本文關(guān)鍵詞：泡生法大尺寸藍(lán)寶石單晶生長(zhǎng)研究

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【摘要】：由于藍(lán)寶石晶體(α-Al2O3)優(yōu)異的物理、化學(xué)性能,使其成為L(zhǎng)ED襯底、高端手表、智能手表和可穿戴電子產(chǎn)品屏幕的首選材料。隨著LED和消費(fèi)性電子市場(chǎng)的快速發(fā)展,對(duì)大尺寸、高質(zhì)量的藍(lán)寶石晶體的需求越來(lái)越迫切。因此,開展對(duì)大尺寸、高質(zhì)量的藍(lán)寶石晶體生長(zhǎng)工藝的研究具有重大的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。本論文研究了泡生法藍(lán)寶石晶體生長(zhǎng)工藝,對(duì)藍(lán)寶石單晶進(jìn)行了表征。實(shí)際生產(chǎn)過程中發(fā)現(xiàn)目前采用60kg級(jí)單晶爐生長(zhǎng)的晶體存在四個(gè)問題:開裂率高;晶體肩部、底部和中心存在氣泡;晶體下部回熔多;晶體徑向尺寸偏小。我們實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)采取以下兩個(gè)措施可有效解決60kg晶體下部回熔和底部云霧狀氣泡問題:(1)將加熱體5、6號(hào)橫桿下移至7號(hào)橫桿位;(2)加大等徑中后期晶體增長(zhǎng)速率,減小晶體收尾階段增長(zhǎng)量。通過藍(lán)寶石單晶模擬軟件CGSim對(duì)60kg溫場(chǎng)建模,分析了其容易開裂,肩部氣泡,中心束狀延伸氣泡問題的原因:(1)60kg溫場(chǎng)生長(zhǎng)的晶體在放肩階段生長(zhǎng)角度過小,且形狀不規(guī)則,不利于熔體中氣泡排出;(2)放肩階段熔體流動(dòng)混亂,產(chǎn)生了三個(gè)漩渦,使熔體中氣泡不易排出,固液結(jié)晶面溫度不穩(wěn)定,導(dǎo)致晶體開裂。基于對(duì)現(xiàn)有問題和市場(chǎng)發(fā)展趨勢(shì)分析,確定了增大晶體尺寸的溫場(chǎng)優(yōu)化方向。針對(duì)以上問題我們更新設(shè)計(jì)了溫場(chǎng),相對(duì)于60kg溫場(chǎng),其溫場(chǎng)徑向尺寸增加40mm;放肩階段固液界面所形成的生長(zhǎng)角度為45°,熔體中心氣泡易于排出;放肩階段,熔體流動(dòng)規(guī)則,有利于固液界面穩(wěn)定。使用紅外測(cè)溫儀和鉑銠絲熱電偶在退火過程中對(duì)晶體進(jìn)行測(cè)溫,發(fā)現(xiàn)泡生法生長(zhǎng)晶體降溫規(guī)律,是一個(gè)前期慢,中后期逐漸變快,后期極快的過程。針對(duì)泡生法生長(zhǎng)晶體降溫特點(diǎn),結(jié)合藍(lán)寶石特性,提出三段式退火程序。有效解決了晶體應(yīng)力大、易開裂等問題,縮短了晶體生長(zhǎng)周期。正在搭建引晶觀測(cè)系統(tǒng),該系統(tǒng)可使引晶臺(tái)階得以量化分析,保證引晶質(zhì)量,同時(shí)降低產(chǎn)業(yè)界對(duì)引晶工藝人員的依賴,簡(jiǎn)化泡生法生長(zhǎng)晶體操作。
【關(guān)鍵詞】：晶體學(xué) 藍(lán)寶石晶體 泡生法 晶體生長(zhǎng)
【學(xué)位授予單位】：深圳大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：O782
【目錄】：

