泡生法蓝宝石晶体生长热场.doc

建立起合适的温场是泡生法生长大尺寸、高质量蓝宝石晶体的关键。泡生法蓝宝石晶体生长系统的温场在轴向应该存在三个区域,即低温区、梯度区、高温区。低温区:主要用于控制热量在晶体中输运的方向和快慢,同时对生长出的晶体进行退火以消除热应力,要求低温区的温度不能太低;对于大尺寸的蓝宝石晶体一般选择在对消除晶体应力、散射、缺陷最敏感的温度附近(一般选择在1700度以上)。梯度区:是晶体生长的前沿,即固液界面所在的位置,晶体生长的驱动力就来源于该区的温度梯度造成的局部过冷,因而也是晶体生长最重要的区域。温度梯度决定晶体的生长速度和生长界面形状,温度梯度大,热量输运速度快,晶体生长的速度快,界面稳定性好,抗扰动能力强。高温区:主要用于原料的融化,为了保证原料的全部融化,高温区必须高于原料的熔点温度,且为了防止较大温度引起的强大对流,高温区内温差一般不大于20度,为了得到一定程度的凸界面生长,对于高温区的径向温度分布,既要有一定的径向温度梯度,又要求径向温度分布中心对称。在生长大直径单晶时,加强低温区的保温,控制梯度区的温度梯度和高温区的过热温度,对保证晶体不开裂,生长界面温度与熔体不局部成核结晶极为重要。热场设计是将加热体做成一定形状,隔热屏设计成一定结构,使下部发热电阻比上部发热电阻大,下部保温性能好,上部保温性能差,从而产生一个比较均匀,下高上低的轴向温度差;同时用过特殊装置控制坩埚底部散热,产生一个中间低,两侧高的径向温度差。从35kg蓝宝石生长到50kg蓝宝石生长,投料量的增加,必然会使用直径大的热系统,以及大坩埚。而热系统越大,其温度梯度越难控制。所以建立新的能生长出高品质50kg蓝宝石的热场是关键。蓝宝石生长更大程度依赖于生长炉和技术管控,当前各大长晶方式比拼的重点也在成本。泡生法被一度卡在80kg级,并不是更大的晶体无法量产而是良率很难保证。投入量产必将进一步降低蓝宝石厂家生产成本。采用大尺寸蓝宝石衬底是降低LED芯片成本的主要因素之一。“大尺寸衬底可以在每个MOCVD轮次中制作更多的芯片。由于LED芯片存在边缘无效区,所以直径越大,芯片数量比与直径比优势越明显,以6英寸为例,表面积是2英寸的9倍,,衬底尺寸越大,芯片数量优势越明显。”据公司介绍,150kg蓝宝石晶体的材料利用率高,掏取4英寸晶棒超过50%,位错密度低600pit/cm2,且晶体质量好,气泡缺陷少。“150kg晶体可掏取5英寸手机面板方棒2430mm,%,,。”**TKY-3法长晶技术突破瓶颈**受窗口片的拉动,蓝宝石的出货量有所增加。窗口片市场的拉动可能会缓解蓝宝石企业业绩低迷的困境预计2020年,手机部分所需MOCVD设备数量将达到250台,LEDTV背光应用所需MOCVD设备数量将达到1500台。而随着通用照明应用规模的Veeco年度报表持续增长,LED照明所需MOCVD台数将达到数千台,据高工LED产业研究所(GLII)统计数据显示,2013年中国LED应用行业规模达到2081亿元,同比增长31%。预计2014年中国LED室内外功能性照明产值将超过1000亿元,LED室内外功能性照明仍将延续2013年的爆发式增长态势。照明需求的快速提升,可以在一定程度上缓解中国地区L