專利名稱：一種泡生法生長藍寶石的引晶方法及系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于晶體生長技術(shù)領(lǐng)域，涉及ー種生長藍寶石的方法，尤其涉及一種泡生法生長 藍寶石的引晶方法；同時，本發(fā)明還涉及ー種泡生法生長藍寶石的引晶系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
藍寶石的組成為氧化鋁(Al2O3)，是由三個氧原子和兩個鋁原子以共價鍵型式結(jié)合而成，其晶體結(jié)構(gòu)為六方晶格結(jié)構(gòu)。由于藍寶石具有高聲速、耐高溫、抗腐蝕、高硬度、高透光性、熔點高(2045°C)等特點，因此常被用來作為光電元件的材料。藍寶石晶體材料的生長方法目前已有很多種方法，主要有泡生法(即KyiOpolos法，簡稱 Ky 法)、導模法(即 edge defined film-fed growth techniques 法，簡稱 EFG 法)、熱交換法(即heat exchange method法,簡稱HEM法)、提拉法(即Czochralski,簡稱Cz法)布里奇曼法(即Bridgman法,或相·禍下降法)等。目前，用于LED領(lǐng)域的藍寶石晶體生長方法中，泡生法是世界上公認的最適合大規(guī)模エ業(yè)化生產(chǎn)的方法之一。該方法對引晶的要求比較高，晶體質(zhì)量的好壞非常依賴于技術(shù)人員的引晶技巧。而在引晶過程中，技術(shù)人員需要長時間利用觀察窗ロ做出正確的判斷，而實際生產(chǎn)過程中，由于爐內(nèi)各種原子、離子或分子的揮發(fā)導致觀察窗ロ的可視性被嚴重破壞，這對引晶造成了極大的困難。泡生法長藍寶石相比于其他方法最重要的一個步驟就是下籽晶引晶的過程，期間技術(shù)人員需要通過觀察窗來查看籽晶觸碰熔體的情況，進而做出最正確的判斷，但通常引晶的過程持續(xù)時間比較長，從原料熔化到引晶過程結(jié)束一般會超過20小時，在此過程中，爐體內(nèi)各種原子、離子或分子會不斷揮發(fā)并吸附在觀察窗上，造成觀察窗ロ越來越模糊，給引晶造成極大困難，出爐的晶體成品率也就隨之下降。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種泡生法生長藍寶石的引晶方法，可解決泡生法長藍寶石引晶過程中觀察窗ロ模糊的問題。此外，本發(fā)明還提供一種泡生法生長藍寶石的引晶系統(tǒng)，可解決泡生法長藍寶石引晶過程中觀察窗ロ模糊的問題。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案一種泡生法生長藍寶石的引晶方法，其特征在于，所述方法包括如下步驟步驟SI、在觀察窗內(nèi)部通過電子發(fā)射器產(chǎn)生電子；步驟S2、步驟SI產(chǎn)生的電子經(jīng)加速電壓加速后獲得高能電子束，并撞擊由爐體內(nèi)部揮發(fā)出來的原子或分子，形成帶電粒子；所述加速電壓的范圍為20kf50kv ;從爐體內(nèi)部揮發(fā)出來的原子或分子為金屬Mo、W原子、O原子中的ー種或多種；步驟S3、在觀察窗兩側(cè)加ー個特定強度的電場或磁場，通過電場或磁場的作用改變這些帶電粒子的運動方向，使其吸附在觀察窗的內(nèi)壁上，以保護觀察窗ロ ；在觀察窗兩側(cè)加特定的外加電場，外加電場為勻強電場，電場強度E > 2mv2d/ (qL2);其中，m代表帶電離子的質(zhì)量，V代表粒子進入觀察窗時的速度，設(shè)定為勻速運動，d代表觀察窗直徑，q代表粒子所帶電荷量，L代表觀察窗的長度；或者，在觀察窗兩側(cè)加特定的磁場，磁場方向垂直于帶電粒子的運動方向，磁場強度B ^ 2mvd/ [q (L2+d2)];其中，m代表帶電離子的質(zhì)量，V代表粒子進入觀察窗時的速度，d代表觀察窗直徑，q代表粒子所帶電荷量，L代表觀察窗的長度。一種泡生法生長藍寶石的引晶方法，所述方法包括如下步驟步驟SI、在觀察窗內(nèi)部通過電子發(fā)射器產(chǎn)生電子；步驟S2、步驟SI產(chǎn)生的電子經(jīng)加速電壓加速后獲得高能電子束，得高能電子束撞擊由爐體內(nèi)部揮發(fā)出來的原子或分子，形成帶電粒子；步驟S3、在觀察窗兩側(cè)加ー個特定強度的電場或磁場，通過電場或磁場的作用改變這些帶電粒子的運動方向，使其吸附在觀察窗的內(nèi)壁上，以保護觀察窗ロ。