• 摘要3-4
• Abstract4-10
• 第1章 緒論10-18
• 1.1 藍(lán)寶石晶體性質(zhì)10-12
• 1.2 藍(lán)寶石晶體應(yīng)用及前景12-14
• 1.2.1 LED和SOS中襯底材料12
• 1.2.2 電腦手機(jī)等可穿戴電子設(shè)備屏幕12-13
• 1.2.3 其他應(yīng)用13-14
• 1.3 藍(lán)寶石晶體生長(zhǎng)方法簡(jiǎn)介14-18
• 1.3.1 維爾納葉14-15
• 1.3.2 熱交換法15-16
• 1.3.3 導(dǎo)模法16
• 1.3.4 直拉法16-17
• 1.3.5 泡生法17-18
• 第2章 晶體缺陷及檢測(cè)18-21
• 2.1 開裂18-19
• 2.2 包裹物19
• 2.3 晶界19-20
• 2.4 位錯(cuò)20-21
• 第3章 晶體生長(zhǎng)實(shí)驗(yàn)21-29
• 3.1 實(shí)驗(yàn)設(shè)備、材料21-23
• 3.1.1 水電氣真空等環(huán)境形成21
• 3.1.2 提拉、旋轉(zhuǎn)和稱重等系統(tǒng)21-23
• 3.1.3 溫場(chǎng)23
• 3.2 實(shí)驗(yàn)23-29
• 3.2.1 清潔與裝配23-24
• 3.2.2 裝料24
• 3.2.3 開啟冷卻水和真空系統(tǒng)24-25
• 3.2.4 升溫25
• 3.2.5 引晶25-27
• 3.2.6 放肩、等徑27
• 3.2.7 收尾27-28
• 3.2.8 退火28-29
• 第4章 60kg級(jí)藍(lán)寶石單晶29-37
• 4.1 晶體加工與檢測(cè)29-31
• 4.1.1 初步加工29-30
• 4.1.2 結(jié)果30-31
• 4.2 主要問題31-34
• 4.2.1 開裂31-32
• 4.2.2 氣泡32-33
• 4.2.3 下部回熔33
• 4.2.4 尺寸偏小33-34
• 4.3 解決方案34-37
• 第5章 晶體生長(zhǎng)模擬37-45
• 5.1 泡生法晶體生長(zhǎng)的數(shù)學(xué)物理模型37-39
• 5.2 CGSim簡(jiǎn)介39
• 5.3 模擬結(jié)果分析39-42
• 5.3.1 晶體固液面分析40
• 5.3.2 熔體流動(dòng)分析40-42
• 5.4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果42-45
• 5.4.1 晶體加工42
• 5.4.2 性能檢測(cè)42-45
• 第6章 退火研究45-49
• 6.1 紅外測(cè)溫45-46
• 6.2 熱電偶測(cè)溫46-49
• 第7章 結(jié)論與正在進(jìn)行的工作49-53
• 7.1 結(jié)論49-50
• 7.2 正在進(jìn)行的工作50-53
• 7.2.1 CMOS工業(yè)相機(jī)51-52
• 7.2.2 鏡頭52
• 7.2.3 實(shí)驗(yàn)52-53
• 參考文獻(xiàn)53-55
• 致謝55-56
• 攻讀碩士期間的研究成果56

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2 張曉軍;周新民;;泡生法制備藍(lán)寶石缺陷產(chǎn)生機(jī)理及改進(jìn)方法分析[J];綠色科技;2013年09期

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4 李金權(quán);蘇小平;那木吉拉圖;黎建明;張峰翊;李楠;楊海;;氣體湍流對(duì)泡生法生長(zhǎng)藍(lán)寶石單晶溫場(chǎng)的影響[J];人工晶體學(xué)報(bào);2008年01期

5 汪傳勇;左然;Andrey Smirnov;Kirill Mazaev;;泡生法生長(zhǎng)藍(lán)寶石單晶的熱場(chǎng)改進(jìn)與模擬優(yōu)化[J];人工晶體學(xué)報(bào);2011年01期

