一種九點供電式藍寶石單晶生長爐鳥籠式發熱體的製作方法

2023-05-23 15:12:17

背景技術：
目前，人造藍寶石單晶的製備方法主要有:直拉法(Czochralskimethod)、凱氏長晶法(Kyropoulos method)(也稱:泡生法)、導膜法及熱交換法等,這些方法都需要在真空和高溫條件下將高純氧化鋁原料熔化，而獲得高溫的手段都是採用電阻爐加熱，電阻爐內具有加熱作用的部分為發熱體，該發熱體的結構形式有網片式和鳥籠式兩種，其中，鳥籠式發熱體是由24-54根直徑5-10mm呈倒門字形的鎢杆並聯而成，每根鎢杆的兩端分別與兩個半圓形的匯流排相連，每個匯流排各有一個引出端，由此2點向發熱體供電。這種供電方式的主要缺陷是：發熱體每根鎢杆相對於供電端的等效電阻偏差大，徑向溫場分布不均勻，容易產生粘鍋現象，更主要的是在晶體生長方向的選擇上，只能選擇對徑向溫場分布要求不高的A向或M向生長方式，若直接生長C向藍寶石，則工藝成功率偏低，難以大批量生產。

技術實現要素：
本實用新型的目的在於提供一種徑向溫場分布均勻且能直接大批量生長C向藍寶石的9點供電的藍寶石單晶生長爐鳥籠式發熱體。

鳥籠式發熱體主要包括：鎢杆、匯流排和引出電極。其中，發熱體有24-54根直徑5-10mm呈倒門字形的鎢杆，其分為6組，每組4-9根合為一束，兩束鎢杆又並列成一對鎢杆束，每對鎢杆束一端分別與相鄰的兩個單匯流排(所述單匯流排僅連有一束鎢杆)相連，另一端又與同一個雙匯流排(所述雙匯流排上連有兩束鎢杆)相連，所述3個雙匯流排與6個單匯流排構成一個彼此不相連且在同一個平面上的環形結構，其內徑大於電阻爐內坩堝外徑，其外徑小於爐內隔熱保溫體內徑。在上述單、雙匯流排上各設一根下端與其垂直相連的短柱即引出電極，它們與供電電源輸出端相連。於是每對鎢杆束的兩端一端分別單獨供電，另一端則合在一起供電，這樣3對鎢杆束就形成9點供電模式，每對鎢杆束採用獨立的直流電源或交流電源供電，可獨立調節每對鎢杆束的供電功率，給爐內徑向溫場提供一個微調手段，使徑向溫場分布更加均勻。

本實用新型與現有技術相比具有如下優點：

1、可使鳥籠式發熱體每根鎢杆通過的電流趨於相等，使徑向溫場等溫線分布趨於同心圓，進而解決晶體生長過程產生粘鍋的問題。

2、在藍寶石應用領域，C向生長的藍寶石晶錠出材率要比其它生長方向的藍寶石出材率高，由於本實用新型可使爐內徑向溫場分布均勻，可直接生長C向藍寶石單晶，使晶錠出材率由現在的不足40％提高到45-50％，從而降低藍寶石單晶的生產成本。

附圖說明

圖1是本實用新型的立體示意簡圖。

圖2是本實用新型的主視示意簡圖。

圖3是本實用新型的俯視示意簡圖。

具體實施方式

在圖1、圖2和圖3所示的9點供電的藍寶石單晶生長爐鳥籠式發熱體示意簡圖中，鳥籠式發熱體主要包括：鎢杆1、匯流排2、3和引出電極4。其中，發熱體有42根直徑5.5mm呈倒門字形的鎢杆，其分為6組，每組7根合為一束，兩束鎢杆又並列成一對鎢杆束，每對鎢杆束一端分別與相鄰的兩個單匯流排2相連，另一端又同與一個雙匯流排3相連，所述3個雙匯流排與6個單匯流排構成一個彼此不相連且在同一個平面上的環形結構，其內徑大於電阻爐內坩堝外徑20mm，其外徑小於爐內隔熱保溫體內徑40mm。在上述單、雙匯流排上各設一根下端與其垂直相連的短柱即引出電極，它們與供電電源輸出端相連。於是每對鎢杆束的兩端一端分別單獨供電，另一端則合在一起供電，這樣3對鎢杆束就形成9點供電模式，每對鎢杆束分別採用獨立的交流電源供電，每對鎢杆束的等效電阻為3-4mΩ，可為生長爐內提供70-90KW的加熱功率。