阅读说明：本技术 一种泡生法蓝宝石单晶炉用坩埚盖结构 (Crucible cover structure for sapphire single crystal furnace by kyropoulos method ) 是由 左洪波 杨鑫宏 李铁 马宗羽 于 2020-07-22 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种泡生法蓝宝石单晶炉用坩埚盖结构,该结构整体由圆环钼板、钨板、间隔钼板用的钼螺母、整体通过钼螺栓以及钼丝固定连接,圆环钼板包括至少两层圆形钼片；圆形钼片、钨板中间留有直径不同的同心圆内孔,整体由间隔钼板用的钼螺母、钼螺栓以及钼丝制作的铆钉固定；坩埚盖包括上半部圆环和下半部圆环,上半部圆环外径大于下半部圆环外径,上半部圆环和下半部圆环圆心相同外径不同,同心圆内孔直径从上到下先变小在变大；每层钼片内径尺寸也不相同,坩埚盖的最下层钨板为圆形；每层钼板、钨板之间由钼螺母间隔,通过钼螺栓、钼丝穿接固定。本发明由钼丝以及间隔钼片的钼螺母穿接固定,形成头尾片可灵活拆卸结构,可以有效减小放肩阶段生长界面的底部圆锥角度,降低大尺寸晶体肩部缺陷,提高晶体晶体良率。(The invention relates to a crucible cover structure for a sapphire single crystal furnace by a kyropoulos method, which is characterized in that the whole structure is fixedly connected by a circular molybdenum plate, a tungsten plate, molybdenum nuts for spacing the molybdenum plate and a molybdenum wire through molybdenum bolts, wherein the circular molybdenum plate comprises at least two layers of circular molybdenum sheets; concentric inner holes with different diameters are reserved between the circular molybdenum sheet and the tungsten plate, and the whole body is fixed by molybdenum nuts and molybdenum bolts for spacing the molybdenum plates and rivets made of molybdenum wires; the crucible cover comprises an upper half ring and a lower half ring, the outer diameter of the upper half ring is larger than that of the lower half ring, the circle centers of the upper half ring and the lower half ring are the same and have different outer diameters, and the diameter of the inner hole of the concentric circle is reduced from top to bottom and is increased; the inner diameter of each layer of molybdenum sheets is different, and the tungsten plate at the lowest layer of the crucible cover is circular; the molybdenum plates and the tungsten plates are separated by molybdenum nuts and are fixedly connected through molybdenum bolts and molybdenum wires. According to the invention, the molybdenum wires and the molybdenum nuts for spacing the molybdenum sheets are connected and fixed in a penetrating manner to form a structure with flexibly detachable head and tail sheets, so that the bottom taper angle of a growth interface at the shouldering stage can be effectively reduced, the shoulder defect of a large-size crystal is reduced, and the yield of the crystal is improved.)

一种泡生法蓝宝石单晶炉用坩埚盖结构

技术领域

本发明涉及泡生法蓝宝石单晶炉热场保温领域，具体涉及一种泡生法蓝宝石单晶炉用坩埚盖结构。

背景技术

蓝宝石是纯净氧化铝的单晶形态，化学成分是Al₂O₃。蓝宝石的莫氏硬度为9，仅次于金刚石，它具有良好的光学透过性、热传导性、电绝缘性以及优良的机械性能。蓝宝石的应用领域包括窗口材料、电子器件、耐磨元件、高温绝缘件、LED衬底以及军用整流罩等。

泡生法生长蓝宝石单晶对炉内轴向和径向的温度梯度要求较严格，合理的温梯利于晶体生长凸界面的形成，尤其是生长大尺寸蓝宝石单晶时，晶体尺寸越大，生长难度越大，容易出现引晶难度大、易粘埚、及晶体应力大等问题，导致晶体产生层错、裂纹、云雾等缺陷；合理的顶部保温设计，可以满足大尺寸晶体所需的径向温度梯度，利于生长凸界面的形成，和提高晶体良率。另外坩埚盖结构高温变形问题也是影响晶体良率的重要因素之一，因此提供一种，较大的径向温梯，促成合理的生长界面形成，并延长坩埚盖使用寿命的上部保温结构，是十分必要的。

发明内容

本发明的目的在于提供一种便于拆卸、使用成本低、保温效果好，利于生长大尺寸、高品质蓝宝石单晶炉的泡生法蓝宝石单晶炉用坩埚盖结构。

本发明的目的是这样实现的：该结构整体由圆环钼板、钨板、间隔钼板用的钼螺母、整体通过钼螺栓以及钼丝固定连接，圆环钼板包括至少两层圆形钼片；圆形钼片、钨板中间留有直径不同的同心圆内孔，整体由间隔钼板用的钼螺母、钼螺栓以及钼丝制作的铆钉固定；坩埚盖包括上半部圆环和下半部圆环，上半部圆环外径大于下半部圆环外径，上半部圆环和下半部圆环圆心相同外径不同，同心圆内孔直径从上到下先变小在变大；每层钼片内径尺寸也不相同，坩埚盖的最下层钨板为圆形；每层钼板、钨板之间由钼螺母间隔，通过钼螺栓、钼丝穿接固定。

