[发明专利]感应泡生法晶体生长装置及其控制方法

权利要求书

1.一种感应泡生法晶体生长装置，包括提拉炉，其特征在于，所述提拉炉内设有保温罩(1)和保温桶(2)，所述保温罩(1)和保温桶(2)之间形成有空腔(3)，所述空腔(3)的纵向高度小于横向宽度，所述保温桶(2)内设有铱金坩埚(5)，所述铱金坩埚(5)外设有感应线圈(4)进行加热，并在空腔(3)中形成温度梯度。

2.如权利要求1所述的感应泡生法晶体生长装置，其特征在于，所述保温罩(1)和保温桶(2)的材质为氧化锆，所述保温罩(1)的厚度范围为30—50mm。

3.如权利要求1所述的感应泡生法晶体生长装置，其特征在于，所述保温罩(1)朝向炉体上观察窗(6)处设有观察孔(7)，所述观察孔(7)用蓝宝石片(8)进行封闭。

4.如权利要求1所述的感应泡生法晶体生长装置，其特征在于，所述感应线圈(4)内侧和保温桶(2)之间设有固定桶(10)，所述固定桶(10)的底部通过托盘(11)和支架(12)安装在提拉炉内，所述固定桶(10)和保温桶(2)之间填充有保温沙(9)。

5.如权利要求4所述的感应泡生法晶体生长装置，其特征在于，所述固定桶(10)为石英桶或氧化铝桶，所述保温沙(9)为氧化锆保温沙，所述托盘(11)的材质为氧化铝或者氧化锆。

6.如权利要求1所述的感应泡生法晶体生长装置，其特征在于，所述空腔(3)的纵横比为0.3～0.5，所述空腔(3)中温度梯度变化为5-10℃/厘米。

7.一种如权利要求1～6任一项所述的感应泡生法晶体生长装置的控制方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1：取干燥的原料，混合均匀后压成料饼状，进行预烧合成；

S2：将烧结块料装入铱金坩埚内，再装入提拉炉内；

S3：在提拉杆上安装好籽晶后，密封炉膛并抽真空后充入惰性气体，升温化料形成熔体，并恒温保持；

S4：采用籽晶引晶，采用泡生法生长工艺控制提拉速度和晶体转速；待晶体生长完成后，缓慢降温取出晶体。

8.如权利要求7所述的感应泡生法晶体生长装置的控制方法，其特征在于，所述籽晶为LAO籽晶，所述步骤S1按照摩尔比La₂O₃:A1₂O₃＝l:1称取纯度为99.99％的干燥原料，混合均匀，在100MPa的压力下压成圆柱状料饼，在1500℃温度下预烧合成10小时；所述步骤S2中炉膛抽真空至6×10^-3Pa后，充入高纯N2气；所述步骤S3采用[100]方向的LAO籽晶引晶，控制提拉速度为0.2-2毫米/小时，晶体转速为5-10转/分。

9.如权利要求7所述的感应泡生法晶体生长装置的控制方法，其特征在于，所述籽晶为LYSO籽晶，所述步骤S1按照摩尔比CeO₂:Lu₂O₃:Y₂O₃:SiO₂＝0.05:1.8:0.2:2称取纯度为99.99％的干燥原料，混合均匀，在100MPa的压力下压成圆柱状料饼，在1100℃温度下预烧合成10小时；所述步骤S2中炉膛抽真空至6×10^-3Pa后，充入高纯N₂气；所述步骤S3采用[001]方向的LYSO籽晶引晶，控制提拉速度为0.2-2毫米/小时，晶体转速为5-15转/分。

10.如权利要求7所述的感应泡生法晶体生长装置的控制方法，其特征在于，所述籽晶为YAG籽晶，所述步骤S1按照摩尔比Y₂O₃：A1₂O₃＝3:5称取纯度为99.999％的干燥原料，混合均匀，在100MPa的压力下压成圆柱状料饼，在1100℃温度下预烧合成10小时；所述步骤S2中炉膛抽真空至6×10^-3Pa后，充入高纯N2气；所述步骤S3采用[111]方向的YAG籽晶引晶，控制提拉速度为0.2-2毫米/小时，晶体转速为5-20转/分。