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作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，所述步驟S2中的加速電壓的范圍為20kv 50kv。作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，所述步驟S2中，從爐體內(nèi)部揮發(fā)出來的原子或分子為金屬Mo、W原子、O原子中的ー種或多種。作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，所述步驟S3中加特定的外加電場，外加電場為勻強電場，電場強度E ^ 2mv2d/ (qL2);其中，m代表帶電離子的質(zhì)量，V代表粒子進入觀察窗時的速度，設(shè)定為勻速運動，d代表觀察窗直徑，q代表粒子所帶電荷量，L代表觀察窗的長度。作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，所述步驟S3中加特定的磁場，磁場方向垂直于帶電粒子的運動方向，磁場強度B ^ 2mvd/[q(L2+d2)];其中,m代表帶電離子的質(zhì)量,V代表粒子進入觀察窗時的速度，d代表觀察窗直徑，q代表粒子所帶電荷量，L代表觀察窗的長度。一種泡生法生長藍寶石的引晶系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括電子發(fā)射器，用以在觀察窗內(nèi)部產(chǎn)生電子；電壓加速単元，用以產(chǎn)生加速電壓；所述電子發(fā)射器產(chǎn)生的電子經(jīng)過加速電壓后獲得高能電子束，高能電子束撞擊由爐體內(nèi)部揮發(fā)出來的原子或分子，形成帶電粒子；電場或磁場生成単元，用以在在觀察窗兩側(cè)產(chǎn)生ー個特定強度的電場或磁場，通過電場或磁場的作用改變這些帶電粒子的運動方向，使其吸附在觀察窗的內(nèi)壁上，以保護觀察窗ロ。作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，所述電場或磁場生成單兀產(chǎn)生特定的外加電場，夕卜加電場為勻強電場，電場強度E > 2mv2d/ (qL2);其中，m代表帶電離子的質(zhì)量，V代表粒子進入觀察窗時的速度，設(shè)定為勻速運動，d代表觀察窗直徑，q代表粒子所帶電荷量，L代表觀察窗的長度。作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，所述電場或磁場生成單兀產(chǎn)生特定的磁場，磁場方向垂直于帶電粒子的運動方向，磁場強度B ^ 2mvd/[q(L2+d2)];其中,m代表帶電離子的質(zhì)量，V代表粒子進入觀察窗時的速度，d代表觀察窗直徑，q代表粒子所帶電荷量，L代表觀察窗的長度。本發(fā)明的有益效果在于本發(fā)明提出的泡生法生長藍寶石的引晶方法及系統(tǒng)，通過在觀察窗兩側(cè)加ー個特定強度的電場或磁場，改變帶電粒子的運動方向，從而使其在未到達觀察窗口前吸附在觀察窗內(nèi)壁，解決了觀察窗ロ模糊的技術(shù)難題。同時，本發(fā)明可以為引晶過程提供充足的時間保證，有效的延長觀察窗ロ的使用時間，在不影響爐內(nèi)結(jié)構(gòu)的情況下，可以大大提高長晶的成功率。