本发明还有这样一些特征：

1、所述的坩埚盖上半部圆环包括至少2层圆形钼片，下半段圆环包括至少2层圆形钼片与1层钨板，钨板置于最下层。

2、所述的圆形钼片相邻间隔为3 -6mm。

3、所述的坩埚盖结构圆形钼片边缘处均匀分布有8-12个同心圆通孔直径为φ8-φ12mm。

4、所述的坩埚盖结构去除头尾片的中间层圆形钼片上均匀分布有12-16个直径为φ3-φ5mm的同心圆通孔。

5、所述的坩埚盖结构圆形钼片厚度为2mm-5mm；钨板厚度为5mm-8m。

6、所述的坩埚盖结构整体由钼螺栓、钼丝制作的铆钉固定；钼螺栓固定坩埚盖外圈，从底层到顶层依次穿过通过螺母旋紧，中间层钼片通过钼丝制作的铆钉将坩埚盖内圈固定，形成头尾片可灵活拆卸的结构。

7、所述的坩埚盖结构整体由5 ~10层构成，上半部圆环圆形钼片的外径为φ450 -φ600mm；下半部圆环圆形钼片外径为φ420-φ570mm；坩埚盖结构中间层钼片中心孔直径为φ100 ~ φ140mm，延中间层圆形钼片往上每层钼片逐渐增大20-30mm,延中间层圆形钼片往下每层逐渐增大15-25mm。

8、所述的下半部圆环钼片始终比上半部圆环钼片多一层。

9、所述的下半部圆环放置于坩埚内部，且直径比坩埚内径小10-30mm。

本发明有益效果有：

1.本发明钼螺栓套件从根本上杜绝了采用两头螺母固定方式因高温使用或使用多次后无法松开的问题；使用钼螺栓套件实现了坩埚盖的头位片灵活拆卸、增强了原辅材料的互换性，即节省了生产成本又保证了坩埚盖的安全使用。

2.本发明沙漏型独特设计，在保温与反射的双重作用下,有效的增大晶体放肩阶段的径向温度，更利于晶体底部圆锥角度的形成，降低晶体肩部缺陷。

3.本发明坩埚盖下半部嵌入坩埚的部分，可以提高坩埚的整体保温效果，减少热量的损失，从而减少用电量，降低成本。

附图说明

图1为本发明结构示意图；

图2为图1侧视图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进行详细说明：

结合图1-2，本实施例结构整体由圆环钼板1、钨板6、间隔钼板用的钼螺母5、整体通过钼螺栓4以及钼丝2固定连接在一起。坩埚盖中间留有圆心相同直径不同的圆形通孔通籽晶杆7穿过，层与层之间通过螺母5间隔，坩埚盖外圈整体用钼螺栓4及与螺栓配套的钼螺母3固定，内圈除掉头尾片用钼丝制作而成的铆钉2穿过层之间的间隔螺母2连接在一起，行成便于拆装的头尾片结构。坩埚盖因长期高温易发生形变，钼螺栓4的使用可以使坩埚盖的头尾片灵活拆卸，有效延长使用寿命。其中，坩埚盖分上下两部分，上半部分钼板1外径相同，内径从上之下逐渐变小；下半段由多层钼片1与钨板6构成，底部钨板可以加强上部保温。其外径尺寸相同，从上由下内径逐渐变大。坩埚盖中间圆形通孔沙漏型设计，综合考虑了钼片隔热时充当热量向外传输的热阻及热量通过钼板反射部分热量的双重作用，温场中径向温度梯度更均匀，利于获得更好的肩形，减小晶体内部应力。坩埚盖整体放置于坩埚8之上，坩埚盖下半段置于坩埚内部，整体形成一个密封的热场保温结构。

本实施例坩埚盖上半部圆环包括9层圆形钼片，下半段圆环包括5层圆形钼片与1层钨板，钨板置于最下层。下半部圆环圆形钼片始终比上半部圆环圆形钼片多一层。上半部圆环包括4层圆形钼片；圆形钼片相邻间隔为5mm。圆形钼片边缘处均匀分布有10个同心圆通孔直径为φ10mm。去除头尾片的中间层圆形钼片上均匀分布有14个直径为φ4mm的同心圆通孔。圆形钼片厚度为3mm；钨板厚度为6mm。

本实施例坩埚盖结构整体由钼螺栓、钼丝制作的铆钉固定；钼螺栓固定坩埚盖外圈，从底层到顶层依次穿过通过螺母旋紧，中间层钼片通过钼丝制作的铆钉将坩埚盖内圈固定，形成头尾片可灵活拆卸的结构。上半部圆环圆形钼片的外径为φ500mm；下半部圆环圆形钼片外径为φ550mm；坩埚盖结构中间层钼片中心孔直径为φ100 ~ φ140mm，延中间层圆形钼片往上每层钼片逐渐增大20-30mm，延中间层圆形钼片往下每层逐渐增大15-25mm。下半部圆环放置于坩埚内部，且直径比坩埚内径小10-30mm。