泡生法藍(lán)寶石60kg級生長爐可控溫場研究.pdf

1、藍(lán)寶石的優(yōu)良性質(zhì)，使其在民用、軍用、航空航天等方面都有出色表現(xiàn)。近年藍(lán)寶石LED襯底材料的火熱，以及電子產(chǎn)品高端手表手機(jī)外屏的推波助瀾，使得藍(lán)寶石長晶產(chǎn)業(yè)迅速發(fā)展，對高品質(zhì)大尺寸藍(lán)寶石的需求與日俱增。然而藍(lán)寶石生長技術(shù)源于國外，國內(nèi)生長大尺寸藍(lán)寶石晶體的各生長技術(shù)都還不完善，于泡生法而言，工藝要求的復(fù)雜性使得泡生法的生長設(shè)備的研究也相當(dāng)復(fù)雜。國內(nèi)外專家、學(xué)者也在不斷得從事此方面的研究，設(shè)備的結(jié)構(gòu)合理性在逐漸的通過數(shù)值模擬，計(jì)算機(jī)仿真的方

2、式改進(jìn)。
　　本文以探究泡生法藍(lán)寶石60kg級的可控溫場為目的，主要研究內(nèi)容如下：
　　(1)分析60k g級泡生法藍(lán)寶石單晶爐的結(jié)構(gòu)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(lán)寶石晶體的影響至關(guān)重要，進(jìn)而重點(diǎn)關(guān)注該兩個(gè)階段進(jìn)行研究。
　　(2)結(jié)合藍(lán)寶石的熱學(xué)性質(zhì)、長晶學(xué)理論，對泡生法藍(lán)寶石生長過程中的結(jié)晶驅(qū)動(dòng)、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(jìn)行分析，得知為避免結(jié)晶過程中

3、的異相成核和成分過冷現(xiàn)象對藍(lán)寶石品質(zhì)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(jìn)行三維建模，將對應(yīng)二維模型應(yīng)用到ANSYS/FLUENT中進(jìn)行仿真，采用DO輻射模型、融化凝固模型等進(jìn)行求解，對引晶過程和等徑過程熱場結(jié)構(gòu)中的對流產(chǎn)生原因、如何影響晶體生長以及溫度梯度的合適與否與調(diào)整方向等進(jìn)行了詳細(xì)分析，并結(jié)合參考文獻(xiàn)進(jìn)行了討論。
　　(4)分析現(xiàn)有設(shè)備引晶控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)困難的原因，