一种适用于蓝宝石单晶生长用组合结构籽晶与籽晶夹具的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种蓝宝石晶体生长过程中的籽晶与籽晶夹具，特别涉及组合结构籽晶及组合籽晶夹具。
【背景技术】
[0002]蓝宝石晶体生长采用的常规方法主要有两种:柴氏拉晶法(Czochralski method,简称CZ法)和凯氏长晶法(Kyropoulos method，简称KY法，即泡生法)。其中，泡生法是目前生长制备大直径、高质量、无色蓝宝石使用较为广泛的方法:
[0003](I)将纯净的原料放人坩祸内，坩祸上方装有可旋转和升降的提拉杆，杆的下端有一个蓝宝石籽晶夹头，在其上装有一根定向的无色透明蓝宝石籽晶；
[0004](2)将原料加热至熔融态，降低提拉杆，将籽晶插入熔融态原料中；
[0005](3)控制熔融态原料液面温度，保证液面温度略高于熔点，熔去少量籽晶表面保证晶体在无杂质洁净的籽晶表面生长；
[0006](4)在实现籽晶和熔融态原料充分浸润后，降低温度，控制液面温度处于熔点，缓慢向上提拉和转动籽晶杆，同时控制提拉速率和转速，晶体逐渐长大；
[0007](5)控制调节加热功率，使液面温度等于熔点，实现蓝宝石晶体生长的缩颈一扩肩一等径生长一收尾全过程。
[0008]在蓝宝石生长过程中，引晶是非常重要的环节，引晶所需要的籽晶以及籽晶夹头是非常重要的部件，籽晶与籽晶夹头的连接是非常关键的步骤，在固定籽晶夹头时要确保籽晶在生长过程中不会发生掉落以及断裂，以确保蓝宝石晶体的顺利生长。
[0009]目前，蓝宝石生产厂家基本采用的是方形籽晶及方形夹头，在使用过程中存在工艺复杂，人的劳动强度大等问题;在蓝宝石生长过程中存在籽晶断裂影响蓝宝石晶体生长过程等问题。
【发明内容】
[0010]本发明的目的是提供一种蓝宝石引晶籽晶及籽晶夹头，以实现降低人工劳动强度，提高生产效率;本发明的另一个目的是提供一种固定籽晶方法，以降低籽晶断裂引起的损失;增大籽晶与夹头的接触面积，解决结晶潜热的释放，降低引晶的难度。
[0011 ]为解决上述技术问题，本发明提供下述方案:
[0012]—种适用于蓝宝石单晶生长用组合结构籽晶与籽晶夹具，其特征在于，包括:组合结构籽晶和组合籽晶夹头装置，所述组合结构籽晶包括:小直径圆柱体部分1、锥形连接体部分2和大直径圆柱体部分3，小直径圆柱体部分I和所述大直径圆柱体部分3通过所述锥形连接体部分2连接，所述夹头装置包括空心套筒4、半圆形夹片7、圆柱体连接杆5;所述半圆形夹片镶嵌在所述空心套筒4中；所述圆柱体连接杆5通过螺纹与所述空心套筒4连接;所述组合结构籽晶穿过所述空心套筒4由所述半圆形夹片7与所述连接杆固定5。
[0013]优选的，其特征在于，所述小直径圆柱体部分I的直径为10?30mm，所述大直径圆柱体部分3的直径为15?50mm。
[0014]优选的，所述半圆形夹片7具有两片，所述半圆形夹片7的厚度为2?7mm，所述半圆形夹片7的曲率为0.01?0.1。
[0015]优选的，所述空心套筒4是周壁内侧为螺纹结构，所述套筒壁厚4?10_，所述套筒为空心圆柱体结构，所述螺纹深度为I?3mm，所述螺纹在所述周壁内侧上的长度为15?30mm ο
[0016]优选的，所述圆柱体连接杆5是一种具有底端外螺纹与顶端空心内螺纹组合型圆柱体结构，所述底端外螺纹深度为I?5mm，所述底端外螺纹长度为15?30mm，所述顶端空心心内螺纹深度为I?3_，所述顶端空心内螺纹与所述连接杆外壁距离为4?10_。
[0017]优选的，所述组合籽晶夹头装置由钨、钼、铱合金材料制成。
[0018]本发明的有益效果是:
[0019]组合结构籽晶及组合夹头装置通过结构上的配合设计，在使用时减少人工劳动强度，节省安装籽晶时间，可有效提高籽晶与夹头配合角度的精度，避免籽晶断裂影响蓝宝石生长。特别的，本实用新型发明的组合结构籽晶及组合夹头装置，部件少，结构简单，操作处理简单，使用非常方便。增大了籽晶与夹头的接触面积，解决结晶潜热的释放，降低引晶的难度，提高长晶的成功率。使用前，只需对夹片进行简单预处理，将与籽晶接触的部位加工为与籽晶接触无间隙，籽晶底端部略高或略低于夹片都不会影响使用效果。长晶完成，待籽晶冷却后，籽晶可直接从套筒中取出，非常方便。
【附图说明】
[0020]图1是本发明组合结构籽晶立体图；
[0021]图2是本发明组合籽晶夹具安装籽晶轴向剖视图。
【具体实施方式】
[0022]参见图1描述本发明的组合结构籽晶，本发明组合结构籽晶为具有小直径圆柱体部分1、锥形连接体部分2和大直径圆柱体3的组合体结构，小直径圆柱体部分1、锥形连接体部分2和大直径圆柱体3的轴线同轴。
