一種石榴石型單晶的生長裝置的製作方法

2023-05-20 18:44:26

專利名稱：一種石榴石型單晶的生長裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及ー種製備釓鎵石榴石(Gd3Ga5O12，簡稱GGG)和鋱鎵石榴石(Tb3Ga5O12,簡稱TGG)等含有Ga2O3組分的石榴石型單晶的生長裝置。
背景技術：
高功率固體雷射器，對雷射晶體有一系列嚴格的要求大的吸收截面和發射截面、長的螢光壽命、高的熱力學性能以及能夠生長成大尺寸高光學質量的晶體。GGG晶體容易在平坦固液界面下生長，不存在其他雜質和應カ中心，整個截面都可有效利用，容易得到應用於高功率雷射器的大尺寸板條和板狀元件，並且GGG晶體具有好的力學和化學穩定性、高的熱導率、寬的泵浦吸收帶、長的螢光壽命，泵浦光的吸收和儲能性都較好，可實現連續式或脈衝式雷射運轉。GGG晶體已成為高功率固體雷射器的首選材料之一。目前，隨著近紅外區光纖技術的迅猛發展，光隔離器在信息傳輸中獲得越來越重 要的應用。光隔離器主要利用磁光晶體的法拉第效應。鋱鎵石榴石(TGG)在可見和近紅外光譜區內具有較高的費爾德常數和低的吸收係數，且容易用提拉法生長。因此，TGG晶體是應用於400-1100nm波段的法拉第光隔離器和較高功率雷射磁光器件的理想材料。由上可以看出，GGG和TGG晶體具有廣泛的應用前景，但在這兩種晶體生長過程中，都面臨著嚴重的Ga2O3組分揮發問題，由於組分Ga2O3具有較強的氧化性，並且該物質在不同的溫度下具有不同的分解壓力，所以它在加熱熔融過程中容易發生還原揮發生成亞鎵氧化物和氧氣，對晶體的質量造成嚴重的影響。首先，Ga2O3的揮發分解使熔體組分偏離化學計量得不到及時修正，使得製備大尺寸單晶材料難以實現。其次，組分Ga2O3分解後形成的亞鎵氧化物會與銥金坩堝壁以及熔體中其他氧化物發生反應形成銥金或其他異質沉積物，被界面所俘獲形成晶體的包裹物。晶體生長完成後，看到爐壁上附著的是ー層非常均勻的白色粉末狀物質，保溫片開孔處、坩堝口內壁及保溫罩觀察窗ロ處是結晶非常好的白色晶須。同時在GGG和TGG晶體毛坯的肩部也存在些許白色粉末團，經檢測晶體內部存在散點、包裹物、界面、生長紋等缺陷。經過分析認為晶體毛坯肩部白色粉末團以及晶體內散點、包裹物的存在主要是由於組分Ga2O3分解後形成的亞鎵氧化物在爐壁或保溫片開孔處的重結晶物通過保溫片開孔掉入熔體中，界面將未完全熔化的重結晶物顆粒包裹在晶體中。

實用新型內容本實用新型提供一種可以得到內部無散點、包裹物的大尺寸、高質量的石榴石型單晶的ー種石榴石型單晶的生長裝置。按照本實用新型提供的技術方案，所述ー種石榴石型單晶的生長裝置，包括在外殼內設置的生長坩堝，在生長坩堝的底面下方設有支撐杆，支撐杆穿過外殼的底面板，在支撐杆的頂端部固定有支撐板，支撐板與生長坩堝的底面接觸，在外殼的頂端部具有間隔設置的上保溫片與下保溫片，在上保溫片上開設有截面形狀為正梯形的上保溫片孔，在下保溫片上開設有截面形狀為倒梯形的下保溫片孔，下保溫片孔開設在上保溫片孔的正下方，一根銥金杆穿過在上保溫片孔與下保溫片孔，銥金杆的底端部位於外殼內，在銥金杆的底端部上方的10 30mm處固定有鉬金片，所述鉬金片位於下保溫片的下方，且鉬金片的外形尺寸大於下保溫片孔底端部的外形尺寸。所述鉬金片安裝在銥金杆底端部上方的20 30mm處。本實用新型的鉬金片不僅可以阻止揮發重結晶物從保溫片開孔處掉入熔液中，而且可以起到後加熱器的作用，降低生長出的晶體內部的溫度梯度，從而得到大尺寸、高質量的單晶材料。
本實用新型的保溫層由正梯形開孔的上保溫片和倒梯形開孔的下保溫片組成，減少揮發重結晶物的脫落並掉入熔液中。

