本實用新型屬于晶體生長技術領域，涉及一種清除藍寶石晶體熔體料中氣泡裝置，特別涉及一種利用高頻振動清除藍寶石晶體熔體料中氣泡裝置。

背景技術：

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合而成，其晶體結構為六方晶格結構。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℃）等特點，因此常被用來作為光電元件的材料。目前超高亮度白/藍光LED的品質取決于氮化鎵外延層(GaN)的材料品質，而氮化鎵外延層品質則與所使用的藍寶石襯底表面加工品質息息相關。由于藍寶石(單晶Al₂O₃) c面與Ⅲ-Ⅴ和Ⅱ-Ⅵ族沉積薄膜之間的晶格常數(shù)失配率小，同時符合GaN外延制程中耐高溫的要求，使得藍寶石晶片成為制作白/藍/綠光LED的關鍵材料。

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Kyropolos法，簡稱Ky法）、導模法（即edge defined film-fed growth techniques法，簡稱EFG法，屬于TPS方法的一種）、熱交換法（即heat exchange method 法，簡稱HEM法）、布里奇曼法（即Bridgman法，或坩堝下降法）、提拉法（即Czochralski，簡稱Cz法）等。但不同的晶體生長方法針對藍寶石的不同用途而設計。目前，用于LED領域的藍寶石的晶體生長方法上述藍寶石晶體的生長方法常用的有兩種：

1、凱氏長晶法(Kyropoulos method),簡稱KY法，亦稱泡生法。其原理與柴氏拉晶法(Czochralski method)類似，先將原料加熱至熔點后熔化形成熔體，再以單晶的籽晶(SeedCrystal)接觸到熔體表面，在籽晶與熔體的固液界面上開始生長和籽晶相同晶體結構的單晶，籽晶以極緩慢的速度往上拉升，但在籽晶往上拉晶一段時間以形成晶頸，待熔體與籽晶界面的凝固速率穩(wěn)定后，籽晶便不再拉升，也沒有作旋轉，僅以控制冷卻速率方式來使單晶從上方逐漸往下凝固，最后凝固成一整個單晶晶碇。然后，利用掏棒加工，沿垂直軸向掏制標準LED用的晶棒。其有效利用率一般在30%左右，限制了LED襯底片的成本。

2、導模法（也稱邊緣限定薄膜喂料法，EFG法），主要用于生長薄板材料。它利用了毛細原理，將熔體導入模具的頂部，然后用籽晶將這部分熔體提拉生成單晶片。然后利用掏片加工，掏制出一個個LED用的毛片。隨著市場需求的增加，利用導模法生長的藍寶石產(chǎn)品尺寸不斷增加，如中國專利CN201010147683.5涉及藍寶石晶體的制造技術,具體是一種大尺寸片狀藍寶石晶體的生長方法；以及利用導模具法一次性生長多支藍寶石產(chǎn)品，如中國專利CN201310371528.5涉及一種多支成形藍寶石長晶裝置。

一方面，傳統(tǒng)的EFG法或Ky法， 選用原料密度小于晶體密度，其原因在于原料內含有氣孔，對于坩堝內投入原料的雜質、原料熔包裹的氣泡是依靠長時間的等待以期望在熱平衡的過程中自生自滅，不但浪費的能源增加了成本且效果不理想，晶體內部經(jīng)常包覆著氣泡和雜質等光學缺陷。

另一方面，無論EFG大尺寸藍寶石生長或是EFG多片藍寶石生長，一次性投料量明顯限制了晶體尺寸或晶體數(shù)量，有必要采取在工藝過程中不斷投入新的原料，而新投入的原料熔化時又引入了氣泡和雜質。

因此，研發(fā)一種能夠有效清除原料中氣泡，最大程度確保坩堝內原料清潔，且提高晶體成品質量的清除藍寶石晶體熔體料中氣泡

裝置是非常有必要的。

技術實現(xiàn)要素：

本實用新型要解決的技術問題是提供一種能夠有效清除原料中氣泡，最大程度確保坩堝內原料清潔，且提高晶體成品質量的清除藍

寶石晶體熔體料中氣泡裝置。

為解決上述技術問題，本實用新型的技術方案為：一種清除藍寶石晶體熔體料中氣泡裝置，其創(chuàng)新點在于：所述裝置包括一坩堝、模具、坩堝蓋、氣泡收集器和高頻激勵裝置；

所述坩堝蓋設于坩堝的上方，并與坩堝保持1mm-200mm的間隙；所述坩堝蓋的旋轉對稱軸與坩堝的旋轉對稱軸重合，且所述一側的坩堝蓋上還具有一加料通孔；所述模具設置在坩堝蓋的中心處，且其下端位于坩堝內，所述模具的對稱軸上還設有一條毛細通道；所述氣泡收集器設置在坩堝內腔的最底端，所述高頻激勵裝置設置在坩堝底端中心，且高頻激勵裝置穿過坩堝與氣泡收集器連接；

所述裝置還包括一支撐組件，所述支撐組件設于坩堝底端，且通過該支撐組件將清除藍寶石晶體熔體料中氣泡的裝置固定于晶體生長爐內。

進一步地，所述氣泡收集器由若干層耐高溫金屬絲編織的網(wǎng)狀結構構成，且若干層網(wǎng)狀結構自上而下，網(wǎng)孔依次減??；所述各網(wǎng)狀層之間還設置有耐高溫金屬絲枝狀支撐網(wǎng)狀結構。