6 劉麗君;徐家慶;蔡興民;;泡生法藍(lán)寶石晶體生長(zhǎng)工藝的探討[J];哈爾濱工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào);2011年03期

7 孫廣年;于旭東;沈才卿;;泡生法生長(zhǎng)高質(zhì)量藍(lán)寶石的原理和應(yīng)用[J];寶石和寶石學(xué)雜志;2007年04期

8 胡克艷;徐軍;汪傳勇;李紅軍;鄒宇琦;楊秋紅;;泡生法生長(zhǎng)摻碳鈦寶石激光晶體的研究[J];無(wú)機(jī)材料學(xué)報(bào);2012年12期

9 于國(guó)建;宗艷民;張志海;高玉強(qiáng);胡小波;徐現(xiàn)剛;;泡生法生長(zhǎng)藍(lán)寶石晶體中的氣泡分布(英文)[J];人工晶體學(xué)報(bào);2014年06期

10 張曉軍;周新民;;大尺寸藍(lán)寶石單晶的制備方法研究進(jìn)展[J];綠色科技;2013年08期

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1 陳偉超;李紅軍;唐慧麗;于海歐;胡克艷;張寶輝;王慶國(guó);徐軍;;泡生法藍(lán)寶石晶體缺陷分析研究[A];第十六屆全國(guó)晶體生長(zhǎng)與材料學(xué)術(shù)會(huì)議論文集-11藍(lán)寶石及襯底材料[C];2012年

2 張明福;韓杰才;張寒貧;劉成成;;大尺寸藍(lán)寶石單晶泡生法生長(zhǎng)的原理與常見問題解析[A];第十六屆全國(guó)晶體生長(zhǎng)與材料學(xué)術(shù)會(huì)議論文集-11藍(lán)寶石及襯底材料[C];2012年

3 劉方方;左然;韓江山;;泡生法藍(lán)寶石晶體生長(zhǎng)中固液界面形狀的數(shù)值模擬研究[A];第十六屆全國(guó)晶體生長(zhǎng)與材料學(xué)術(shù)會(huì)議論文集-01晶體生長(zhǎng)基礎(chǔ)與數(shù)值模擬[C];2012年

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1 于國(guó)建;泡生法藍(lán)寶石單晶生長(zhǎng)及缺陷研究[D];山東大學(xué);2014年

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1 盧紀(jì)軍;三溫區(qū)泡生法藍(lán)寶石晶體生長(zhǎng)的數(shù)值模擬[D];河北工業(yè)大學(xué);2015年

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3 張超;泡生法制備藍(lán)寶石工藝的設(shè)計(jì)和研究[D];長(zhǎng)春理工大學(xué);2015年

4 肖雄;泡生法藍(lán)寶石60kg級(jí)生長(zhǎng)爐可控溫場(chǎng)研究[D];浙江理工大學(xué);2016年

5 王東陽(yáng);泡生法大尺寸藍(lán)寶石單晶生長(zhǎng)研究[D];深圳大學(xué);2016年

6 趙盼盼;泡生法藍(lán)寶石單晶爐內(nèi)部結(jié)構(gòu)對(duì)熱場(chǎng)影響的數(shù)值模擬研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2013年

7 劉鵬;泡生法藍(lán)寶石生長(zhǎng)過程優(yōu)化數(shù)值模擬研究[D];河北工業(yè)大學(xué);2015年

8 陳晨;泡生法藍(lán)寶石晶體生長(zhǎng)的數(shù)值模擬[D];河北工業(yè)大學(xué);2014年

9 鄭永剛;泡生法生長(zhǎng)摻稀土（Pr~（3+），Eu~（3+））KY（WO_4）_2晶體及性能研究[D];長(zhǎng)春理工大學(xué);2010年

10 樊志遠(yuǎn);天通公司大尺寸藍(lán)寶石C向長(zhǎng)晶控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D];電子科技大學(xué);2014年

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