圖I是本實用新型的整體結構示意圖。
具體實施方式
下面結合具體附圖和實施例對本實用新型作進ー步說明。如圖所示，本實用新型主要由外殼I、生長坩堝2、支撐杆3、支撐板4、上保溫片5、下保溫片6、上保溫片孔7、下保溫片孔8、銥金杆9與鉬金片10等部件構成。ー種石榴石型單晶的生長裝置，包括在外殼I內設置的生長坩堝2，在生長坩堝2的底面下方設有支撐杆3，支撐杆3穿過外殼I的底面板，在支撐杆3的頂端部固定有支撐板4，支撐板4與生長坩堝2的底面接觸，在外殼I的頂端部具有間隔設置的上保溫片5與下保溫片6，在上保溫片5上開設有截面形狀為正梯形的上保溫片孔7，在下保溫片6上開設有截面形狀為倒梯形的下保溫片孔8，下保溫片孔8開設在上保溫片孔7的正下方，一根銥金杆9穿過在上保溫片孔7與下保溫片孔8，銥金杆9的底端部位於外殼I內，在銥金杆9的底端部上方的10 30mm處固定有鉬金片10,所述鉬金片10位於下保溫片6的下方，且鉬金片10的外形尺寸大於下保溫片孔8底端部的外形尺寸。所述鉬金片10安裝在銥金杆9底端部上方的20 30mm處。本實用新型將距籽晶桿頭部10 30mm處設置鉬金片10，將上保溫片5、下保溫片6加工出截面形狀為正梯形的圓孔和倒梯形的圓孔，解決了 GGG和TGG等含有Ga2O3組分的石榴石型單晶生長過程中，組分Ga2O3分解後形成的亞鎵氧化物的重結晶物掉入熔液中易形成包裹物的難題，阻止揮發重結晶物從保溫層開孔處掉入熔液，同時鉬金片10還起到了後加熱器的作用，從而得到了內部無散點、無包裹物的大尺寸、高質量的石榴石型單晶。
權利要求1.一種石榴石型單晶的生長裝置，其特徵是包括在外殼(I)內設置的生長坩堝(2)，在生長坩堝(2)的底面下方設有支撐杆(3)，支撐杆(3)穿過外殼(I)的底面板，在支撐杆(3)的頂端部固定有支撐板(4)，支撐板(4)與生長坩堝(2)的底面接觸，在外殼(I)的頂端部具有間隔設置的上保溫片(5)與下保溫片(6)，在上保溫片(5)上開設有截面形狀為正梯形的上保溫片孔(7)，在下保溫片(6)上開設有截面形狀為倒梯形的下保溫片孔(8)，下保溫片孔(8)開設在上保溫片孔(7)的正下方，一根銥金杆(9)穿過在上保溫片孔(7)與下保溫片孔(8)，銥金杆(9)的底端部位於外殼(I)內，在銥金杆(9)的底端部上方的10 30mm處固定有鉬金片(10)，所述鉬金片(10)位於下保溫片(6)的下方，且鉬金片(10)的外形尺寸大於下保溫片孔(8)底端部的外形尺寸。
2.如權利要求I所述的一種石榴石型單晶的生長裝置，其特徵是所述鉬金片(10)安裝在銥金杆(9)底端部上方的20 30mm處。
專利摘要本實用新型涉及一種製備釓鎵石榴石型單晶的生長裝置。特別涉及了一種通過將距籽晶桿頭部處設置鉑金片，將上保溫片、下保溫片加工出截面形狀為正梯形的圓孔和倒梯形的圓孔，解決了GGG和TGG等含有Ga2O3組分的石榴石型單晶生長過程中，組分Ga2O3分解後形成的亞鎵氧化物的重結晶物掉入熔液中易形成包裹物的難題，阻止揮發重結晶物從保溫層開孔處掉入熔液，同時鉑金片還起到了後加熱器的作用，從而得到了內部無散點、無包裹物的大尺寸、高質量的石榴石型單晶的生長裝置。
文檔編號C30B15/00GK202390578SQ201120533549
公開日2012年8月22日 申請日期2011年12月19日 優先權日2011年12月19日
發明者柳祝平, 黃小衛 申請人:元亮科技有限公司