一种掺碳蓝宝石晶体的生长方法

摘要

本发明公开了一种掺碳蓝宝石晶体的生长方法，采用热交换法生长100kg以上、直经为400mm以上的ɑ-Al2O3：C，具体步骤如下：第一步：称取一定量Al2O3，在其中加入10-100ppm碳粉，充分搅拌混合均匀，在98-196MPa的等静压力下锻压成圆柱棒料，在真空或惰性气体气氛中烧结，烧结温度为1000-1500℃；第二步：在坩锅底部放入定向蓝宝石籽晶，用Φ5-50mm的Al2O3颗粒料覆盖住籽晶，在覆盖的Al2O3颗粒料上放置若干层第一步中生成的圆柱棒料，其缝隙用Al2O3颗粒料填满，圆柱棒料的层数由坩锅大小来确定，放置完成后，在圆柱棒料最上层放置Al2O3颗粒料，盖上坩锅盖；第三步：装入晶体生长炉进行晶体生长。本发明主要用于手机屏、光学窗口和整流罩等技术领域。

主权项

一种掺碳蓝宝石晶体的生长方法，特征在于：具体步骤如下：第一步：称取一定量Al2O3，在其中加入10‑100ppm碳粉，充分搅拌混合均匀，在98‑196MPa的等静压力下锻压成圆柱棒料，在真空或惰性气体气氛中烧结，烧结温度为1000℃以上；第二步：在坩锅底部放入定向蓝宝石籽晶，用Φ5‑50mm的Al2O3颗粒料覆盖住籽晶，在覆盖的Al2O3颗粒料上放置若干层第一步中生成的圆柱棒料，其缝隙用Al2O3颗粒料填满，圆柱棒料的层数由坩锅大小来确定，放置完成后，在圆柱棒料最上层放置Al2O3颗粒料，盖上坩锅盖。第三步：装入晶体生长炉，抽真空至10mTorr左右，升温至晶体全部熔化，保温0.5‑5小时后，采用0.1‑2立方英尺/小时流量的惰性气体进行吹扫0.5‑5小时，然后以吹扫的惰性气体流量回填炉腔直至炉腔压力升至1‑700Torr，然后在5～20小时内将温度上升10‑40℃至最高温度，使蓝宝石籽晶在径向和轴向熔化至原始尺寸的20‑90%后，然后在最高温度基础上以0.2‑2℃/hrs温降速度下降5‑20℃后保温0.5‑5小时，在保温最后0.1‑2小时整合出一平均加热功率，然后在该平均功率保持不变条件下提高蓝宝石籽晶底部热交换管的He流量来形成由下往上的温度梯度来驱动晶体凝固，He流量增速为0.5‑3立方英尺/小时，直至晶体全部凝固，保温10‑30小时后，以1‑10℃/hrs的速率降温至室温，打开炉盖，即得晶体成品。