[发明专利]一种用于生长石榴石型单晶的蓝宝石坩埚

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于制备钆镓石榴石(Gd₃Ga₅O₁₂，简称为GGG)和铽 镓石榴石(Tb₃Ga₅O₁₂，简称为TGG)等含有Ga₂O₃组分的石榴石型单晶的 蓝宝石坩埚。

背景技术

高功率固体激光器，对激光晶体有一系列严格的要求：大的吸收截面和 发射截面、长的荧光寿命、高的热力学性能以及能够生长成大尺寸高光学质 量的晶体。GGG晶体容易在平坦固液界面下生长，不存在其他杂质和应力中 心，整个截面都可有效利用，容易得到应用于高功率激光器的大尺寸板条和 板状元件，并且GGG晶体具有好的力学和化学稳定性、高的热导率、宽的 泵浦吸收带、长的荧光寿命，泵浦光的吸收和储能性都较好，可实现连续式 或脉冲式激光运转。GGG晶体已成为高功率固体激光器的首选材料之一。

目前随着近红外区光纤技术的迅猛发展，光隔离器在信息传输中获得越 来越重要的应用。光隔离器主要利用磁光晶体的法拉第效应。铽镓石榴石 (TGG)在可见和近红外光谱区内具有较高的费尔德常数和低的吸收系数， 且容易用提拉法生长，因此，TGG晶体是应用于400～1100nm波段的法拉第 光隔离器和较高功率激光磁光器件的理想材料。

从上可以看出，GGG和TGG晶体具有广泛的应用前景，但在这两种晶 体生长过程中，都面临着严重的Ga₂O₃组分挥发问题，由于组分Ga₂O₃具有 较强的氧化性，并且该物质在不同的温度下具有不同的分解压力，所以它在 加热熔融过程中容易发生还原挥发生成亚镓氧化物和氧气，使熔体组分偏离 化学计量得不到及时修正，对晶体的质量造成严重的影响，难以生长出大尺 寸高质量的GGG和TGG晶体。中科院上海光机所赵广军等在GGG晶体的 生长气氛中通入一定的氧分压，组分Ga₂O₃的挥发得到有效的抑制，但由于 使用铱金坩埚，通入的氧加速了铱金的氧化。另外，由于反应Ir+O₂＝IrO₂， IrO₂+Ga₂O₃＝Ir+Ga₂O+2O₂的发生，熔体表面经常漂浮一团铱金片，这不仅 给下籽晶时的观察带来了不便，而且也改变了熔体表面上的温场，易产生表 面螺旋形条纹，影响晶体的品质，且漂浮的铱金易被包裹在晶体内而形成散 点或生长在晶体的肩部而形成大量的位错。同时，由于铱金坩埚的存在加速 了Ga₂O₃组分的挥发，加大了熔体组分的偏离。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种在制备钆镓石榴 石或者铽镓石榴石等含有Ga₂O₃组分的石榴石型单晶时不会影响晶体内部质 量、减少组分偏离的用于生长石榴石型单晶的蓝宝石坩埚。

按照本发明提供的技术方案，所述用于生长石榴石型单晶的蓝宝石坩埚， 包括内坩埚与外坩埚，内坩埚设置在外坩埚的外部，内坩埚与外坩埚的顶端 面平齐，内坩埚与外坩埚的断面形状吻合，所述内坩埚由蓝宝石制成。

所述外坩埚由钨或者钼制成。

所述内坩埚的内径为60～70mm，内坩埚的壁厚为3～6mm，内坩埚的高 度为40～45mm。

所述外坩埚的内径为66～82mm，外坩埚的壁厚为5～8mm，外坩埚的高 度为40～50mm。

所述内坩埚的断面形状为圆环形或者多边环形。

本发明具有如下优点：

采用上述技术方案的蓝宝石坩埚装置，可消除使用铱金坩埚时，铱金氧 化物与Ga₂O₃组分反应生长铱金漂浮在熔体表面而影响晶体的内部质量，同 时，消除铱金的氧化物对Ga₂O₃组分分解挥发的促进作用。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

具体实施方式

下面结合具体附图和实施例对本发明作进一步说明。