一種稀土倍半氧化物的提拉法晶體生長(zhǎng)裝置的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種稀土倍半氧化物的提拉法晶體生長(zhǎng)裝置，將錸坩堝用錸支架從底部支撐，利用置于加熱線圈中的支架托盤作為一個(gè)發(fā)熱體來補(bǔ)償支撐裝置從坩堝底部導(dǎo)走的熱量，避免了由于下支撐結(jié)構(gòu)可能形成負(fù)溫度梯度溫場(chǎng)的可能性。同時(shí)由于錸支架的底部離坩堝和加熱線圈很遠(yuǎn)，因而溫度較低，可以直接和氧化鋁保溫接觸，從而解決了坩堝的下支撐問題。在整個(gè)裝置中氧化鋯保溫材料和錸沒有接觸，因而不會(huì)出現(xiàn)錸坩堝被氧化的問題。本裝置主要用于高熔點(diǎn)大尺寸稀土倍半氧化物的提拉法晶體生長(zhǎng)。
【專利說明】
一種稀土倍半氧化物的提拉法晶體生長(zhǎng)裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及晶體生長(zhǎng)裝置領(lǐng)域，具體是一種稀土倍半氧化物的提拉法晶體生長(zhǎng)裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]稀土倍半氧化物Sc203、Y203、Gd203、Lu203具有高的熱導(dǎo)率和低的聲子能量，是高功率固體激光的優(yōu)良工作物質(zhì)。從國(guó)內(nèi)外文獻(xiàn)報(bào)道來看生長(zhǎng)倍半氧化物的方法主要有用火焰法(文獻(xiàn)C.Barta", F.Petruj B.Ha' jek.Die Naturwiss, 45 (1957) 36.)、激光熱基座法(文獻(xiàn)Β.Μ.Tissue, L.Lu, L.Maj ff.Jiaj M.L.Norton, ff.M.Yen, J.Crystal Growth, 109 (1991) 323.)、浮區(qū)法(文獻(xiàn)D.B.Gasson, D.S.Cockayne.J.Mater.Sc1., 5 (1970) 100.)、微下拉法(文獻(xiàn)J.H.Munj A.Jouini , A.Novoselov,Y.Guyotj A.Yoshikawaj H.0htaj H.Shibataj Y.ffaseda, G.Boulonj T.FukudajOpt.Mater., 29 (2007) 1390.)、熱交換法(文獻(xiàn)Rigo Peters, Christian Kra nkel,Klaus Petermannj et al.Journal of Crystal Growth, 310 (2008) 1934-1938)、水熱法、電化學(xué)方法、助溶劑法、提拉法等O
[0003]國(guó)內(nèi)山東大學(xué)(文獻(xiàn)郝良振，摻釹氧化镥激光晶體生長(zhǎng)及其性能研究，山東大學(xué)博士學(xué)位論文，濟(jì)南:2015.5)用高溫光浮區(qū)晶體生長(zhǎng)爐生長(zhǎng)了(1&丨％)制丄1!203，晶體毛坯尺寸為07_X 40mnu在808nm激光二極管(LD)泵浦下，用3mmX 3mmX 2mm獲得了 143mW激光輸出，光光轉(zhuǎn)換效率6.2%，用2X2X4mm的樣品，獲得了 1076mn、1080mn的雙波長(zhǎng)激光輸出，斜效率為17.3%，光光轉(zhuǎn)換效率為17%，最大激光輸出為2.81W。
