[发明专利]晶体生长装置、生长方法及其应用

说明书

本发明涉及一种晶体生长装置，其包括一坩埚、位于坩埚上方的一后加热器、一籽晶杆、固定于籽晶杆下方的一籽晶、一第一感应线圈、一第二感应线圈及一保温罩，保温罩包括连为一体的一第一保温部和一第二保温部，第一保温部位于第二保温部的下方，第一保温部从两侧面和底面包覆坩埚，第二保温部从两侧面包覆后加热器，坩埚内盛装有熔体，籽晶与熔体的上表面接触，第一感应线圈套设于第一保温部外，第二感应线圈套设于第二保温部外。本发明晶体生长装置、生长方法及其应用，通过第一感应线圈和第二感应线圈来实现不同阶段的温场或温度梯度的控制，所制备得到的晶体无开裂、气泡、夹杂、散射等缺陷，达到了良好的长晶效果。

技术领域

本发明涉及晶体的制备领域，尤其涉及一种晶体生长装置、生长方法及其应用。

背景技术

提拉法是一种从熔体中生长晶体的方法，具有生长速度快、污染小、易观察、晶体质量高等优点，是目前常用的晶体的生长方法，广泛应用于宝石、钇铝石榴石、尖晶石、硅酸钇镥等晶体的生长。

提拉法晶体生长时，晶体要拉出坩埚之外，温度梯度较大，降温过程中晶体容易开裂。为了减少晶体开裂，调节晶体的温度梯度，通常在坩埚之上放置一后加热器。后加热器一般由氧化锆陶瓷、氧化铝陶瓷、铱、铂等材质制备而成，晶体生长完毕后就在后加热器中冷却至室温。但以往的设计中，晶体的后加热多依靠吸收了坩埚的热辐射的氧化锆、氧化铝陶瓷后加热器或依靠吸收了坩埚的热辐射的反射的铱、铂金属屏后加热器来实现保温，从而实现减小晶体温度梯度的目的，然而这种后加热方式较为被动，而且受温场状况影响较大，重复性较差，难以保障晶体的成品率。

所以，有必要设计一种新的晶体生长装置及生长方法以解决上述技术问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种晶体生长装置、生长方法及其应用。

为实现前述目的，本发明采用如下技术方案：一种晶体生长装置，其包括一坩埚、位于坩埚上方的一后加热器、一籽晶杆、固定于籽晶杆下方的一籽晶、一第一感应线圈、一第二感应线圈及一保温罩，所述保温罩包括连为一体的一第一保温部和一第二保温部，所述第一保温部位于第二保温部的下方，所述第一保温部从两侧面和底面包覆坩埚，所述第二保温部从两侧面包覆后加热器，所述坩埚内盛装有熔体，所述籽晶与熔体的上表面接触，所述第一感应线圈套设于第一保温部外，所述第二感应线圈套设于第二保温部外。

作为本发明的进一步改进，所述第一感应线圈为中频感应线圈。

作为本发明的进一步改进，第二感应线圈为中频感应线圈。

作为本发明的进一步改进，所述坩埚采用金属铱制备而成。

同时提出一种晶体生长方法，其采用上述的晶体生长装置，生长方法包括如下步骤：

S1：化料阶段：将原料置于坩埚内，同时增大第一感应线圈和第二感应线圈的功率，直至第一感应线圈功率为5-30KW、第二感应线圈功率为第一感应线圈功率的10%-80%，将原料熔化为熔体；

S2：长晶阶段：第一感应线圈功率相较化料阶段增大10%-50%，第二感应线圈功率相较化料阶段减小10%-50%，之后开始引晶、晶体生长，直至晶体生长结束；

S3：退火阶段：第一感应线圈功率相较长晶阶段减小10%-50%，第二感应线圈功率较长晶阶段增大30%-1000%，直至后加热器温度与坩埚温度相同，之后第一感应线圈、第二感应线圈功率减小至0，使得后加热器、坩埚以相同速率降温，直至晶体完全冷却。

还提出一种晶体生长方法的应用，将上述的生长方法应用于掺杂钒酸钇晶体、掺杂钒酸钆晶体、掺杂钇铝石榴石晶体、掺杂铝酸钇晶体、掺杂铝酸镥晶体、掺杂钆镓铝石榴石晶体、掺杂镥铝石榴石晶体、掺杂硅酸钇镥晶体的生长。