專利名稱：用于鋰氣氛氣相傳輸平衡方法的坩堝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及晶體生長的氣相傳輸平衡的方法(Vapor TransportEquilibration，簡稱VTE技術(shù))，特別是一種用于鋰氣氛氣相傳輸平衡方法的坩堝。
背景技術(shù)：
鋰氣氛VTE技術(shù)是利用氣相傳輸平衡，在高溫下，形成富鋰氣氛，通過鋰離子的擴(kuò)散，使因非化學(xué)計(jì)量比揮發(fā)所導(dǎo)致的晶片表層及內(nèi)部缺陷得以修復(fù)，或在襯底表面發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成新相的技術(shù)。目前，VTE技術(shù)主要是用于改善LiNbO3、LiTaO3、LiAlO2、LiGaO2等晶體質(zhì)量及其相關(guān)研究(Mater.Sci.Eng.B33(1995)91；Optical Materials 23(2003)295；Appl.Phys.Lett.82(2003)2248)。此外該技術(shù)也已被用于進(jìn)行LiAlO2等薄膜的制備。
目前在鋰氣氛VTE實(shí)驗(yàn)和生產(chǎn)過程中通常是使用鉑金坩堝進(jìn)行工作，所以在實(shí)驗(yàn)過程中出現(xiàn)了以下幾個(gè)問題(1)由于鉑金的價(jià)值較高且在實(shí)驗(yàn)過程中的需求量也較大，造成實(shí)驗(yàn)和生產(chǎn)的成本太高；(2)實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)鋰在高溫氧氣氛下會(huì)與鉑發(fā)生反應(yīng)。如經(jīng)過幾次VTE實(shí)驗(yàn)后，坩堝底部就會(huì)被腐蝕出小洞，另外，實(shí)驗(yàn)中用鉑金絲編成的放置樣品的網(wǎng)，經(jīng)過幾次實(shí)驗(yàn)后也會(huì)變成黑色粉末，這些都造成鉑的嚴(yán)重?fù)p耗，大大提高了實(shí)驗(yàn)和生產(chǎn)的成本；(3)當(dāng)鉑金用量少時(shí)，用鉑金做成的容器，氣密性較差，實(shí)驗(yàn)中難以維持較好的平衡氣氛。
由于這些原因提高了鋰氣氛VTE技術(shù)的成本并制約著鋰氣氛VTE技術(shù)的發(fā)展。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是克服上述VTE技術(shù)中鉑金坩堝的諸多問題，提出一種用于鋰氣氛氣相傳輸平衡方法的坩堝，它應(yīng)具有加工簡便、制造成本低、坩堝氣密性好、對處理樣品不污染的特點(diǎn)。
本發(fā)明的基本思想是利用Al2O3陶瓷坩堝代替鉑金坩堝進(jìn)行VTE處理。
本發(fā)明的技術(shù)解決方案如下一種用于鋰氣氛氣相傳輸平衡方法的坩堝，該坩堝是Al2O3陶瓷坩堝，由坩堝、架角、中間隔板和坩堝蓋構(gòu)成，在該坩堝內(nèi)安置該架角，在該架角上放置該中間隔板，該中間隔板上開設(shè)有若干通氣孔和供樣品放置的細(xì)槽，坩堝蓋的邊沿設(shè)有與坩堝的周邊相配合的環(huán)行凹槽。
所述的坩堝可為圓筒形或方盒形，所述的坩堝蓋與坩堝相配合。
所述的架角既可與坩堝內(nèi)壁一體構(gòu)成，也可以是一單獨(dú)的部件。
本發(fā)明的技術(shù)效果在該架角上放置該中間隔板后，坩堝底部留出一定空間便于放入一定量的Li2CO3或Li2O或含Li2O的混合原料。在中間隔板上開細(xì)槽，用于安放待處理的晶片或襯底片。在VTE過程中使待處理樣品垂直于中間隔板放置，樣品的兩個(gè)面充分暴露在氣氛中。在隔板上開若干小孔，方便氣氛對流進(jìn)入上部。
