節能型泡生法藍寶石長晶爐熱場結構的制作方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種節能型泡生法藍寶石長晶爐熱場結構，包括不銹鋼桶和置于其內部的內保溫桶，在內保溫桶的內腔中設置鳥籠式發熱體，在鳥籠式發熱體的下方設置下隔熱屏，在鳥籠式發熱體的內腔中設置坩堝，該坩堝由底部的坩堝支撐結構支撐；在坩堝上端設置坩堝蓋，在坩堝蓋上放置上隔熱屏，內保溫桶與不銹鋼桶的側部以及底部之間均采用氧化鋯纖維板作為保溫層。本實用新型采用鳥籠式發熱體以及設計合理的上下隔熱屏和坩堝支撐結構，產生適于藍寶石生長的溫度梯度；采用氧化鋯纖維板作為側部保溫層和底部保溫層材料，有效降低熱場的采購價格，同時由于氧化鋯纖維板在使用中不易變形，客服了鎢鉬薄壁側屏易變形的缺點，提高了使用壽命。
【專利說明】節能型泡生法藍寶石長晶爐熱場結構
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種用于藍寶石晶體生長的單晶爐熱場結構，尤其涉及一種節能型泡生法藍寶石長晶爐熱場結構。
【背景技術】
[0002]藍寶石晶體(俗稱剛玉)從真空紫外、可見、近紅外一直到中紅外均具有高的光學透過率，還具有高機械強度，極低的吸收系數，高溫耐熔性，良好的化學穩定性，是優良的激光基質材料，是各種光學元件和紅外軍事裝置、衛星空間技術、高強度激光的窗口材料，是使用最普遍的藍光半導體二極管LED和二極管LED的襯底材料，幾乎遍及所有襯底應用領域。目前，藍寶石的生長方法主要有提拉法，倒模法，泡生法，熱交換法等。其中泡生法生長系統擁有適合藍寶石晶體生長的最佳溫度梯度。在生長的過程中或結束時，晶體不與坩堝接觸，大大減少了其應力，可獲得高質量的大晶體，是目前藍寶石晶體生長的主流方法。
[0003]泡生法生長藍寶石一般采用鳥籠式發熱體，發熱體外側保溫桶通常采用鎢制成，保溫桶與外層不銹鋼桶之間通常排布10-18層鑰保溫側屏。鎢材料的成本很高，鑰材料由于熔點相對較低，揮發比較嚴重，致使藍寶石爐的溫度分布不穩定，極大影響工藝的穩定性。
[0004]人工藍寶石生長屬于高耗能產業，純鎢鑰材料的保溫結構，熱量流失比較嚴重，能耗過高、運行成本高昂。本實用新型即為解決上述矛盾采用氧化鋯纖維板替代側屏保溫層以及鋪于爐底的方法。
實用新型內容
[0005]本實用新型的目的是克服現有技術中存在的不足，提供一種用于藍寶石晶體生長的單晶爐熱場結構，溫場分布均勻穩定、軸向和徑向溫度梯度小，解決了傳統溫場分布不均、能耗過高、采購、運行成本高昂的問題。
[0006]本實用新型的節能型泡生法藍寶石長晶爐熱場結構，包括不銹鋼桶和置于其內部的內保溫桶，在內保溫桶的內腔中設置鳥籠式發熱體，在鳥籠式發熱體的下方設置下隔熱屏，在鳥籠式發熱體的內腔中設置坩堝，該坩堝由底部的坩堝支撐結構支撐；在所述坩堝上端設置坩堝蓋，在坩堝蓋上放置上隔熱屏，其特征在于:所述內保溫桶與不銹鋼桶的側部以及底部之間均采用氧化鋯纖維板作為保溫層。
[0007]進一步的，氧化鋯纖維板共設有3層。
