层11上。
[0037]所述第一顶部隔热屏8和底部隔热屏10均整体呈圆环状，二者分别由多层同心圆环堆叠构成。
[0038]进一步，所述底部隔热屏10的顶端面上设置有由钨制成的、整体呈圆环状的底部反射屏18,所述底部反射屏18位于所述坩埚3的下方，并且所述底部反射屏18的顶端面经过抛光处理成镜面，以用于反射热辐射，这样可以更好地加热坩埚3。
[0039]进一步，所述第一顶部隔热屏8位于所述上部加热器4的上方，其底端面上安装有第二顶部隔热屏20,所述第二顶部隔热屏20位于所述上部加热器4的内腔，所述第二顶部隔热屏20的底端面安装有由钨制成的、整体呈圆环状的顶部反射屏7,所述顶部反射屏7的底端面经过抛光处理成镜面，以用于反射热辐射，这样可以更好地加热坩埚3。
[0040]进一步，所述侧隔热屏16和侧反射屏19共同支撑有第三顶部隔热屏9,所述第三顶部隔热屏9整体呈圆环状，其由多层同心圆环堆叠构成并且其内径大于所述第一顶部隔热屏8的外径。
[0041]进一步，所述籽晶杆14的中心与坩埚3的中心重合，以使凝固过程中蓝宝石单晶锭2的中心与坩埚3的中心重合。籽晶杆14可以按一定速率沿对称中心旋转，同时可以实现一定范围内的平移，以校正籽晶1位置，使其对称中心始终与坩埚3中心重合。冷却阶段，可以适当的旋转籽晶杆14避免晶体表面因局部受热不均匀导致开裂。
[0042]进一步，所述上部加热器4与下部加热器5的高度比为0.6:1?0.7:1，通过数值模拟发现，该高度比便于精确调控蓝宝石晶锭顶部周围热场分布。
[0043]进一步，所述第一顶部隔热屏8外径大于所述上部加热器4的外径，以用于削弱上部加热器4热损耗。
[0044]作为本实用新型的改进，所述第一顶部隔热屏8由5?7片厚度为1mm的钼片堆叠而成，钼片间距为8?11mm ;其置于上部加热器4上方15?25mm处；所述第一顶部隔热屏8的对称中心与籽晶杆14对称中心重合，二者且保留5?10mm间距，以便于籽晶杆14沿炉体13的径向平移，确保籽晶置于坩埚中心。
[0045]作为本实用新型的改进，所述顶部反射屏7由3?5片厚度为1mm，间距为5?8mm的妈片构成；所述第二顶部隔热屏20由7?10片厚度为2mm，间距为4?6mm的钼片构成；顶部反射屏7置于第二顶部隔热屏20下方5?10mm处；所述顶部反射屏7的顶端面与加热器顶端面齐平，且顶部反射屏7的内径与第二顶部隔热屏20相同；顶部反射屏7置于第二顶部隔热屏20下方以用于降低第二顶部隔热屏20的温度，进而减少第二顶部隔热屏20内杂质的挥发，同时由于第二顶部隔热屏20热稳定性能好，能够有效提高第二隔热屏整体使用寿命进而降低生产成本；另外，顶部反射屏7最下面一层钨底部保温层底端面进行抛光处理形成镜面，用于增强镜面反射效应，减少热辐射透过隔热屏而散失，进一步增强隔热屏保温效果。
[0046]作为本实用新型的改进，所述第三顶部隔热屏9由6?8层厚度为2mm的钼片构成，钼片间距为4?6mm ;侧隔热屏16由9?12层厚度为2mm，间距为4?6mm的钼片构成；侧反射屏由3?4层厚度为1.5mm、间距为5?8mm妈片构成；钼片与妈片间距为4?6mm ;最内层妈隔热片外表面进行抛光处理。
[0047]作为本实用新型的改进，所述底部隔热屏10由11?13层厚度为2mm间距为5?7mm的钼片构成；底部反射屏18由3?4层厚度为1mm、间距为4?6mm的妈片构成；底部隔热屏10和底部反射屏18均不与支架12、侧反射屏19接触，且保留2?5mm空隙，不仅可以避免因高温热膨胀导致的系统结构不稳定，还可以削弱底部隔热屏10和底部反射屏18与支架12之间的换热，进而增强底部保温性能。
[0048]作为本实用新型的改进，所述上部加热器4、下部加热器5和底部加热器6共同构成对坩埚3进行加热的加热器；分段加热器便于功率灵活调控，为晶体生长提供优良的热场环境。加热器为钨材料电阻加热器；上部加热器4与下部加热器5沿竖直方向对齐，间距优选为20mm，体积比优选为0.635:1 ;上部加热器4外径小于顶部隔热屏外径，外径差为3?5mm，用于削弱上部加热器4热损耗。底部加热器6呈圆盘状，底面与下部加热器5保持相同高度，距离支架12为10?12_ ;计算表明，底部加热器6功率不变，与支架保留10?12_间隔有助于等径生长过程降低凝固界面的凸度，使蓝宝石单晶锭2更好地生长。