[0004]2002年，V.Peters(文獻(xiàn)V.Peters, A.Bolz , K.Petermannj et al.Growthof high-melting sesqu1xides by the heat exchanger method, Journal of CrystalGrowth, 237-239 (2002) 879)等報(bào)道了用錸坩禍熱交換法生長(zhǎng)了Sc2O3,獲得的單晶區(qū)域的尺寸約為幾個(gè)cm3D2008年，Rigo Peters(文獻(xiàn)Rigo Peters , Christian Kra nkel,Klaus Petermann，et al.Journal of Crystal Growth, 310(2008) 1934-1938)等純度為6N的錸坩禍，采用熱交換法生長(zhǎng)了 Yb = Lu2O3,無色的晶塊尺寸達(dá)到了 04OmmX3Omm，單晶的尺寸達(dá)到了約5cm3，在1034nm和1080nm的激光斜效率分別達(dá)到了 86%和76%。李曉敏(文獻(xiàn)李曉敏，王麗潔，張燕，等.硅酸鹽通報(bào)，33(2014)2720)等用熱交換法生長(zhǎng)了尺寸約為31mmX22mm的ErLu2O3,發(fā)現(xiàn)體(15 at %) ErLu2O3相比未摻雜的Lu2O3晶體，其熱導(dǎo)率從12.6 W/m.K降到了10.2 ff/m.K。
[0005]2011年，Col in McMi I Ien (文獻(xiàn) Co I in McMillenj Daniel Thompson , TerryTrittj et al.Cryst.Growth Des.11 (2011) 4386)等首次報(bào)道了用水熱法在600?650°C生長(zhǎng)了L112O3、Er:Lu203和Yb:Lu203單晶，典型尺寸2?5mm。最近，Colin D.McMillen等(文南犬Colin D.McMillen, Liurukara D.Sanjeewaj Cheryl A.Moore, et al.Journalof Crystal Growth, in press)又報(bào)道了用水熱法生長(zhǎng)了Ln:Lu203(Ln=Ce，Pr，Nd，Sm，Eu，Tb，Dy，Ho，Er, Tm，Yb)，最大的一個(gè)晶粒的邊長(zhǎng)達(dá)到了8mm，最大重量達(dá)到了1.75g。
[0006]Toshiyuki Masui等用電化學(xué)方法，在900°C左右生長(zhǎng)了Y2O3單晶(文獻(xiàn)ToshiyukiMasui, Young Woon Kim, NobuhitoImanaka.Solid State 1nics,174 (2004) 67)，尺寸為0.39μηι?0.94μηι。在 1223K生長(zhǎng)了SC2O3單晶(文獻(xiàn)Toshiyuki Masui , Young Woon Kim,NobuhitoImanaka, et al.Journal of Alloys and Compounds，374 (2004) 97)，Sc2〇3的最大顆粒尺寸為7wn。
[0007]在微下拉法方面，2007年，J.H.Mun(文獻(xiàn)J.H.Mun, A.Jouini , A.Novoselov,et al.0ptical Materials 29 (2007) 1390)等用微下拉法(μ-PD)生長(zhǎng)了04.2mmX (13?20)mm的(15at%)Tm:Y203，研究表明純Y2O3的熱導(dǎo)率為 15.94 ff/m.K，而(15at%)Tm:Y203的熱導(dǎo)率為8.34 W/m.1(。2011年，Akihiro Fukabori(文獻(xiàn)Akihiro Fukabori , Valery Chani ,Kei Kamada, et al.Crystal Growth & Design, 11 (2011) 2404)等報(bào)道了Tm3+慘雜Y2O3、Sc2O3和Lu2O3的晶體生長(zhǎng)結(jié)果，其測(cè)試樣品典型尺寸為直徑5mm厚度Imm多，并研究了它們的閃爍特性。
