СПОСОБ И СИСТЕМА ПОЛУЧЕНИЯ КРУПНЫХ КРИСТАЛЛОВ ОКСИДОВ ИЗ РАСПЛАВА

1. Способ получения кристалла оксида, включающий:
- создание среды с повышенным давлением или среды разрежения для нагревания тигля, содержащего оксидный материал, при этом тигель имеет длину тигля;
- перемещение тигля от главного нагревателя по меньшей мере к одному последующему нагревателю в соответствии с заранее заданным планом, причем главный нагреватель выполнен на расстоянии от указанного по меньшей мере одного последующего нагревателя, и главный нагреватель и по меньшей мере один последующий нагреватель выполнены с возможностью независимого управления для нагревания оксидного материала,
при этом указанный по меньшей мере один последующий нагреватель имеет длину последующего нагревателя, и длина тигля меньше или примерно равна длине последующего нагревателя; и
- охлаждение оксидного материала с образованием крупного кристалла оксида.
2. Способ по п. 1, в котором перемещение включает регулирование скорости перемещения оксидного материала.
3. Способ по п. 1, в котором
главным нагревателем расплавляют оксидный материал с образованием расплава, и
указанный по меньшей мере один последующий нагреватель поддерживает градиент температуры в заранее заданном пороговом значении, в то время как оксид перемещают от главного нагревателя через указанный по меньшей мере один последующий нагреватель.
4. Способ по п. 1, в котором перемещение включает перемещение тигля в главный нагреватель для расплавления оксидного материала с образованием расплава.
5. Способ по п. 4, в котором перемещение обеспечивает возможность роста кристалла из расплава в положении между главным нагревателем и указанным по меньшей мере одним последующим нагревателем.
6. Способ по п. 1, в котором крупный кристалл оксида имеет длину по меньшей мере примерно 500 мм, ширину по меньшей примерно 300 мм и толщину по меньшей мере примерно 30 мм.
7. Способ по п. 1, в котором крупный кристалл оксида представляет собой сапфир.
8. Способ по п. 1, дополнительно включающий введение затравки в оксидный материал для выращивания кристалла, имеющего желаемую ориентацию кристалла.
9. Способ получения кристалла оксида, включающий:
- направление тигля, содержащего оксидный материал, через участок перемещения тигля в горизонтальной печи;
причем горизонтальная печь имеет горячую зону с нагревателем, участок перемещения тигля проходит через горячую зону, а горячая зона выполнена с возможностью управляемого плавления оксидного материала и образования пара оксида,
нагреватель имеет резистивный нагревательный элемент и паровой защитный экран, расположенный между резистивным нагревательным элементом и участком перемещения тигля, причем паровой защитный экран выполнен с возможностью отделения резистивного нагревательного элемента от паров оксида, получаемых в участке перемещения тигля,
нагреватель также имеет по меньшей мере один слой теплоизоляции, печь по меньшей мере частично принимает участие в образовании крупного кристалла оксида; и
- охлаждение выращенного крупного кристалла оксида до температуры окружающего воздуха.
10. Способ по п. 9, дополнительно включающий регулирование давления в горизонтальной печи.
11. Способ по п. 9, в котором печь включает следующие стадии:
a) стадию разогрева для нагревания оксидного материала, причем продолжительность стадии разогрева выбрана в диапазоне от примерно 24 до примерно 72 часов, при этом температура горизонтальной печи выбрана в диапазоне от примерно 20°C до примерно 2200°C и давление окружающей среды выбрано в диапазоне от примерно 5 Па до примерно 20 Па;
b) стадию предварительного расплавления для расплавления оксидного материала, причем продолжительность стадии предварительного расплавления выбрана в диапазоне от примерно 12 до примерно 18 часов, давление окружающей среды выбрано в диапазоне от примерно 10 Па до примерно 20 Па и скорость перемещения оксидного материала через горячую зону составляет примерно 60 мм/ч;
c) стадию введения затравки для обеспечения возможности начала кристаллизации расплавленного оксидного материала, причем на стадии введения затравки скорость перемещения оксида выбрана в диапазоне от примерно 8 мм/ч до примерно 15 мм/ч и давление окружающей среды выбрано в диапазоне от примерно 5 Па до примерно 15 Па;
d) стадию роста для обеспечения возможности полной кристаллизации оксидного материала, причем продолжительность стадии роста выбрана в диапазоне от примерно 72 до примерно 120 часов, давление окружающей среды выбрано в диапазоне от примерно 5 Па до примерно 15 Па и скорость перемещения оксидного материала выбрана в диапазоне от примерно 5 до примерно 10 мм/ч; и
е) стадию охлаждения для обеспечения возможности возвращения выращенного кристалла оксида к температуре окружающего воздуха.
