[发明专利]一种具有热释光性能的氧化镓晶体及其制备方法

权利要求书

1.一种具有热释光性能的氧化镓晶体的制备方法，其特征在于，所述的氧化镓晶体包括氧化镓和掺入在氧化镓中的Ge⁴⁺；

所述的Ge⁴⁺在氧化镓晶体中的掺杂浓度为0.1～10mol％；

所述的制备方法包括以下步骤：

(1)将氧化镓与提供Ge⁴⁺的原料混合均匀，成型，烧结，得到多晶陶瓷原料；

(2)将多晶陶瓷原料放入生长炉内的坩埚中，籽晶放入籽晶夹具内，生长方向平行于(100)解理面；

(3)将生长炉抽低真空后，充入Ar气，加热后恒温，再充入CO₂气体，继续升温，使多晶陶瓷原料完全熔化并沿模具狭缝上升至模具顶端，恒温；

(4)将籽晶浸入模具上端熔体，待籽晶与熔体充分熔接后，依次进行引晶缩颈、放肩、等径生长的晶体生长过程；

(5)晶体生长结束后，脱模、退火冷却，即得到目的产物；

步骤(1)中烧结的工艺条件为：空气气氛下，1400～1500℃恒温12～18h。

2.根据权利要求1所述的一种具有热释光性能的氧化镓晶体的制备方法，其特征在于，所述的Ge⁴⁺由氧化锗提供。

3.根据权利要求1所述的具有热释光性能的氧化镓晶体的制备方法，其特征在于，步骤(2)中所述的坩埚为铱金坩埚，所述的籽晶为β-Ga₂O₃单晶籽晶，所述的籽晶夹具为铱金籽晶夹具。

4.根据权利要求1所述的具有热释光性能的氧化镓晶体的制备方法，其特征在于，步骤(3)中：充入Ar气后，加热升温至1380～1420℃并恒温0.5～0.8h；

充入的Ar气与CO₂气体的体积比为4～6:1，充入CO₂气体，继续升温至1800～1900℃，并满足最后生长炉内的炉压为1.2～2bar。

5.根据权利要求1所述的具有热释光性能的氧化镓晶体的制备方法，其特征在于，步骤(4)中：籽晶浸入模具上端熔体前，升温10-20℃并恒温15～30min；

晶体放肩阶段：提拉速率由3.5mm/h逐渐增加至6～8mm/h；

等径生长阶段：提拉速率为6-8mm/h。

6.根据权利要求1所述的具有热释光性能的氧化镓晶体的制备方法，其特征在于，脱模操作为：在晶体生长结束后，升温并增加提拉速率至15mm/h，直至晶体完全脱离模具；

退火冷却的操作为：晶体脱模后，先恒温0.5～1.5h进行原位退火，再在15～20h内冷却至室温。