[0008]在助溶劑法方面，2013年，F(xiàn)rgdgricDruon(文獻(xiàn)FrgdgricDruon，MatiasVelazquez , Philippe Veber, et al.0ptics Letters , 38(2013)4146)等首次報(bào)道了以Li6RE (BO3 )3助溶劑法生長(zhǎng)高摻雜濃度Yb: Gd2O3、Yb: Y2O3晶體。
[0009]稀土倍半氧化物的兩個(gè)優(yōu)點(diǎn)決定了其重要用途:高能或高功率激光器、或一些要求聲子能量比較低的激光器中的工作物質(zhì)(例如在2?3μπι固體激光中，由于激光躍迀的能級(jí)間隔很小，如果聲子能量較大，則聲子導(dǎo)致的無輻射躍迀將會(huì)導(dǎo)致很大的能量損失，影響激光效率，同時(shí)激光閾值很高)。因此，必須摻雜激活離子的倍半氧化物才能使作為激光工作物質(zhì)使用，另外還需要生長(zhǎng)大尺寸的晶體才能滿足高功率的使用要求。對(duì)于摻雜倍半氧化物來說，特別是Nd3+摻雜的倍半氧化物而言，由于Nd3+的分凝系數(shù)很小，存在很強(qiáng)的排雜效應(yīng)，這就需要在晶體生長(zhǎng)的熔體中有充分的雜質(zhì)輸運(yùn)才能獲得質(zhì)量?jī)?yōu)良的晶體。由于提拉法可以通過溫場(chǎng)的調(diào)節(jié)及其晶體旋轉(zhuǎn)的攪拌效應(yīng)，獲得合適的自然和強(qiáng)迫對(duì)流，進(jìn)行有效的雜質(zhì)輸運(yùn)，這是目前所報(bào)到的其他大尺寸晶體生長(zhǎng)方法所不具備的優(yōu)點(diǎn)。另外，由于提拉法生長(zhǎng)時(shí)坩禍不與晶體接觸，從而可以減少寄生成核和生長(zhǎng)應(yīng)力，有利于提高晶體質(zhì)量。因而，提拉法是生長(zhǎng)倍半氧化物激光晶體的重要方法。
[0010]由于倍半氧化物晶體的熔點(diǎn)很高，均在2400°C以上，如Sc2O3、Y2O3、Lu2O3的熔點(diǎn)分別達(dá)到了2430°C、2430°C、2450°C，使得這些晶體很難用目前激光晶體的主流生長(zhǎng)方法一銥坩禍提拉法進(jìn)行生長(zhǎng)。
[0011]L.Fornasiero等(文南犬L.Fornasiero, E.Mix, V.Peters , K.Petermann,G.Huber.Cryst.Res.Technol., 34( 1999)255)最早嘗試了用提拉法生長(zhǎng)稀土倍半氧化物Yb: Sc2O3的晶體，他們采用的是020mmX 25mm錸坩禍，為了避免高溫下錸坩禍被氧化鋯等保溫材料氧化，錸坩禍用三根錸金屬桿懸掛在氧化鋁保溫蓋上，保護(hù)氣氛采用He、或Ar氣或加10%的少量H2氣，拉速為1-3mm/h、轉(zhuǎn)速I Orpm。
[0012]L.Fornasiero等報(bào)道的感應(yīng)加熱的錸坩禍提拉法晶體生長(zhǎng)裝置中，由于錸坩禍?zhǔn)菓覓煊谘趸X保溫蓋子上，這在晶體生長(zhǎng)中可能出現(xiàn)坩禍擺動(dòng)，影響晶體生長(zhǎng)穩(wěn)定性。如果采用簡(jiǎn)單的下支撐，則因?yàn)椴荒苡醚趸?、氧化鋁保溫材料和錸直接接觸，需要用高熔點(diǎn)金屬來支撐，但金屬是熱的良導(dǎo)體，容易導(dǎo)走熱量，有可能形成坩禍內(nèi)部下冷上熱的負(fù)溫度梯度溫場(chǎng)，使得難以進(jìn)行晶體生長(zhǎng)。
