是泡生法藍(lán)寶石晶體爐熱場(chǎng)中最常用的材料。泡生法藍(lán)寶石晶體爐主要由熱場(chǎng)、爐體、提拉旋轉(zhuǎn)裝置、電源、真空以及水循環(huán)系統(tǒng)組成。其中的熱場(chǎng)是整個(gè)晶體爐的核心，其成本占到總成本的70% -80%，熱場(chǎng)由發(fā)熱體與隔熱屏兩部分組成。由于鑰材料在高溫下比鎢材料更易揮發(fā)，因此發(fā)熱體一般都是用鎢材料制作。而隔熱屏的主要作用是使發(fā)熱體產(chǎn)生的熱輻射均勻緩慢的向外的傳遞?？紤]到鑰的密度遠(yuǎn)低于鎢其延展性與加工性能好的多，因此較低溫度下使用的隔熱屏通常都是由鑰材料制作的。目前的內(nèi)層隔熱屏由上下兩部分組成，上下兩部分為兩個(gè)形狀相同的單獨(dú)圓筒，兩部分之間用ー圈鑰片鉚接在一起使用。由于最內(nèi)層的隔熱屏其使用溫度最高，如使用鑰隔熱屏在最多6個(gè)生長(zhǎng)周期后就其中部就會(huì)損壞，上下兩層隔熱屏都必須更換。如選用鎢的隔熱屏，其壽命接近永久，但其成本則高出10倍以上，并且溫場(chǎng)梯度會(huì)受到一定的影響，鎢的內(nèi)層隔熱屏的晶體生長(zhǎng)成品率要低于鑰材料的內(nèi)層隔熱屏。因此鑰的內(nèi)層隔熱屏依然是泡生法藍(lán)寶石晶體爐的首選。但是其消耗速度也是整個(gè)熱場(chǎng)中最快的，這樣會(huì)使每爐藍(lán)寶石生長(zhǎng)的成本增加約4000-5000元，占到總成本的四分之一，如能找到ー種減少鑰材料損耗的方法，就能極大的節(jié)約成本。在目前藍(lán)寶石價(jià)格偏低的市場(chǎng)情況下，一旦得到解決其成本降低帶來的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)是顯而易見的。
發(fā)明內(nèi)容[0004]本實(shí)用新型的目的是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種采用三層隔熱鑰層、結(jié)構(gòu)合理、拆裝方便、鑰材料損耗小的用于泡生法藍(lán)寶石晶體爐的內(nèi)層隔熱屏。本實(shí)用新型的技術(shù)方案如下一種用于泡生法藍(lán)寶石晶體爐的內(nèi)層隔熱屏，其特征在干該隔熱屏由上隔熱層、中隔熱層、下隔熱層三部分組成，上隔熱層、中隔熱層、下隔熱層均由鑰金屬制成，上隔熱層與下隔熱層在晶體爐的低溫區(qū)，中隔熱層在晶體爐的高溫區(qū)，上隔熱層、中隔熱層、下隔熱層之間連接處采用若干鑰片連接，可防止變形，同時(shí)利于三部分的方便拆裝。本實(shí)用新型的內(nèi)層隔熱屏為圓筒形。本實(shí)用新型由于在傳統(tǒng)的雙層內(nèi)隔熱屏基礎(chǔ)上，増加了中隔熱層，其高度占總高度的40%左右，覆蓋了整個(gè)晶體爐中的高溫區(qū)，上下兩層隔熱層工作在低溫區(qū)，從而使上下隔熱層基本不發(fā)生損耗，只需替換易損壞的中隔熱層，保證了上下隔熱層能繼續(xù)使用，因此采用本實(shí)用新型內(nèi)隔熱屏與傳統(tǒng)的雙層內(nèi)隔熱屏相比可節(jié)約60%的成本，可使整個(gè)藍(lán)寶石 生長(zhǎng)成本降低15%。

圖I為本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作ー詳細(xì)闡述。如圖I所示，一種用于泡生法藍(lán)寶石晶體爐的內(nèi)層隔熱屏，隔熱屏由鑰金屬制成，包括上隔熱層I、中隔熱層2、下隔熱層3三層，上隔熱層I與下隔熱層3工作在低溫區(qū)，中隔熱層2高度占隔熱屏總高度的40%左右，覆蓋了整個(gè)晶體爐中的高溫區(qū)，上隔熱層I、中隔熱層2、下隔熱層3之間連接處使用鑰片4連接，可防止變形，還能方便地拆裝。本實(shí)用新型實(shí)施例隔熱屏為圓筒型，圓筒型外徑290-300毫米，厚度I. 5-2. O毫米，高度為850-860毫米，其中上隔熱層I高度200-250毫米，中隔熱層2高度300-400mm，下隔熱層3高度250-350mm。