一种钛宝石晶体生长装置和方法

专利主权项内容

1.一种钛宝石晶体生长装置进行钛宝石晶体生长的方法，利用钛宝石晶体生长装置，该生长装置为感应加热热交换法设备，包括真空炉膛(1)、钨质坩埚(2)、热场(3)、热交换器(4)和真空泵，还包括一个固定于真空炉膛(1)顶盖上部的生长界面探测装置(5)，所述的生长界面探测装置(5)包括钨棒(51)、丝杠(52)、光轴(53)、升降手摇(54)、石英管(55)、热电偶(56)、纯铁(57)、永磁体(58)和金属刻度尺(59)；钨棒(51)和热电偶(56)的一端安装一金属扣头，穿过一纯铁(57)固定在真空石英管(55)内，石英管(55)外装有一永磁体(58)，用于吸附固定钨棒(51)和热电偶(56)的纯铁(57)，真空石英管(55)位于光轴(53)和丝杠(52)中间，丝杠(52)上安装有升降手摇(54)，用于控制钨棒(51)和热电偶(56)的升降，金属刻度尺(59)和游标安装在光轴(53)侧面；其特征在于，该方法包括如下步骤：S1装炉：将钨质坩埚(2)对正真空炉膛(1)中心，并与热交换器(4)的热交换杆充分接触，再在钨质坩埚(2)内放置a切向籽晶、氧化铝原料、三氧化二钛原料，架上保温层，将生长界面探测装置(5)移至真空炉膛(1)顶部中心，摇动升降手摇(54)使钨棒(51)和热电偶(56)降至原料上方；关闭炉盖，运行真空系统，至真空达到10Pa量级后关闭，充入氩气和氢气的混合气体，氩气和氢气体积比设置为1 : 1～1 : 9；-3S2熔料：升高炉内温度，使坩埚内原料逐步熔化，升温速率设置为100～200℃/h，升温过程中一直向热交换器中通入氦气以保证籽晶不被完全熔化；熔料过程中，将生长界面探测装置(5)下摇，待与固液界面接触时，钨棒上端的金属扣头上浮，记录此时的界面高度与温度，通过多次测量，掌握原料熔化情况；S3过热：待原料全部熔化后，继续升高温度，使熔体处于过热状态，过热温度设置为40～50℃；S4结晶：通过温度控制模式，使熔体温度缓慢降低，逐渐结晶，该阶段热交换气流量升高斜率设置为0.1～0.5SCFH；此阶段将生长界面探测装置(5)下摇，待与固液界面接触时，钨棒上端的金属扣头上浮，记录界面高度与温度，通过多次测量，掌握晶体生长情况；S5原位退火：当晶体温度降温至1900～2000℃时恒温，进行原位退火，退火时间设置为5～20h；S6冷却：通过功率控制模式，使结晶的晶体逐步冷却至室温，功率降低斜率设置为-50W/h～-500W/h，最终完成晶体生长。 来源：百度搜索马克数据网