[0013]
【發(fā)明內(nèi)容】
本發(fā)明的目的是提供一種稀土倍半氧化物的提拉法晶體生長(zhǎng)裝置，以解決現(xiàn)有技術(shù)稀土倍半氧化物晶體生長(zhǎng)存在的問題。
[0014]為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案為:
一種稀土倍半氧化物的提拉法晶體生長(zhǎng)裝置，其中倍半氧化物指RE2O3, RE=Sc、或Y、或La、或Lu、或Gd，或稀土離子RE ’ 摻雜的RE ’: RE2O3，其中 RE ’ =Ce3+、或Pr3+、或Nd3+、或Pm3+、或Sm3+、或Eu3+、或Tb3+、或Dy3+、或Ho3+、或Er3+、或Tm3+、或Yb3+，其特征在于:包括水平設(shè)置的第一氧化鋁底座，第一氧化鋁底座上疊設(shè)有第二氧化鋁底座，第二氧化鋁底座與第一氧化鋁底座共中心軸，且第二氧化鋁底座外徑與第一氧化鋁底座外徑一致，第二氧化鋁底座中心設(shè)有使第一氧化鋁底座頂面中心露出的中心通孔；
第二氧化鋁底座上疊設(shè)有第一氧化鋯保溫層，第一氧化鋯保溫層與第二氧化鋁底座共中心軸，第一氧化鋯保溫層外徑與第二氧化鋁底座外徑一致，第一氧化鋯保溫層中心設(shè)有中心通孔，且第一氧化鋯保溫層中心通孔孔徑小于第二氧化鋁底座中心通孔孔徑；
第一氧化鋯保溫層上疊設(shè)有第二氧化鋯保溫層，第二氧化鋯保溫層與第一氧化鋯保溫層共中心軸，第二氧化鋯保溫層外徑小于第一氧化鋯保溫層外徑，第二氧化鋯保溫層中心設(shè)有中心通孔，且第二氧化鋯保溫層中心通孔孔徑大于第二氧化鋁底座中心通孔孔徑；
第二氧化鋯保溫層中心通孔中設(shè)有由錸支架支撐的錸坩禍，所述錸支架、錸坩禍分別與第二氧化鋯保溫層共中心軸，其中錸支架由錸底座、錸托盤、錸支撐桿構(gòu)成，所述錸底座設(shè)置在第二氧化鋁底座中心通孔內(nèi)的第一氧化鋁底座頂面中心，且第二氧化鋁底座中心通孔孔徑設(shè)計(jì)為大于或等于錸底座外徑，第二氧化鋁底座中心通孔高度大于錸底座高度，所述錸支撐桿下端連接在錸底座頂面中心，錸支撐桿豎直向上穿過第一氧化鋯保溫層中心通孔后伸入第二氧化鋯保溫層中心通孔內(nèi)，且第一氧化鋯保溫層中心通孔孔徑設(shè)計(jì)為大于錸支撐桿桿徑，錸支撐桿上端在第二氧化鋯保溫層中心通孔內(nèi)連接錸托盤底面中心，且錸支撐桿使錸托盤底面高度高于第一氧化鋯保溫層頂面高度，所述錸坩禍由錸托盤支撐，且錸坩禍外徑與錸托盤外徑一致并保持對(duì)齊，所述第二氧化鋯保溫層中心通孔孔徑設(shè)計(jì)為大于錸坩禍外徑，第二氧化鋯保溫層頂部高度設(shè)計(jì)為大于由錸支架支撐的錸坩禍頂部高度；第二氧化鋯保溫層上疊設(shè)有第三氧化鋯保溫層，第三氧化鋯保溫層與第二氧化鋯保溫層共中心軸，第三氧化鋯保溫層外徑與第二氧化鋯保溫層外徑一致，第三氧化鋯保溫層中心設(shè)有中心通孔，且第三氧化鋯保溫層中心通孔孔徑與錸坩禍外徑一致；
第二氧化鋯保溫層外還套有石英筒，石英筒與第二氧化鋯保溫層共中心軸，石英筒下端置于第一氧化鋯保溫層上，石英筒的內(nèi)徑大于第二氧化鋯保溫層外徑，石英筒的外徑小于或等于第一氧化鋯保溫層的外徑，石英筒的高度高于第二氧化鋯保溫層的高度，使石英筒上端向上延伸至套在部分第三氧化鋯保溫層外；
石英筒外包圍有加熱線圈，加熱線圈與石英筒共中心軸，加熱線圈位置設(shè)計(jì)為使錸托盤、錸坩禍位于加熱線圈內(nèi)，且錸底座不在加熱線圈中；
