一种导模法生长微孔蓝宝石晶体的生长方法

摘要

本发明公开了一种导模法生长微孔蓝宝石晶体的生长方法，S01，组装模具：模具开毛细缝，毛细缝内等距离填塞直径为0.5mm以下的钼丝或钨丝3～15根，钼丝或钨丝露出模具顶面1mm～10mm，固定钼丝或钨丝，使钼丝或钨丝竖直设置；S02，装炉；S03，抽真空及充氩气；S04，升温；S05，引晶；S06，放肩；S07，等径生长；S08，降温；本发明能够在蓝宝石晶体上生长出直径0.5mm以下，长度15mm以上的微孔，是普通的打孔方法和激光打孔所不能够实现的；微孔的长度可以做到几米或十几米长，以长晶炉的行程为限。

说明书

技术领域

本发明涉及蓝宝石生产技术领域，尤其涉及一种导模法生长微孔蓝宝石晶体的生长方法。

背景技术

可以生长出用普通机械加工包括激光打孔所不能加工出来的微孔，微孔长度可以达到15mm以上，普通钻孔方法加工蓝宝石晶体，对于0.5mm以下的孔，当钻孔深度超过15mm以上时，钻头强度达不到，激光打孔后，微孔由于毛细现象使熔体仍然存在于微孔内，不能达到目的。

蓝宝石晶体在可见光到5.6um 光谱范围内具有良好的透过性能被用于许多测量分析仪器的光学窗口材料。蓝宝石晶体的各向异性，被应用于波导激光腔体、声表面波滤波器、延迟线、超声波传导元件；蓝宝石晶体的硬度( 莫氏度9) 仅次于金刚石，他具有硬度和强度高、抗磨损、耐高温能力强的特点以及化学性质稳定，耐酸碱腐蚀等一系列特性，被广泛应用于高功率激光窗口、耐高温、高压、耐高速摩擦、耐强腐蚀等容器或真空容器的观察窗和光学窗口以及投影仪的散热板等。

现有技术中，火焰法生长微孔蓝宝石由于温度梯度过大而无法生长直径大于50mm 的单晶且晶体的缺陷和内应力值较高，应用范围受到了极大的限制。提拉法、泡生法、热交换法、坩埚下降法等方法能够生长大尺寸蓝宝石晶体，但它们需要经过多次高硬度切割，成型，研磨等一系列繁重的机械加工后，方能制成适用的形状和尺寸，工序较复杂；成本高且耗时；晶体材料利用率较低，工作效率不高，成本居高不下。

蓝宝石晶体的硬度( 莫氏度9) 仅次于金刚石，正是由于它的高硬度和高强度的特性，蓝宝石很难被加工，对于0.5mm以下的孔，当钻孔深度超过15mm以上时，钻头强度达不到，激光打孔后，微孔由于毛细现象使熔体仍然存在于微孔内，不能达到目的。

发明内容

本发明克服了现有技术的不足，提供一种导模法生长微孔蓝宝石晶体的生长方法，能够在蓝宝石晶体上加工出直径0.5mm以下，长度15mm以上的微孔，微孔的长度可以做到几米或十几米长，以长晶炉的行程为限。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

一种导模法生长微孔蓝宝石晶体的生长方法，包括以下步骤：

S01，组装模具：模具开毛细缝，毛细缝内等距离填塞直径为0.5mm以下的钼丝或钨丝3～15根，钼丝或钨丝露出模具顶面1 mm～10mm，固定钼丝或钨丝，使钼丝或钨丝竖直设置；

S02，装炉：选用M向或C向籽晶，将籽晶固定在籽晶夹头上，装入钼坩埚5kg～7kg焰熔法碎料，模具口放料粒；

S03，抽真空及充氩气：关闭炉门，开启机械泵进行抽真空，真空度达到3Pa ～ 10Pa 时关闭真空设备，充氩气至标准大气压；

S04，升温：打开加热电源升温到2100℃～2300℃，使模具口料粒熔化；

S05，引晶：待模具口的料粒熔化后将籽晶摇下，对籽晶进行烤晶后进行引晶，使籽晶块与熔体熔接，并向上以5mm/h～20mm/h提拉籽晶；

S06，放肩：将籽晶杆提拉速率调至放肩限定速度，通过放肩使晶体沿着籽晶从模具中间向外生长；

S07，等径生长：放肩结束后，进行等径生长，提高拉速到30 mm/h～40mm/h；

 S08，降温：拉脱晶体脱离模具，开始降温，10h以后降到室温出炉。

较优地，放肩限定速度为20mm/h~30mm/h。

较优地，模具为平模具或者斜角模具。

较优地，模具材质为钼或者钨或者铱。

与现有技术相比，本发明的有益效果有：本发明能够在蓝宝石晶体上生长出直径0.5mm以下，长度15mm以上的微孔，是普通的打孔方法和激光打孔所不能够实现的；微孔的长度可以做到几米或十几米长，以长晶炉的行程为限。

附图说明

图1为本发明一种导模法生长微孔蓝宝石晶体的生长方法流程示意图；

图2为发明组装模具结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作更进一步的说明。

如图1所示，一种导模法生长微孔蓝宝石晶体的生长方法，包括以下步骤：

S01，组装模具：如图2所示，模具1开毛细缝，毛细缝内等距离填塞直径为0.5mm以下的钼丝2（本实施例使用钼丝，也可以使用钨丝）3～15根，钼丝或钨丝露出模具顶面1 mm～10mm，固定钼丝2，使钼丝2竖直设置；

S02，装炉：选用M向或C向籽晶，将籽晶固定在籽晶夹头上，装入钼坩埚5kg～7kg焰熔法碎料，模具口放料粒；

S03，抽真空及充氩气：关闭炉门，开启机械泵进行抽真空，真空度达到3Pa ～ 10Pa 时关闭真空设备，充氩气至标准大气压；

S04，升温：打开加热电源升温到2100℃～2300℃，使模具口料粒熔化；

S05，引晶：待模具口的料粒熔化后将籽晶摇下，对籽晶进行烤晶后进行引晶，使籽晶块与熔体熔接，并向上以5mm/h～20mm/h提拉籽晶；

S06，放肩：将籽晶杆提拉速率调至放肩限定速度20mm/h~30mm/h，通过放肩使晶体沿着籽晶从模具中间向外生长；

S07，等径生长：放肩结束后，进行等径生长，提高拉速到30 mm/h～40mm/h；

 S08，降温：拉脱晶体脱离模具，开始降温，10h以后降到室温出炉。

模具为平模具或者斜角模具，模具材质为钼或者钨或者铱。

以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。