圖I為本發(fā)明引晶方法的原理示意圖。圖2為本發(fā)明引晶方法的 流程圖。圖3為本發(fā)明引晶方法中在觀察窗兩側(cè)加電場的示意圖。圖4為本發(fā)明引晶方法中在觀察窗兩側(cè)加磁場的示意圖。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖詳細說明本發(fā)明的優(yōu)選實施例。實施例一請參閱圖1，本發(fā)明掲示了一種泡生法生長藍寶石的引晶方法，通過在觀察窗內(nèi)部通過電子發(fā)射器產(chǎn)生電子，經(jīng)加速電壓加速后獲得高能電子束并撞擊由爐體內(nèi)部揮發(fā)出來的原子或分子，使其變?yōu)殡x子，然后在觀察窗兩側(cè)加ー個特定強度的電場或磁場，通過電場或磁場的作用改變這些帶電粒子的運動方向，使其吸附在觀察窗的內(nèi)壁，從而達到保護觀察窗ロ的目的。請參閱圖2，本發(fā)明泡生法生長藍寶石的引晶方法包括如下步驟步驟SI在觀察窗內(nèi)部通過電子發(fā)射器產(chǎn)生電子。步驟S2步驟SI產(chǎn)生的電子經(jīng)加速電壓加速后獲得高能電子束，并撞擊由爐體內(nèi)部揮發(fā)出來的原子或分子，形成帶電粒子。所述加速電壓的范圍為20kv飛Okv(如30kv);從爐體內(nèi)部揮發(fā)出來的原子或分子為金屬Mo、W原子、O原子中的ー種或多種；步驟S3在觀察窗兩側(cè)加ー個特定強度的電場或磁場，通過電場或磁場的作用改變這些帶電粒子的運動方向，使其吸附在觀察窗的內(nèi)壁上，以保護觀察窗ロ。請參閱圖3，可以在觀察窗I兩側(cè)加特定的外加電場，外加電場為勻強電場，電場強度E > 2mv2d/ (qL2);其中，m代表帶電離子的質(zhì)量，V代表粒子進入觀察窗時的速度，設(shè)定為勻速運動，d代表觀察窗直徑，q代表粒子所帶電荷量，L代表觀察窗的長度。請參閱圖4，也可以在觀察窗I兩側(cè)加特定的磁場，磁場方向垂直于帶電粒子的運動方向，磁場強度B ^ 2mvd/[q(L2+d2)];其中，m代表帶電離子的質(zhì)量，V代表粒子進入觀察窗時的速度，d代表觀察窗直徑，q代表粒子所帶電荷量，L代表觀察窗的長度。以上介紹了本發(fā)明泡生法生長藍寶石的引晶方法，本發(fā)明在掲示上述引晶方法的同時，還掲示ー種泡生法生長藍寶石的引晶系統(tǒng)；所述系統(tǒng)包括電子發(fā)射器、電壓加速單元、電場或磁場生成単元。電子發(fā)射器用以在觀察窗內(nèi)部產(chǎn)生電子。電壓加速単元用以產(chǎn)生加速電壓；所述電子發(fā)射器產(chǎn)生的電子經(jīng)過加速電壓后獲得高能電子束，高能電子束撞擊由爐體內(nèi)部揮發(fā)出來的原子或分子，形成帶電粒子。電場或磁場生成単元用以在在觀察窗兩側(cè)產(chǎn)生ー個特定強度的電場或磁場，通過電場或磁場的作用改變這些帶電粒子的運動方向，使其吸附在觀察窗的內(nèi)壁上，以保護觀
察窗ロ。
所述電場或磁場生成単元可以為電場生成単元，用以產(chǎn)生特定的外加電場，外力ロ電場為勻強電場，電場強度E > 2mv2d/ (qL2);其中，m代表帶電離子的質(zhì)量，V代表粒子進入觀察窗時的速度，設(shè)定為勻速運動，d代表觀察窗直徑，q代表粒子所帶電荷量，L代表觀察窗的長度。如圖3所示，電場生成単元包括相連接的電源、開關(guān)、可調(diào)節(jié)電阻、兩個銅電極板；兩個銅電極板分別連接電源的兩極?；蛘?，所述電場或磁場生成単元可以為磁場生成単元，用以產(chǎn)生特定的磁場，磁場方向垂直于帶電粒子的運動方向，磁場強度B ^ 2mvd/[q(L2+d2)];其中,m代表帶電離子的質(zhì)量，V代表粒子進入觀察窗時的速度，d代表觀察窗直徑，q代表粒子所帶電荷量，L代表觀察窗的長度。