泡生法藍寶石60kg級生長爐可控溫場研究.pdf

1、藍寶石的優(yōu)良性質，使其在民用、軍用、航空航天等方面都有出色表現。近年藍寶石LED襯底材料的火熱，以及電子產品高端手表手機外屏的推波助瀾，使得藍寶石長晶產業(yè)迅速發(fā)展，對高品質大尺寸藍寶石的需求與日俱增。然而藍寶石生長技術源于國外，國內生長大尺寸藍寶石晶體的各生長技術都還不完善，于泡生法而言，工藝要求的復雜性使得泡生法的生長設備的研究也相當復雜。國內外專家、學者也在不斷得從事此方面的研究，設備的結構合理性在逐漸的通過數值模擬，計算機仿真的方

2、式改進。
　　本文以探究泡生法藍寶石60kg級的可控溫場為目的，主要研究內容如下：
　　(1)分析60k g級泡生法藍寶石單晶爐的結構以及泡生法工藝各階段流程，得知工藝過程中的引晶階段和等徑生長階段對藍寶石晶體的影響至關重要，進而重點關注該兩個階段進行研究。
　　(2)結合藍寶石的熱學性質、長晶學理論，對泡生法藍寶石生長過程中的結晶驅動、均勻成核以及非均勻成核、成核速率、成分過冷過熱的原理進行分析，得知為避免結晶過程中

3、的異相成核和成分過冷現象對藍寶石品質造成不良影響，固液界面溫度梯度和晶體生長速率非常重要。
　　(3)對60kg級泡生法單晶爐進行三維建模，將對應二維模型應用到ANSYS/FLUENT中進行仿真，采用DO輻射模型、融化凝固模型等進行求解，對引晶過程和等徑過程熱場結構中的對流產生原因、如何影響晶體生長以及溫度梯度的合適與否與調整方向等進行了詳細分析，并結合參考文獻進行了討論。
　　(4)分析現有設備引晶控制系統設計困難的原因，