[发明专利]一种YCOB晶体生长用生长装置和生长方法

权利要求书

1.一种YCOB晶体生长用生长装置，其特征在于，该装置包括：

坩埚(6)，用于盛放晶体生长用的原料熔体(8)；

晶体生长模具(7)，用于引导原料熔体(8)流向；

籽晶杆(1)，用于引导晶体生长；

所述的晶体生长模具(7)置于坩埚(6)内；所述的籽晶杆(1)可上下移动地设置在生长模具(7)上方，籽晶杆(1)下部设有用于牵引晶体生长的籽晶(4)，所述的坩埚(6)外套设有使坩埚(6)感应加热的感应线圈(12)。

2.根据权利要求1所述的一种YCOB晶体生长用生长装置，其特征在于，所述的晶体生长模具(7)的材质为铱金，由多片铱金板组合焊接而成，并用铱金条隔离，中间缝隙对应晶体生长的模具缝，顶端呈V形开口；所述的坩埚(6)和籽晶杆(1)均为铱金材质；所述的模具缝的缝宽为0.3-0.5mm，所述的开口的角度为100-150°。

3.根据权利要求1所述的一种YCOB晶体生长用生长装置，其特征在于，该装置还包括保温容器，用于避免晶体生长过程中散热；所述的坩埚(6)置于保温容器内。

4.根据权利要求3所述的一种YCOB晶体生长用生长装置，其特征在于，所述的保温容器与坩埚(6)之间堆设有进一步保温用的氧化锆球(10)；所述的保温容器的材料均为氧化锆陶瓷。

5.根据权利要求1所述的一种YCOB晶体生长用生长装置，其特征在于，所述的坩埚(6)上设有坩埚盖(5)。

6.根据权利要求1所述的一种YCOB晶体生长用生长装置，其特征在于，所述的保温容器包括相互拼接的保温上盖板(2)、上保温罩(3)、侧保温筒(9、11)和底部保温砖(13)，所述的保温上盖板(2)位于坩埚(6)上方，所述的侧保温筒(9、11)位于坩埚(6)侧方，所述的底部保温砖(13)位于坩埚(6)底部。

7.根据权利要求1所述的一种YCOB晶体生长用生长装置，其特征在于，所述的籽晶(4)为YCOB单晶晶棒，生长方向为b向[010]，侧面为YCOB解离面方向[-201]，按此方向生长的YCOB晶体板大面方向为[-201]。

8.一种采用如权利要求1-7任一项所述生长装置的YCOB晶体生长方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

(1)原料的预处理，采用二次固相法合成YCOB原料；

(2)装料：在干燥洁净的环境下，将YCOB原料填入坩埚(6)中，并调整好籽晶(4)与晶体生长模具(7)的模具口之间的距离；

(3)熔晶：抽真空并充入保护气体，升温，直至观察到料块熔化，得到原料熔体(8)；

(4)引晶：下降籽晶(4)，使籽晶(4)接触晶体生长模具(7)的模具口上的V形开口，直至籽晶(4)下端接触籽晶(4)底端的熔融液面，然后降低温度，并提拉籽晶杆(1)，使原料熔体(8)在籽晶(4)上凝结生长；

(5)放肩：在晶体引晶结束后，保持籽晶杆(1)提拉速率，同时降低加热功率，直至晶体宽度达到相应晶体生长模具(7)的宽度为止；

(6)等径生长阶段：放肩结束后，加大高提拉速率，直至坩埚(6)内原料熔体(8)耗尽，晶体自动脱离晶体生长模具(7)，晶体生长结束；

(7)降温退火：在晶体生长结束后，开始降温退火至室温。

9.根据权利要求8所述的一种YCOB晶体生长用生长装置，其特征在于，步骤(1)的具体步骤为：

(1-1)首先将Y₂O₃、CaCO₃粉末在200-300℃下烘烤8-12h，去除原料中吸附的水；

(1-2)然后进行3种原料的称量，将称量好原料混料机混合16-32h，然后压制成直径40-60mm的粉饼；

(1-3)将粉饼置于坩埚中，用马弗炉在1200-1400℃下烧结20-30小时；

(1-4)将烧结的粉饼重新研磨粉碎，重新压制成粉饼，然后重复在1200-1400℃下烧结20-30小时，此时原料固相反应充分，形成YCOB的相。

10.根据权利要求8或9所述的一种YCOB晶体生长用生长装置，其特征在于，步骤(3)中所述的升温速率为60-100℃/h；步骤(4)中所述的提拉速率为3-5mm/h；步骤(5)中所述降低加热功率的降温斜率为30-50W/h；步骤(5)中所述提拉速率为5-8mm/h；步骤(7)中所述降温退火的降温速率为40-60℃/h。