如圖4所示，磁場生成単元包括磁鐵3、導線2、電源、可調(diào)節(jié)電阻、開關(guān)，電源、可調(diào)節(jié)電阻、開關(guān)通過導線2串聯(lián)；部分導線2纏繞在磁鐵3上，作為磁感應(yīng)線圏。綜上所述，本發(fā)明提出的泡生法生長藍寶石的引 晶方法及系統(tǒng)，通過在觀察窗兩側(cè)加ー個特定強度的電場或磁場，改變帶電粒子的運動方向，從而使其在未到達觀察窗ロ前吸附在觀察窗內(nèi)壁，解決了觀察窗ロ模糊的技術(shù)難題。同時，本發(fā)明可以為引晶過程提供充足的時間保證，有效的延長觀察窗ロ的使用時間，在不影響爐內(nèi)結(jié)構(gòu)的情況下，可以大大提聞長晶的成功率。這里本發(fā)明的描述和應(yīng)用是說明性的，并非想將本發(fā)明的范圍限制在上述實施例中。這里所披露的實施例的變形和改變是可能的，對于那些本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說實施例的替換和等效的各種部件是公知的。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該清楚的是，在不脫離本發(fā)明的精神或本質(zhì)特征的情況下，本發(fā)明可以以其它形式、結(jié)構(gòu)、布置、比例，以及用其它組件、材料和部件來實現(xiàn)。在不脫離本發(fā)明范圍和精神的情況下，可以對這里所披露的實施例進行其它變形和改變。
權(quán)利要求
1.一種泡生法生長藍寶石的引晶方法，其特征在于，所述方法包括如下步驟 步驟SI、在觀察窗內(nèi)部通過電子發(fā)射器產(chǎn)生電子； 步驟S2、步驟SI產(chǎn)生的電子經(jīng)加速電壓加速后獲得高能電子束，并撞擊由爐體內(nèi)部揮發(fā)出來的原子或分子，形成帶電粒子；所述加速電壓的范圍為20kf 50kv ;從爐體內(nèi)部揮發(fā)出來的原子或分子為金屬Mo、W原子、O原子中的ー種或多種； 步驟S3、在觀察窗兩側(cè)加ー個特定強度的電場或磁場，通過電場或磁場的作用改變這些帶電粒子的運動方向，使其吸附在觀察窗的內(nèi)壁上，以保護觀察窗ロ ；在觀察窗兩側(cè)加持定的外加電場，外加電場為勻強電場，電場強度E ^ 2mv2d/ (qL2);其中，m代表帶電離子的質(zhì)量，V代表粒子進入觀察窗時的速度，設(shè)定為勻速運動，d代表觀察窗直徑，q代表粒子所帶電荷量，L代表觀察窗的長度；或者,在觀察窗兩側(cè)加特定的磁場,磁場方向垂直于帶電粒子的運動方向，磁場強度B ^ 2mvd/[q(L2+d2)];其中,m代表帶電離子的質(zhì)量,V代表粒子進入觀察窗時的速度，d代表觀察窗直徑，q代表粒子所帶電荷量，L代表觀察窗的長度。
2.—種泡生法生長藍寶石的引晶方法，其特征在于，所述方法包括如下步驟 步驟SI、在觀察窗內(nèi)部通過電子發(fā)射器產(chǎn)生電子； 步驟S2、步驟SI產(chǎn)生的電子經(jīng)加速電壓加速后獲得高能電子束，得高能電子束撞擊由爐體內(nèi)部揮發(fā)出來的原子或分子，形成帶電粒子； 步驟S3、在觀察窗兩側(cè)加ー個特定強度的電場或磁場，通過電場或磁場的作用改變這些帶電粒子的運動方向，使其吸附在觀察窗的內(nèi)壁上，以保護觀察窗ロ。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的泡生法生長藍寶石的引晶方法，其特征在于 所述步驟S2中的加速電壓的范圍為20kv 50kv。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的泡生法生長藍寶石的引晶方法，其特征在于 所述步驟S2中，從爐體內(nèi)部揮發(fā)出來的原子或分子為金屬Mo、W原子、O原子中的ー種或多種。