厚大成型蓝宝石的生长工艺.pdf

本发明给出的是一种采用阻燃导热法生长厚大蓝宝石的工艺-厚大成型蓝宝石的生长工艺。属电真空技术领域。
    当前生产蓝宝石的方法有传统的焰熔法、提拉法、坩埚下降法（又称温度梯度炉法），用来生产园形截面的蓝宝石晶体，用上述生长方法来制造成型（中空、方、扁、杆等）蓝宝石制品，因需进行极困难而昂贵的加工，制品成本高而不适用于工业生产。近十年来，为适应蓝宝石在国防电子光源、激光、轻工、化工、能源等新技术领域的需要，出现了导模法（即E.F.G法）国外主要为高频感应加热法，该法设备投资高、电耗大、维修操作复杂、热场稳定性差，多模化实施难度大，生产成本高，实际上很少推广于现实工业生产。也有采用阻热导模法技术，但生产质量稳定性差，尤其在解决要大断面及大尺寸蓝宝石制品生产上，往往因出现气泡（尤其在低倍放大下出现严重微气泡），云层，镶嵌组织应力条纹重等原因使产品失去应有的使用价值。

    本发明的目的是要根据单晶体生长中循序凝固定向生长的原则，以及周围气氛对晶体生长的相互影响，对现有阻热导模法整个工艺进行根本性的工艺变革，保证获得质量好的厚大断面（折合厚度δ≥2mm）或超薄、异形的成型蓝宝石晶体。

    本发明的技术解决方案：厚大成型蓝宝石的生长工艺首先要使单晶炉设备的低真空值保证在10-2乇，其高真空值要达到10-5乇，这样易拉制AL2O3在熔化状态下地热分解质较小，从而确保它的热分解气体量较小;然后采取一定的措施即要使导模及热场能够在高真空条件下高温煅烧，其规范控制在10-3乇、并要求接近宝石的熔点，这样做可使导模内的微量气体和杂质挥发掉，不污染氧化铝的溶液。解决了宝石内的气体问题。同时也要求在精细操作时要根据断面折合厚度（2-14mm）来调正拉晶速度，其速度控制在每分钟0.4-1mm，避勉起泡形成。在拉晶过程中要控制结晶界面呈一定斜面形状，从而从根本上解决了结晶过程中析出气体的逸出。保证了蓝宝石质量。使蓝宝石晶体成品率可占成品率的80%左右。获得了质量好的厚大断面（折合厚度δ≥2mm）或超薄、异形的成型蓝宝石晶体。从而使人造蓝宝石在机械电子、光源、能源、激光、轻工、化工、国防等许多新技术领域得到广泛应用提供了切实可行的方法。