蓝宝石晶体生长炉的热场配件主要包括钨钼材质的各类组件,如钨坩埚、钼坩埚、发热体、钨筒、隔热屏、支撑、底座、籽晶杆以及坩埚盖等。这些配件在蓝宝石晶体的生长过程中起着至关重要的作用。具体来说:
钨坩埚和钼坩埚是用于盛装和熔化原料的容器,它们能够承受高温并保持稳定的化学性质。
发热体通常采用鸟笼结构钨发热体或者钨网发热体,用于提供均匀稳定的温场,确保晶体生长的质量。
隔热屏则用于减少热量损失,提高热效率。
支撑、底座、籽晶杆以及坩埚盖等配件则共同构成了热场的结构,确保晶体生长过程的稳定性和可控性
钨坩埚和钼坩埚哪个更好?
钨坩埚和钼坩埚各有优势,难以一概而论哪个更好,具体取决于应用场景和需求。
(1)钨坩埚具有高熔点(约3422°C)、良好的耐高温性能、化学稳定性和导热性,适用于需要极高温度稳定性的场合,如稀土冶炼、石英玻璃和电子喷涂等行业。然而,钨坩埚价格较高,且相对脆弱,使用时需注意避免撞击和超温。
(2)钼坩埚则具有较高的熔点(约2623°C)和良好的抗热震性,适用于需要快速温度变化的应用,如热交换法单晶生长。钼坩埚价格相对较低,但在极高温度下可能有限制,且易与氧气反应氧化。
因此,在选择时应根据具体需求和应用环境综合考虑。
发热体如何提供均匀稳定的温场?
发热体通过特殊设计和布局提供均匀稳定的温场。具体实现方式如下:
(1)独特加热体形状:根据大尺寸蓝宝石晶体生长的温场要求,设计独特的加热体形状,以提供可控的轴向、径向温度梯度1。
(2)相邻加热杆电流方向相反:蓝宝石长晶炉的发热体包括若干金属加热杆,相邻的金属加热杆分别独立连接正极水冷金属环和负极水冷金属环,使得相邻金属加热杆的电流方向相反,电流产生的侧向电磁力相互抵消,避免出现金属加热杆侧向变形严重的问题,从而保持温场的稳定2。
(3)多层复合结构:炉膛采用多层复合结构,如氧化锆板或氧化铝板+含锆陶瓷纤维板,以及配套粘结剂,以提高隔热效果并减少热量损失,有助于维持温场的均匀性和稳定性。
哪种加热体形状最常用?
鸟笼状电阻发热体是蓝宝石晶体生长炉中最常用的加热体形状之一。这种发热体设计独特,包括两个铜半环、纵向钨棒和横向钨棒,通过钼螺栓和钨丝连接绑紧,形成鸟笼状结构。它能够提供均匀稳定的热量供给,使温场分布均匀,非常适合于冷心放肩微量提拉法生长大尺寸蓝宝石单晶。此外,泡生法蓝宝石炉也常采用钨发热体,其形状可能根据具体需求有所不同,但同样旨在实现均匀稳定的温场分布。