[0049]作为本实用新型的改进，底部氧化锆保温层11的厚度为45?55mm，其置于炉体13内底部和侧隔热屏16之间，与支架12保留3?5mm间距，用于避免因不同的热膨胀而导致隔热块开裂。
[0050]作为本实用新型的改进，所述第三顶部隔热屏9、侧隔热屏16和底部保温层11均与所述炉体13的内壁存在间距。
[0051]本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
【主权项】
1.一种泡生法蓝宝石晶体生长炉，其特征在于:包括炉体、坩埚、炉盖和籽晶杆，其中所述炉体为底端封闭的筒体，所述炉体内设有圆筒状的侧隔热屏，炉体内底部设置有底部保温层和支架，所述底部保温层的顶部放置有底部隔热屏，所述支架上放置所述坩埚，所述坩埚位于所述底部隔热屏上方；所述炉盖底面设置有第一顶部隔热屏，籽晶杆的下端穿过所述炉盖和所述第一顶部隔热屏后伸入所述坩埚内，并且所述籽晶杆内设置有第一循环水道，以用于通入冷却水对籽晶杆进彳丁冷却；围绕所述坩埚安装有侧加热器，所述侧加热器包括上下设置的上部加热器和下部加热器并且二者均为圆筒形，所述上部加热器与所述下部加热器之间存在间距，也即二者独立进行加热；所述炉体内还设置有底部加热器；所述底部加热器设置于所述坩埚的下方并与所述坩埚存在间距，其与所述下部加热器之间存在间距，也即二者独立进行加热；所述侧隔热屏由多层同轴圆筒嵌套构成，其中，内径最小的圆筒的内壁上套装有由钨制成的、整体呈圆筒状的侧反射屏；所述侧反射屏的内壁经过抛光处理成镜面，以用于反射热辐射，其下端抵接在所述底部保温层上。所述第一顶部隔热屏和底部隔热屏均整体呈圆环状，二者分别由多层同心圆环堆叠构成。2.根据权利要求1所述的一种泡生法蓝宝石晶体生长炉，其特征在于，所述底部隔热屏的顶端面上设置有由钨制成的、整体呈圆环状的底部反射屏，所述底部反射屏位于所述坩埚的下方，并且所述底部反射屏的顶端面经过抛光处理成镜面，以用于反射热辐射。3.根据权利要求1所述的一种泡生法蓝宝石晶体生长炉，其特征在于，所述第一顶部隔热屏位于所述上部加热器的上方，其底端面上安装有第二顶部隔热屏，所述第二顶部隔热屏位于所述上部加热器的内腔，并且所述第二顶部隔热屏的底端面安装有由钨制成的、整体呈圆环状的顶部反射屏，所述顶部反射屏的底端面经过抛光处理成镜面，以用于反射热辐射。4.根据权利要求1所述的一种泡生法蓝宝石晶体生长炉，其特征在于，所述侧隔热屏和侧反射屏共同支撑有第三顶部隔热屏，所述第三顶部隔热屏整体呈圆环状，其由多层同心圆环堆叠构成并且其内径大于所述第一顶部隔热屏的外径。5.根据权利要求1所述的一种泡生法蓝宝石晶体生长炉，其特征在于，所述炉体内设置有第二循环水道，以用对所述炉体进行冷却。6.根据权利要求1所述的一种泡生法蓝宝石晶体生长炉，其特征在于，所述籽晶杆的中心线与坩埚的中心线重合。7.根据权利要求1所述的一种泡生法蓝宝石晶体生长炉，其特征在于，所述上部加热器与下部加热器的高度比为〇.6:1?0.7:1。8.根据权利要求1所述的一种泡生法蓝宝石晶体生长炉，其特征在于，所述第一顶部隔热屏外径大于所述上部加热器的外径，以用于削弱上部加热器的热损耗。
【专利摘要】本实用新型公开了一种泡生法蓝宝石晶体生长炉，包括炉体、坩埚、炉盖和籽晶杆，所述炉体为底端封闭的筒体，所述炉体内设有圆筒状的侧隔热屏，炉体内底部设置有底部保温层和支架，所述底部保温层的顶部放置有底部反射屏，所述支架上放置所述坩埚，所述坩埚位于所述底部反射屏上方；所述炉盖底面设置有第一顶部隔热屏；围绕所述坩埚安装有侧加热器；所述炉体内还设置有底部加热器。本实用新型通过对加热器结构设计、隔热屏布置改进及其表面处理不仅能够灵活调控加热器功率为晶体生长提供良好的热场环境，提高晶体质量，而且还能显著地强化隔热系统保温效果，大大延长隔热屏使用寿命，进而降低蓝宝石晶锭总的生产成本。
【IPC分类】C30B17/00, C30B29/20
【公开号】CN205011859
【申请号】CN201520705873
【发明人】方海生, 王森, 尧青霞, 吕振亚, 罗显刚, 马千里
【申请人】华中科技大学
【公开日】2016年2月3日
【申请日】2015年9月9日