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关于蓝宝石晶体生长炉用钨坩埚支撑座的研究

  添加时间2014-10-14 13:31:03 文章点击数4168 作者< 天宇稀有金属 >
摘要:目前,蓝宝石晶体生长和晶体设备的开发,所选择的技术方案基本都是泡生法晶体生长工艺。宝鸡市天宇稀有金属有限公司生产的蓝宝石晶体生长炉用钨坩埚托盘系列涵盖了目前泡生法常用的30公斤、60公斤、85公斤、120公斤晶体重量等级。我公司在自行设计开发的85公斤级泡生法蓝宝石晶体生长炉基础上对坩埚支撑座进行了相关实验研究。

 

 目前,泡生法蓝宝石晶体生长工艺一般采用钨坩埚作为支撑座。天宇稀有金属有限公司在自行设计开发的85公斤级泡生法蓝宝石晶体生长炉基础上对坩埚支撑座进行了相关实验研究。

 坩埚支撑座的基本要求:

 <1>  耐温高:蓝宝石晶体的熔点为2050度,要使坩埚内熔体上表面中心温度不低于该温度,加上形成轴向温度梯度要求,坩埚下部的温度一般要达到2150度以上。同样温度梯度、同样坩埚高径比条件下,晶体越大,坩埚下部达到的温度越高,如果温度梯度较大,下部温度则会相应更高。事实上,考虑到引晶前熔体去气排杂的净化需要,一般在原料熔化后,需要人为将熔体温度升到更高并保温一段时间,因此,对于大尺寸晶体,如果设计温度梯度也较大,实际晶体生长期间,坩埚下部温度最高将达到2350度左右,对坩埚支撑座的耐温则提出了更高的要求;

 <2>  高温抗压强度大: 泡生法蓝宝石晶体生长工艺一般采用钨质坩埚,一只85公斤级蓝宝石晶体生长用的钨坩埚重达245公斤,加上原料及支撑座自重,坩埚支撑座实际承受重量在400公斤左右。为减少坩埚下部热量通过支撑向下流失导致熔体轴向温度梯度反转(下部温度低于上部温度),一般设计取向是尽量减小坩埚支撑的截面积,因此,要求坩埚支撑材料在2500度温度下持续抗压强度不小于20MPA;

 <3>  导热系数低: 目的是减小坩埚下部热量通过支撑座向下流失导致坩埚下部区域熔体轴向温度梯度发生逆转;

 <4>  材料蓄气少: 有利于快速形成高真空;

 <5>  挥发物少: 以免对晶体生长环境形成污染;

 <6>  造价便宜。


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