[0023]具体的，图1示出了小直径圆柱体部分1、锥形连接体部分2和大直径圆柱体3的横截面为圆形的立体结构，锥形连接体2下部横截面的直径与小直径圆柱体部分I横截面的直径大小相同，锥形连接体部分2上部横截面的直径与大直径圆柱体3横截面的直径大小相同，大直径圆柱体3横截面的直径大于小直径圆柱体部分I横截面的直径。相比于现有技术中的籽晶，本发明籽晶在与籽晶夹头连接时，只需要夹头支撑起籽晶锥形连接体2即可，无需其它诸如缺口式的固定结构，故本发明籽晶不易断裂且可与籽晶夹头更加牢固的连接，结合以下对本发明的籽晶夹头装置的描述可以更加容易理解。
[0024]该实施例中，组合结构籽晶为机加工制成的一体结构件，这可保证籽晶的承重能力和抗拉水平。例如，籽晶可通过磨床、切削机床等加工制成，其中，籽晶的材质采用纯度为4N以上的蓝宝石单晶体材料。
[0025]参见图2，描述本发明的组合籽晶夹头安装籽晶轴向剖视图，本发明组合籽晶夹头为具有空心套筒4、圆柱体连接杆5、夹片7的组合结构件。
[0026]本实用新型在使用时，首先将半圆形夹片7沿着空心套筒4的内壁放入，其次将组合结构籽晶穿过空心套筒4，组合结构籽晶锥形连接体部分2由夹片7固定支撑，最后将圆柱体连接杆5通过外螺纹与空心套筒内螺纹连接固定组合结构籽晶大直径圆柱体3。
[0027]另外，本发明圆柱体连接杆5通过空心内螺纹6与籽晶杆进行连接。
[0028]以上所述仅为本发明的优选实例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均因包含在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1.一种适用于蓝宝石单晶生长用组合结构籽晶与籽晶夹具，其特征在于，包括:组合结构籽晶和组合籽晶夹头装置，所述组合结构籽晶包括:小直径圆柱体部分(1)、锥形连接体部分(2)和大直径圆柱体部分(3)，小直径圆柱体部分(I)和所述大直径圆柱体部分(3)通过所述锥形连接体部分(2)连接，所述夹头装置包括空心套筒(4)、半圆形夹片(7)、圆柱体连接杆(5);所述半圆形夹片镶嵌在所述空心套筒(4)中；所述圆柱体连接杆(5)通过螺纹与所述空心套筒(4)连接;所述组合结构籽晶穿过所述空心套筒(4)由所述半圆形夹片(7)与所述连接杆(5)固定。2.根据权利要求1所述的一种适用于蓝宝石单晶生长用组合结构籽晶与籽晶夹具，其特征在于，所述小直径圆柱体部分(I)的直径为10?30mm，所述大直径圆柱体部分(3)的直径为15?50mm。3.根据权利要求1所述的一种适用于蓝宝石单晶生长用组合结构籽晶与籽晶夹具，其特征在于，所述半圆形夹片(7)具有两片，所述半圆形夹片(7)的厚度为2?7mm，所述半圆形夹片(7)的曲率为0.01?0.1。4.根据权利要求1所述的一种适用于蓝宝石单晶生长用组合结构籽晶与籽晶夹具，其特征在于，所述空心套筒(4)是周壁内侧为螺纹结构，所述套筒壁厚4?10mm，所述套筒为空心圆柱体结构，所述螺纹深度为I?3_，所述螺纹在所述周壁内侧上的长度为15?30_。5.根据权利要求1所述的一种适用于蓝宝石单晶生长用组合结构籽晶与籽晶夹具，其特征在于，所述圆柱体连接杆(5)是一种具有底端外螺纹与顶端空心内螺纹组合型圆柱体结构，所述底端外螺纹深度为I?5mm，所述底端外螺纹长度为15?30mm，所述顶端空心心内螺纹深度为I?3mm，所述顶端空心内螺纹与所述连接杆外壁距离为4?10mm。
【专利摘要】本实用新型公开了一种人工生长蓝宝石晶体的新型籽晶以及相应的籽晶夹具装置，包括：组合结构籽晶，所述组合结构籽晶包括小直径圆柱体部分，锥形连接体部分，大直径圆柱体；组合夹头装置，所述组合夹头装置包括空心套筒、半圆形夹片、圆柱体连接杆；所述半圆形夹片镶嵌在所述空心套筒中；所述圆柱体连接杆通过螺纹与所述空心套筒连接；所述组合籽晶穿过所述空心套筒由所述夹片与所述圆柱体连接杆固定。本实用新型组合结构籽晶与组合籽晶夹具结构简单，通过夹片与连接杆固定保证籽晶的稳定性，简单易行省时省力，增大籽晶的导热面积，提高热传导能力，降低引晶难度。
【IPC分类】C30B17/00, C30B15/32
【公开号】CN205258654
【申请号】CN201520940647
【发明人】张吉, 段斌斌, 康森, 王国强, 孙亚雄, 常慧
【申请人】天通银厦新材料有限公司
【公开日】2016年5月25日
【申请日】2015年11月23日