[发明专利]一种大尺寸硼酸盐晶体生长所用的坩埚和所用的方法

说明书

技术领域

本发明涉及晶体生长技术领域，更具体涉及一种大尺寸硼酸盐晶体生长所用的坩埚和所用的方法。

背景技术

三硼酸锂(LiB₃O₅，简称LBO)晶体具有损伤阈值大、光学均匀性好、非线性系数大、物化性能稳定等优点，广泛地应用于固定激光变频、光参量震荡等领域。其生长方法通常为顶部籽晶熔盐法、顶部籽晶提拉法等。

随着大尺寸LBO晶体生长技术的不断突破，大尺寸LBO晶体被广泛的应用在各种超高功率激光装置中。这些应用对晶体器件的尺寸提出了越来越高的要求。在制作晶体器件时，须沿着特定角度进行切割，通常还要求器件的通光面为正方形。但目前生长的大尺寸LBO晶体形貌很难控制，这就造成在制作器件时，晶体的利用率不高，很难切割出更大尺寸的LBO器件。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明要解决的技术问题就是克服现有技术中难以获得大尺寸LBO器件，在制作器件时晶体的利用率不高等难题，针对特定方向大尺寸LBO器件的需求，提供一种用于大尺寸硼酸盐晶体生长的可调节晶体形貌的异形坩埚以及晶体生长方法。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种用于大尺寸硼酸盐晶体生长的异形坩埚，所述坩埚直径为80-400mm，深为40-300mm，在坩埚壁上沿设有调节坩埚内温场的缺口。

优选地，所述坩埚壁上沿的缺口数为1-6个。

优选地，所述坩埚壁上沿的缺口为对称分布。

优选地，所述坩埚的材质为铂金、铱金或陶瓷。

优选地，所述坩埚壁上沿的缺口形状为矩形，尺寸为5-30mm×10-40mm。

优选地，所述坩埚壁上沿的缺口形状为V形，缺口长为5-50mm，深为5-25mm。

优选地，所述坩埚壁上沿的缺口形状为半圆形，直径为5-50mm。

本发明还提供了一种大尺寸硼酸盐晶体生长的方法，该方法采用上述异形坩埚，该方法包括步骤：

步骤一：制备用于熔盐法晶体生长的原料，置于所述的异形坩埚内，原料高度须低于坩埚缺口处，升温至所述原料完全熔化得到高温溶液；

步骤二：引入籽晶，降温开始生长晶体；

步骤三：晶体生长结束后，缓慢降温至室温，取出晶体。

优选地，在步骤二中：将所述溶液升温至饱和点以上0.5-5℃，缓慢引入籽晶至所述溶液表面或其中，保温0.5-2小时后，以0.02-2℃/天的速度降温开始生长晶体。

优选地，所述籽晶不旋转，所述坩埚旋转或静止，籽晶面向缺口的晶面作为晶体发育的晶面。

本发明晶体生长方法的原理为：在常规坩埚的坩埚壁上沿设置特定形状的缺口，辅之以多段晶体生长炉调节位于坩埚顶部位置的温度，可起到调节坩埚内温场的作用。如果晶体生长炉内坩埚顶部位置的温度较低，则由于缺口处对流较强，缺口处溶液的温度较低，过饱和度较大，晶体沿此方向生长速度较快。调整籽晶的方向，使得面向缺口处的晶面为希望晶体发育的晶面，能调节生长出的晶体的形貌。有利于提高晶体利用率，切割出用于更大尺寸器件的晶体。

(三)有益效果

本发明提供了一种用于大尺寸硼酸盐晶体生长的可调节晶体形貌的异形坩埚以及晶体生长方法，采用本发明的异形坩埚和晶体生长方法，能调节生长出的晶体的形貌。有利于提高晶体利用率，切割出用于更大尺寸器件的晶体。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是为本发明用于大尺寸硼酸盐晶体生长的可调节晶体形貌的异形坩埚示意图；

图2是根据本发明的生长方法生成的LBO晶体示意图；

图中标记：1、坩埚，2、缺口。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明的实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不能用来限制本发明的范围。

如图1所示，本实施例的异形坩埚为上端开口、底部封闭的圆柱形坩埚，在坩埚壁的上沿设有用于调节坩埚内温场的的缺口。所述坩埚直径为80-400mm，深为40-300mm。所述坩埚壁的缺口数为1-6个。

作为可选的技术方案，坩埚壁的缺口为对称分布或不对称分布。