上隔熱層I底部與中隔熱層2頂部相連接處，間隔均勻的焊接了八片長(zhǎng)5-8毫米，寬3-4毫米，厚度為I毫米的鑰片4 ;下隔熱層3頂部與中隔熱層2底部相連接處，間隔均勻的焊接了八片長(zhǎng)5-8毫米，寬3-4毫米，厚度為I毫米的鑰片4。本實(shí)用新型鑰材料在晶體爐的高溫區(qū)會(huì)快速的損耗，長(zhǎng)期使用會(huì)產(chǎn)生破壞，該高溫區(qū)位置在內(nèi)隔熱屏的250毫米-600毫米之間，因此主要發(fā)生損耗的區(qū)域也在這個(gè)區(qū)間，小于250毫米大于600毫米的部分基本沒有損耗，損壞幾率極小，按此標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)三層的內(nèi)隔熱層，將高溫區(qū)集中到中隔熱層，就能使損壞集中在中隔熱層，從而保證其余兩層連續(xù)使用，損耗只有整個(gè)內(nèi)隔熱屏的60%。本實(shí)施例安裝在Nika-L-30型泡生法藍(lán)寶石晶體爐溫場(chǎng)中，經(jīng)過12個(gè)藍(lán)寶石晶體生長(zhǎng)周期的實(shí)驗(yàn)，其中隔熱層發(fā)生了三次損壞，上下隔熱層僅發(fā)生輕微變形未發(fā)現(xiàn)破損，可節(jié)約成本30000元。
權(quán)利要求1.一種用于泡生法藍(lán)寶石晶體爐的內(nèi)層隔熱屏，其特征在于該隔熱屏由上隔熱層、中隔熱層、下隔熱層三部分組成，上隔熱層、中隔熱層、下隔熱層均由鑰金屬制成，上隔熱層與下隔熱層在晶體爐的低溫區(qū)，中隔熱層在晶體爐的高溫區(qū)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的用于泡生法藍(lán)寶石晶體爐的內(nèi)層隔熱屏，其特征在于上隔熱層、中隔熱層、下隔熱層之間連接處采用若干鑰片連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于泡生法藍(lán)寶石晶體爐的內(nèi)層隔熱屏，其特征在于上隔熱層底部與中隔熱層頂部相連接處、下隔熱層頂部與中隔熱層底部相連接處間隔均勻的焊接若干鑰片。
4.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的用于泡生法藍(lán)寶石晶體爐的內(nèi)層隔熱屏，其特征在于中隔熱層高度占總隔熱屏高度的40%左右。
5.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的用于泡生法藍(lán)寶石晶體爐的內(nèi)層隔熱屏，其特征在于所述隔熱屏為圓筒形。
專利摘要本實(shí)用新型屬于藍(lán)寶石單晶生長(zhǎng)設(shè)備領(lǐng)域，具體是一種用于泡生法藍(lán)寶石晶體爐的內(nèi)層隔熱屏，其特征在于該隔熱屏由上隔熱層、中隔熱層、下隔熱層三部分組成，上隔熱層、中隔熱層、下隔熱層均由鉬金屬制成，上隔熱層與下隔熱層在晶體爐的低溫區(qū)，中隔熱層在晶體爐的高溫區(qū)，上隔熱層、中隔熱層、下隔熱層之間連接處使用若干鉬片連接，可防止變形，同時(shí)利于三部分的方便拆裝。本實(shí)用新型由于在傳統(tǒng)的雙層內(nèi)隔熱屏基礎(chǔ)上，增加了中隔熱層，上下兩層隔熱層工作在低溫區(qū)，從而使上下隔熱層基本不發(fā)生損耗，只需替換易損壞的中隔熱層，因此采用本實(shí)用新型內(nèi)隔熱屏與傳統(tǒng)的雙層隔熱屏相比可節(jié)約60％的成本，可使整個(gè)藍(lán)寶石生長(zhǎng)成本降低15％。
文檔編號(hào)C30B17/00GK202595338SQ20122013097
公開日2012年12月12日 申請(qǐng)日期2012年3月30日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月30日
發(fā)明者承剛, 李慶躍, 李凱, 池旭明, 朱衛(wèi)祥, 支俊華, 俞尚東, 陳臻, 褚君尉 申請(qǐng)人:浙江東晶光電科技有限公司