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的泡生法生長藍寶石的引晶方法，其特征在于 所述步驟S3中加特定的外加電場，外加電場為勻強電場，電場強度E ^ 2mv2d/ (qL2)；其中，m代表帶電離子的質(zhì)量，V代表粒子進入觀察窗時的速度，設(shè)定為勻速運動，d代表觀察窗直徑，q代表粒子所帶電荷量，L代表觀察窗的長度。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的泡生法生長藍寶石的引晶方法，其特征在于 所述步驟S3中加特定的磁場，磁場方向垂直于帶電粒子的運動方向，磁場強度B^2mvd/[q(L2+d2)];其中，m代表帶電離子的質(zhì)量，V代表粒子進入觀察窗時的速度，d代表觀察窗直徑，q代表粒子所帶電荷量，L代表觀察窗的長度。
7.一種泡生法生長藍寶石的引晶系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)包括 電子發(fā)射器，用以在觀察窗內(nèi)部產(chǎn)生電子； 電壓加速単元，用以產(chǎn)生加速電壓；所述電子發(fā)射器產(chǎn)生的電子經(jīng)過加速電壓后獲得聞能電子束，聞能電子束撞擊由爐體內(nèi)部揮發(fā)出來的原子或分子，形成帶電粒子； 電場或磁場生成単元，用以在在觀察窗兩側(cè)產(chǎn)生ー個特定強度的電場或磁場，通過電場或磁場的作用改變這些帶電粒子的運動方向，使其吸附在觀察窗的內(nèi)壁上，以保護觀察窗P。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的泡生法生長藍寶石的引晶系統(tǒng)，其特征在于所述電場或磁場生成單兀產(chǎn)生特定的外加電場，外加電場為勻強電場，電場強度E ≥ 2mv2d/ (qL2);其中，m代表帶電離子的質(zhì)量，V代表粒子進入觀察窗時的速度，設(shè)定為勻速運動，d代表觀察窗直徑，q代表粒子所帶電荷量，L代表觀察窗的長度。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的泡生法生長藍寶石的引晶系統(tǒng)，其特征在于 所述電場或磁場生成單元產(chǎn)生特定的磁場，磁場方向垂直于帶電粒子的運動方向，磁場強度B ^ 2mvd/[q(L2+d2)];其中，m代表帶電離子的質(zhì)量，V代表粒子進入觀察窗時的速度，d代表觀察窗直徑，q代表粒子所帶電荷量，L代表觀察窗的長度。
全文摘要
本發(fā)明揭示了一種泡生法生長藍寶石的引晶方法及系統(tǒng)，所述方法包括如下步驟在觀察窗內(nèi)部通過電子發(fā)射器產(chǎn)生電子；產(chǎn)生的電子經(jīng)加速電壓加速后獲得高能電子束，得高能電子束撞擊由爐體內(nèi)部揮發(fā)出來的原子或分子，形成帶電粒子；在觀察窗兩側(cè)加一個特定強度的電場或磁場，通過電場或磁場的作用改變這些帶電粒子的運動方向，使其吸附在觀察窗的內(nèi)壁上，以保護觀察窗口。本發(fā)明提出的泡生法生長藍寶石的引晶方法及系統(tǒng)，通過在觀察窗兩側(cè)加一個特定強度的電場或磁場，改變帶電粒子的運動方向，從而使其在未到達觀察窗口前吸附在觀察窗內(nèi)壁，解決了觀察窗口模糊的技術(shù)難題。同時，本發(fā)明可以為引晶過程提供充足的時間保證。
文檔編號C30B29/20GK102677160SQ20121017187
公開日2012年9月19日 申請日期2012年5月29日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月29日
發(fā)明者劉一凡, 孫大偉, 帕維爾·斯萬諾夫, 維塔利·塔塔琴科, 陳文淵 申請人:上海中電振華晶體技術(shù)有限公司