一种减少大尺寸蓝宝石晶体气泡的泡生法

摘要

本发明涉及一种减少大尺寸蓝宝石晶体气泡的泡生法，包括准备原料、炉体抽真空、炉体加热、熔接晶种、晶颈生长、晶体生长、分离与退火、取晶步骤。晶体生长时，固液界面处于熔体包围之中，这样熔体表面的温度扰动和机械扰动在到达固液界面以前可被熔体减小以致消除；将单晶晶种与晶种杆之间的捆绑成漏斗状，使得单晶晶种下端部晶体生长的界面为微凸，避免了蓝宝石晶体在生长过程中产生气泡；通过两次引晶，避免了将单晶晶种内部缺陷引入蓝宝石单晶，同时也可以避免在一次引晶过程中产生的双晶、层错、气泡等缺陷引入蓝宝石单晶，提高了蓝宝石单晶的质量。

主权项

一种减少大尺寸蓝宝石晶体气泡的泡生法，其特征在于，所述泡生法包括以下步骤：a）准备原料：将高纯度氧化铝装入坩埚，将坩埚置于晶体生长炉内；b）炉体抽真空：将晶体生长炉抽真空至真空度3×103pa停止；c）炉体加热：采用电加热，将温度加热至2100‑2150℃；d）熔接晶种：待高纯度氧化铝熔化成熔液，选用A向或C向或R向的单晶晶种绑接到晶种杆上，晶种杆与单晶晶种捆绑处为漏斗状，然后降低晶种杆使单晶晶种的下端面接近熔液表面，进行引晶；e）晶颈生长：当步骤d）的单晶晶种直径缩小至4‑8mm时，继续抽真空至真空度1×103pa，以0.05‑4mm/h的速度向上提拉晶种杆并以0.1‑2rpm的速率旋转，同时以0.5‑15℃/h的速率降温，直至单晶晶种上结晶的质量达到2‑4.5kg，继续抽真空至真空度1×102pa；f）晶体生长：步骤e）完成后，停止提拉晶种杆并停止旋转，继续抽真空至真空度1×10‑3pa，以2‑15℃/h的速率降温，直至晶体质量不再增加；g）分离与退火：待步骤f）晶体生长完成后，以10‑15mm/h的速度提拉晶种杆，使得晶体与坩埚分离；在1500‑1800℃下开始退火，以50‑200℃/h的速率降温至加热电压降为零后，通入惰性气体，直至晶体生长炉内压强为8×104‑1×105pa，然后保温5‑8h；h）取晶：步骤g）完成后，打开进气阀，等到晶体生长炉内气压与大气压一样时，开炉取晶。