[0008]進一步的，所述內保溫桶的厚度為l_2mm。
[0009]進一步的，所述坩堝支撐結構包括坩堝托盤和鎢支柱，坩堝托盤置于鎢支柱之上，坩堝托盤與坩堝的底部接觸，在坩堝托盤與坩堝的接觸部分設置氧化鋯涂層。
[0010]進一步的，所述鶴支柱的內徑為50mm、外徑為80mm。
[0011]進一步的，所述坩堝蓋由多層厚度為Imm的鎢片組成。
[0012]進一步的，所述上隔熱屏由5-8片厚度為Imm的鑰片組成。[0013]進一步的，所述下隔熱屏由8-10片厚度為Imm的鎢片組成。
[0014]進一步的，所述內保溫桶由上中下三段鉚接而成，中段由鎢材料制成，上下兩段由鑰材料制成；
[0015]進一步的，所述不銹鋼桶由厚度為Imm的不銹鋼板制成，不銹鋼桶內壁與側部的氧化鋯纖維保溫層外壁之間的距離為10-20mm。
[0016]借由上述方案，本實用新型的節能型泡生法藍寶石長晶爐熱場結構至少具有以下優點:
[0017]1.本實用新型采用鳥籠式發熱體以及設計合理的上下隔熱屏和坩堝支撐結構，產生適于藍寶石生長的溫度梯度，符合泡生法生長藍寶石對溫度分布的要求；2.本實用新型的內保溫桶采用上中下三段結構，在高溫區使用鎢材料，由于鎢材料的熔點為3410攝氏度，遠高于藍寶石的熔點，因此高溫下揮發速度小，利于熱場穩定；在溫度相對較低區使用鑰材料，利于降低成本；3.本實用新型使用氧化鋯纖維板作為側屏保溫層、底部保溫層材料，有效地提高了保溫效果、降低了能耗及運行成本；4.本實用新型使用帶有氧化鋯涂層的坩堝托盤，有效地解決了坩堝與托盤之間的粘連問題，有利于操作并提高熱場的使用壽命O
【專利附圖】
【附圖說明】
[0018]圖1是本實用新型節能型泡生法藍寶石長晶爐熱場結構的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0019]下面結合附圖和實施例，對本實用新型的【具體實施方式】作進一步詳細描述。以下實施例用于說明本實用新型，但不用來限制本實用新型的范圍。
[0020]參見圖1所示，一種節能型泡生法藍寶石長晶爐熱場結構，包括不銹鋼桶I和置于其內部的內保溫桶2，在內保溫桶2的內腔中設置鳥籠式發熱體3，該鳥籠式發熱體3由直徑為5_的鎢桿制成，在鳥籠式發熱體3的內腔中設置坩堝4，該坩堝4由底部的坩堝支撐結構支撐；在坩堝4上端設置坩堝蓋5，坩堝蓋5由5層厚度為Imm的鎢片制成，在坩堝蓋5上放置上隔熱屏6，上隔熱屏6由5-8片厚度為Imm的鑰片制成；在鳥籠式發熱體3的下方設置下隔熱屏7，下隔熱屏7由8-10片厚度為Imm的鎢片制成；內保溫桶2與不銹鋼桶I的側部以及底部之間均采用氧化鋯纖維板10作為保溫層，氧化鋯纖維板共設有3層。
[0021]坩堝支撐結構包括坩堝托盤8和鎢支柱9，坩堝托盤8置于鎢支柱9之上，坩堝托盤8與坩堝的底部接觸，在坩堝托盤8與坩堝4的接觸部分設置氧化鋯涂層；所述鎢支柱9的內徑為50mm,夕卜徑為80mm ；
[0022]內保溫桶2由上中下三段鉚接而成，中段由鎢材料制成，上下兩段由鑰材料制成；所述內保溫桶2的厚度為l_2mm ；