12. Система для получения крупных кристаллов, содержащая:
печь, содержащую главный нагреватель и по меньшей мере один последующий нагреватель, причем главный нагреватель выполнен на расстоянии от указанного по меньшей мере одного последующего нагревателя и рядом с ним, при этом по меньшей мере один последующий нагреватель выполнен с возможностью приема тигля, имеющего длину тигля; и
горизонтальный перемещающий механизм, выполненный с возможностью перемещения тигля горизонтально относительно главного нагревателя и указанного по меньшей мере одного последующего нагревателя через печь, при этом указанные главный нагреватель и по меньшей мере один последующий нагреватель выполнены с возможностью независимого управления,
и указанный по меньшей мере один последующий нагреватель имеет длину последующего нагревателя, при этом длина тигля меньше или примерно равна длине последующего нагревателя.
13. Система по п. 12, в которой перемещающий механизм включает стержень, выполненный с возможностью выдвижения внутрь печи.
14. Система по п. 13, в которой указанный стержень выполнен с охлаждением текучей средой.
15. Система по п. 13, в которой указанный перемещающий механизм дополнительно содержит множество роликов, выполненных с возможностью обеспечения передвижения тигля вдоль внутренней части печи.
16. Система по п. 12, в которой указанный по меньшей мере один последующий нагреватель содержит множество последующих нагревателей.
17. Система по п. 12, в которой указанные главный нагреватель и по меньшей мере один последующий нагреватель содержат множество нагревательных элементов.
18. Система по п. 17, дополнительно включающая множество паровых защитных экранов, выполненных внутри главного нагревателя и по меньшей мере одного последующего нагревателя, причем каждый из указанных паровых защитных экранов выполнен с возможностью минимизации проникновения паров оксидов от оксидного материала к множеству нагревательных элементов.
19. Система по п. 12, дополнительно включающая камеру, выполненную с возможностью заключать в себе печь и перемещающий механизм, причем указанная камера содержит две стыкуемые части, и по меньшей мере одна из указанных частей выполнена с возможностью перемещения для обеспечения доступа к печи.
20. Система по п. 19, в которой указанная камера выполнена с возможностью создания повышенного давления.
21. Система по п. 19, в которой по меньшей мере одна из указанных двух частей имеет охлаждение текучей средой.
22. Система по п. 12, дополнительно включающая компьютеризированную систему управления для управления главным нагревателем, по меньшей мере одним последующим нагревателем и перемещающим механизмом.
23. Система по п. 22, в которой указанная компьютеризированная система управления выполнена с возможностью управления перемещением тигля в соответствии с заранее заданным планом и выполнена с возможностью управления температурой печи в соответствии с заранее заданным планом.
24. Система по п. 12, в которой печь выполнена с возможностью получения кристалла, имеющего длину по меньшей мере примерно 500 мм, ширину по меньшей примерно 300 мм и толщину по меньшей мере примерно 30 мм.
25. Кристалл, полученный при помощи способа по п. 1.
26. Способ по п. 1, в котором по меньшей мере один последующий нагреватель содержит два последующих нагревателя.
27. Способ по п. 26, в котором два последующих нагревателя содержат первый последующий нагреватель, расположенный на заданном расстоянии от второго последующего нагревателя, причем первый последующий нагреватель имеет длину первого последующего нагревателя, второй последующий нагреватель имеет длину второго последующего нагревателя, а длина последующего нагревателя является суммой длины первого последующего нагревателя, заданного расстояния и второго последующего нагревателя.
28. Кристалл, содержащий:
тело, содержащее оксид и имеющее самый длинный размер, ширину, меньшую чем самый длинный размер, и толщину,
причем самый длинный размер составляет по меньшей мере примерно 500 мм.
29. Кристалл по п. 28, в котором самый длинный размер включает размер длины.
30. Кристалл по п. 28, в котором ширина составляет по меньшей мере примерно 300 мм, и толщина составляет по меньшей мере примерно 30 мм.
31. Кристалл по п. 28, в котором самый длинный размер составляет от примерно 500 мм до примерно 1000 мм.
32. Кристалл по п. 31, в котором ширина составляет от примерно 300 мм до примерно 500 мм, а толщина составляет от примерно 30 мм до примерно 75 мм.
33. Кристалл по п. 28, в котором указанный оксид содержит сапфир.
34. Печь для выращивания кристаллов оксидов, содержащая:
корпус, образующий внутреннюю часть;
горячую зону внутри внутренней части, включающую нагреватель, имеющий резистивный нагревательный элемент;
участок перемещения тигля, проходящий через горячую зону, причем участок перемещения тигля выполнен с возможностью горизонтального перемещения тигля, содержащего оксидный материал, через горячую зону, причем участок перемещения тигля выполнен с возможностью выделения пара оксида; и
паровой защитный экран, расположенный между резистивным нагревательным элементом и участком перемещения тигля, причем паровой защитный экран выполнен с возможностью отделения резистивного нагревательного элемента от пара оксида, выделяющегося в участке перемещения тигля.
35. Печь по п. 34, в которой резистивный нагревательный элемент включает главный нагреватель и по меньшей мере один последующий нагреватель, причем главный нагреватель расположен на расстоянии от соседнего по меньшей мере одного последующего нагревателя, тигель имеет длину тигля, по меньшей мере один последующий нагреватель имеет длину последующего нагревателя, и длина тигля меньше или примерно равна длине последующего нагревателя.