進一步地，所述網(wǎng)孔的最小尺寸為0.5mm-5mm，所述枝狀夾角為30°-120°。

進一步地，所述的耐高溫金屬為鉬、鎢、鎢鉬合金或鎢錸合金。本實用新型的優(yōu)點在于：

（1）本實用新型的清除藍寶石晶體熔體料中氣泡裝置，利用高頻振動對氣泡收集器上的氣泡形成共振效應，快速有效的迫使氣泡收集器上的氣泡脫離，并上浮到熔體液面上方；可有效清除原料中氣泡，降低坩堝內熔料的氣體含量，最大程度確保坩堝內原料清潔，進而提高晶體成品質量；

（2）本實用新型的清除藍寶石晶體熔體料中氣泡裝置中的氣泡收集器，其是由若干層耐高溫金屬絲編織的網(wǎng)狀結構構成，能夠有效的增加氧化鋁原料與熱源的接觸面積，提高熔化效率，防止原料碰撞金屬器件或造成熔體濺射，并快速收集熔體中的氣體，降低氣泡的成核能量勢壘，減少氣體在晶體內部形成氣泡的風險。

附圖說明

下面結合附圖和具體實施方式對本實用新型作進一步詳細的說明。

圖1是本實用新型清除藍寶石晶體熔體料中氣泡裝置的結構示意圖。

圖2是本實用新型清除藍寶石晶體熔體料中氣泡裝置中氣泡收集器的三層網(wǎng)狀結構俯視示意圖。

圖3是本實用新型清除藍寶石晶體熔體料中氣泡裝置中氣泡收集器的三層網(wǎng)狀結構俯視示意圖及交錯編織樹枝狀鎢錸絲支撐放大示意圖。

具體實施方式

下面的實施例可以使本專業(yè)的技術人員更全面地理解本實用新型，但并不因此將本實用新型限制在所述的實施例范圍之中。

實施例

本實施例清除藍寶石晶體熔體料中氣泡裝置，如圖1所示，該裝置包括一圓柱形鉬坩堝3，在圓柱形鉬坩堝3的上方設有一圓盤裝鉬坩堝蓋2，并與坩堝保持1mm-200mm的間隙；且圓盤裝鉬坩堝蓋2旋轉對稱軸與圓柱形鉬坩堝3的旋轉對稱軸重合，在圓盤裝鉬坩堝蓋2的左側還設有一加料通孔；且在圓盤裝鉬坩堝蓋2的中心處設有一鉬模具1，該鉬模具1下端位于圓柱形鉬坩堝3內，鉬模具1的對稱軸上還設有一條毛細通道。

在圓柱形鉬坩堝3內腔的最底端還設有氣泡收集器7，如圖2所示，氣泡收集器7為三層網(wǎng)狀結構，由鎢錸合金細絲編織而成，且三層網(wǎng)狀結構自上而下，網(wǎng)孔依次減小，最底層網(wǎng)孔為2mm，如圖3所示，網(wǎng)層之間有樹枝狀鎢錸絲交錯編織結構支撐，鎢錸絲編織交錯角度為30°，同時支撐結構確保網(wǎng)層間有2cm以上的間隙。

當藍寶石球料落入氣泡收集器7上后，由于氧化鋁球料具有一定下落動能，而氣泡收集器7的鎢錸絲支撐的多層結構同時配合多孔結構，其孔眼自上而下依次減小，一方面能夠有效確保球料順利落入氣泡收集器7中，另一方面能夠有效防止球料直接穿過氣泡收集器7，防止球料直接落入坩堝，球料落入氣泡收集器7上有效轉化球料動能為氣泡收集器7的彈性勢能，防止球料下落碰撞坩堝或造成熔體濺射。

如圖1所示，在圓柱形鉬坩堝3底端中心還設有一高頻激勵裝置，6，且該高頻激勵裝置6穿過圓柱形鉬坩堝3與氣泡收集器7連接；該清除藍寶石晶體熔體料中氣泡裝置還包括一支撐組件5，該支撐組件5設于圓柱形鉬坩堝3底端，且通過該支撐組件5將清除藍寶石晶體熔體料中氣泡的裝置固定于晶體生長爐內。

本實施例的清除藍寶石晶體熔體料中氣泡裝置，利用高頻振動對氣泡收集器上的氣泡形成共振效應，快速有效的迫使氣泡收集器上的氣泡脫離，并上浮到熔體4液面上方；可有效清除原料中氣泡，降低坩堝內熔料的氣體含量，最大程度確保坩堝內原料清潔，進而提高晶體成品質量。

以上顯示和描述了本實用新型的基本原理和主要特征以及本實用新型的優(yōu)點。本行業(yè)的技術人員應該了解，本實用新型不受上述實施例的限制，上述實施例和說明書中描述的只是說明本實用新型的原理，在不脫離本實用新型精神和范圍的前提下，本實用新型還會有各種變化和改進，這些變化和改進都落入要求保護的本實用新型范圍內。本實用新型要求保護范圍由所附的權利要求書及其等效物界定。