[0023]不銹鋼桶I由厚度為Imm的不銹鋼板制成，不銹鋼桶I內壁與側部的氧化鋯纖維保溫層外壁之間的距離為10-20mm。
[0024]本實用新型的用于藍寶石晶體生長的單晶爐熱場結構采用鳥籠式發熱體以及設計合理的上下隔熱屏和坩堝支撐結構，產生適于藍寶石生長的溫度梯度；采用氧化鋯纖維板作為側部保溫層和底部保溫層材料，有效降低熱場的采購價格，同時由于氧化鋯纖維板在使用中不易變形，客服了鎢鑰薄壁側屏易變形的缺點，提高了使用壽命。采用氧化鋯纖維板作為側部保溫層以及底部保溫層材料在穩定溫場的同時提高了保溫效果減少熱量損耗，即可大幅度降低能耗約25% -35% ;采用帶有涂層的坩堝托盤，解決坩堝與托盤之間的粘連問題。
[0025]以上所述僅是本實用新型的優選實施方式，應當指出，對于本【技術領域】的普通技術人員來說，在不脫離本實用新型技術原理的前提下，還可以做出若干改進和變型，這些改進和變型也應視為本實用新型的保護范圍。
【權利要求】
1.一種節能型泡生法藍寶石長晶爐熱場結構，包括不銹鋼桶和置于其內部的內保溫桶，在內保溫桶的內腔中設置鳥籠式發熱體，在鳥籠式發熱體的下方設置下隔熱屏，在鳥籠式發熱體的內腔中設置坩堝，該坩堝由底部的坩堝支撐結構支撐；在所述坩堝上端設置坩堝蓋，在坩堝蓋上放置上隔熱屏，其特征在于:所述內保溫桶與不銹鋼桶的側部和底部之間均采用氧化鋯纖維板作為保溫層。
2.根據權利要求1所述的節能型泡生法藍寶石長晶爐熱場結構，其特征在于:氧化鋯纖維板共設有3層。
3.根據權利要求1所述的節能型泡生法藍寶石長晶爐熱場結構，其特征在于:所述內保溫桶的厚度為l_2mm。
4.根據權利要求1所述的節能型泡生法藍寶石長晶爐熱場結構，其特征在于:所述坩堝支撐結構包括坩堝托盤和鎢支柱，坩堝托盤置于鎢支柱之上，坩堝托盤與坩堝的底部接觸，在坩堝托盤與坩堝的接觸部分設置氧化鋯涂層。
5.根據權利要求4所述的節能型泡生法藍寶石長晶爐熱場結構，其特征在于:所述鎢支柱的內徑為50mm、夕卜徑為80mm。
6.根據權利要求1所述的節能型泡生法藍寶石長晶爐熱場結構，其特征在于:所述坩堝蓋由多層厚度為Imm的鎢片組成。
7.根據權利要求1所述的節能型泡生法藍寶石長晶爐熱場結構，其特征在于:所述上隔熱屏由5-8片厚度為Imm的鑰片組成。
8.根據權利要求1所述的節能型泡生法藍寶石長晶爐熱場結構，其特征在于:所述下隔熱屏由8-10片厚度為Imm的鎢片組成。
9.根據權利要求1所述的節能型泡生法藍寶石長晶爐熱場結構，其特征在于:所述內保溫桶由上中下三段鉚接而成，中段由鎢材料制成，上下兩段由鑰材料制成；
10.根據權利要求1所述的節能型泡生法藍寶石長晶爐熱場結構，其特征在于:所述不銹鋼桶由厚度為1_的不銹鋼板制成，不銹鋼桶內壁與側部的氧化鋯纖維保溫層外壁之間的距離為10-20mm。
【文檔編號】C30B17/00GK203462168SQ201320274360
【公開日】2014年3月5日 申請日期:2013年5月20日 優先權日:2013年5月20日
【發明者】張向鋒, 賈寶申, 王凌暉, 江左林, 高培波, 趙杰 申請人:無錫鼎晶光電科技有限公司