在高溫下Li2O會(huì)與Al2O3發(fā)生反應(yīng)，在Al2O3陶瓷坩堝的內(nèi)壁生成LiAlO2的多晶層，這層LiAlO2的多晶層致密且在鋰氣氛的VTE環(huán)境中非常穩(wěn)定，不會(huì)對VTE過程產(chǎn)生污染，起到了與鉑金坩堝相同的作用。此外，用Al2O3陶瓷做鋰氣氛VTE坩堝還有加工簡便，內(nèi)部形狀容易控制，坩堝氣密性好，成本低廉等優(yōu)點(diǎn)。


圖1是本發(fā)明用于鋰氣氛氣相傳輸平衡方法的坩堝具體實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖中1-坩堝；2-架角；3-中間隔板；4-坩堝蓋；5-隔板上的通氣孔；6-VTE原料(Li2CO3等)；7-待處理樣品。
具體設(shè)計(jì)方式先請參閱圖1，圖1是本發(fā)明用于鋰氣氛氣相傳輸平衡方法的坩堝具體實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。圖中1、2、3、4部件均為Al2O3陶瓷制成。由圖可見，本發(fā)明用于鋰氣氛氣相傳輸平衡方法的坩堝，該坩堝是Al2O3陶瓷坩堝，由坩堝1、架角2、中間隔板3和坩堝蓋4構(gòu)成，在該坩堝1內(nèi)安置該架角2，在該架角2上放置該中間隔板3，該中間隔板3上開設(shè)有若干通氣孔5和供樣品7放置的細(xì)槽，坩堝蓋4的邊沿設(shè)有與坩堝1的周邊相配合的環(huán)行凹槽。在該架角2上放置該中間隔板3后，在坩堝底部留出了一定空間，便于放入一定量的Li2CO3或Li2O或含Li2O的混合原料6。在中間隔板3上開細(xì)槽，用于安放待處理的晶片或襯底片7。在VTE過程中，待處理樣品7垂直于中間隔板3放置，使樣品7的兩個(gè)面充分暴露在氣氛中。坩堝1底部做幾個(gè)架角2，用來安放和固定中間隔板3。在隔板上開一定數(shù)目的小孔5，方便氣氛對流進(jìn)入上部。該坩堝在使用前，要先在底部放入一定量的Li2CO3或Li2O，蓋好坩堝蓋4后，在高溫800℃～1100℃下對坩堝進(jìn)行一段時(shí)間(3～4天)的空燒，使坩堝1內(nèi)壁生成穩(wěn)定的LiAlO2層。
利用這種坩堝，進(jìn)行了在富鋰氣氛中改善LiNbO3、LiTaO3、LiAlO2和LiGaO2晶體質(zhì)量的VTE實(shí)驗(yàn)，試驗(yàn)證明其效果與使用鉑金坩堝的效果相同，在部分條件下還優(yōu)于鉑金坩堝結(jié)果。此外，還嘗試了用這種坩堝進(jìn)行在藍(lán)寶石襯底上VTE生長LiAlO2薄膜層的試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果也與使用鉑金坩堝結(jié)果相同。
權(quán)利要求
1.一種用于鋰氣氛氣相傳輸平衡方法的坩堝，其特征在于該坩堝是Al2O3陶瓷坩堝，由坩堝(1)、架角(2)、中間隔板(3)和坩堝蓋(4)構(gòu)成，在該坩堝(1)內(nèi)安置該架角(2)，在該架角(2)上放置該中間隔板(3)，該中間隔板(3)上開設(shè)有若干通氣孔(5)和供樣品(7)放置的細(xì)槽，坩堝蓋(4)的邊沿設(shè)有與坩堝(1)的周邊相配合的環(huán)行凹槽。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于鋰氣氛氣相傳輸平衡方法的坩堝，其特征在于所述的坩堝(1)可為圓筒形或方盒形，所述的坩堝蓋(4)與坩堝(1)相配合。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于鋰氣氛氣相傳輸平衡方法的坩堝，其特征在于所述的架角(2)與坩堝(1)內(nèi)壁一體構(gòu)成。
全文摘要
一種用于鋰氣氛氣相傳輸平衡方法的坩堝，該坩堝是Al
文檔編號(hào)C30B31/00GK1563518SQ20041001731
公開日2005年1月12日 申請日期2004年3月30日 優(yōu)先權(quán)日2004年3月30日
發(fā)明者李抒智, 徐軍, 周圣明, 宋詞, 凌磊, 嚴(yán)成鋒, 鄒軍, 楊衛(wèi)橋, 夏長泰 申請人:中國科學(xué)院上海光學(xué)精密機(jī)械研究所