第三氧化鋯保溫層上疊設(shè)有第四氧化鋯保溫層，第四氧化鋯保溫層與第三氧化鋯保溫層共中心軸，第四氧化鋯保溫層外徑與第三氧化鋯保溫層外徑一致，第四氧化鋯保溫層中心設(shè)有中心通孔，且第四氧化鋯保溫層中心通孔孔徑小于第二氧化鋁底座中心通孔孔徑；第四氧化鋯保溫層上蓋合有氧化鋁蓋子，氧化鋁蓋子與第四氧化鋯保溫層共中心軸，氧化鋁蓋子外徑與第四氧化鋯保溫層外徑一致，氧化鋁蓋子中心設(shè)有中心通孔，且氧化鋁蓋子中心通孔孔徑與第四氧化鋯保溫層中心通孔孔徑一致。
[0015]所述的一種稀土倍半氧化物的提拉法晶體生長(zhǎng)裝置，其特征在于:所述錸坩禍既充當(dāng)容器，同時(shí)也是發(fā)熱體。
[0016]所述的一種稀土倍半氧化物的提拉法晶體生長(zhǎng)裝置，其特征在于:所述加熱線圈采用感應(yīng)加熱方式對(duì)錸坩禍、錸托盤加熱。
[0017]本發(fā)明優(yōu)點(diǎn)為:
本發(fā)明提出了一種新的錸坩禍提拉法晶體生長(zhǎng)裝置，將錸坩禍用錸支架從底部支撐，利用置于加熱線圈中的錸托盤作為一個(gè)發(fā)熱體來補(bǔ)償支撐裝置從坩禍底部導(dǎo)走的熱量，避免了由于下支撐結(jié)構(gòu)可能形成負(fù)溫度梯度溫場(chǎng)的問題。同時(shí)由于錸支架的底部離坩禍和加熱線圈很遠(yuǎn)，因而溫度較低，可以直接和氧化鋁底座接觸，從而解決了坩禍的下支撐問題。在整個(gè)裝置中氧化鋯保溫層和錸沒有接觸，因而不會(huì)出現(xiàn)錸坩禍被氧化的問題。同時(shí)由于下支撐比較穩(wěn)定，使得在晶體生長(zhǎng)過程中錸坩禍和其中的熔體不會(huì)出現(xiàn)晃動(dòng)，有利于提高晶體質(zhì)量。
【附圖說明】
[0018]圖1為本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖。
[0019]圖2為本發(fā)明錸坩禍結(jié)構(gòu)示意圖，其中:
圖2a為俯視圖，圖2b為剖面圖。
[0020]圖3為本發(fā)明錸支架結(jié)構(gòu)示意圖，其中:
圖3a為俯視圖，圖3b為剖面圖。
【具體實(shí)施方式】
[0021]如圖1-圖3所示，一種稀土倍半氧化物的提拉法晶體生長(zhǎng)裝置，其中倍半氧化物指RE2O3，RE=Sc、或Y、或La、或Lu、或Gd，或稀土離子RE ’ 摻雜的RE ’: RE2O3，其中RE ’ =Ce3+、或Pr3+、或 Nd3+、或 Pm3+、或 Sm3+、或 Eu3+、或 Tb3+、或 Dy3+、或 Ho3+、或 Er3+、或 Tm3+、或 Yb3+，包括水平設(shè)置的第一氧化鋁底座I.I，第一氧化鋁底座1.1上疊設(shè)有第二氧化鋁底座1.2，第二氧化鋁底座
1.2與第一氧化鋁底座1.1共中心軸，且第二氧化鋁底座1.2外徑與第一氧化鋁底座1.1外徑一致，第二氧化鋁底座1.2中心設(shè)有使第一氧化鋁底座1.1頂面中心露出的中心通孔；
第二氧化鋁底座1.2上疊設(shè)有第一氧化鋯保溫層2.1，第一氧化鋯保溫層2.1與第二氧化鋁底座1.2共中心軸，第一氧化鋯保溫層2.1外徑與第二氧化鋁底座1.2外徑一致，第一氧化鋯保溫層2.1中心設(shè)有中心通孔，且第一氧化鋯保溫層2.1中心通孔孔徑小于第二氧化鋁底座1.2中心通孔孔徑；
第一氧化鋯保溫層2.1上疊設(shè)有第二氧化鋯保溫層2.2，第二氧化鋯保溫層2.2與第一氧化鋯保溫層2.1共中心軸，第二氧化鋯保溫層2.2外徑小于第一氧化鋯保溫層2.1外徑，第二氧化鋯保溫層2.2中心設(shè)有中心通孔，且第二氧化鋯保溫層2.2中心通孔孔徑大于第二氧化鋁底座1.2中心通孔孔徑；
第二氧化鋯保溫層2.2中心通孔中設(shè)有由錸支架3支撐的錸坩禍4，錸支架3、錸坩禍4分別與第二氧化鋯保溫層2.2共中心軸，其中錸支架3由錸底座3.1、錸托盤3.2、錸支撐桿3.3構(gòu)成，錸底座3.1設(shè)置在第二氧化鋁底座1.2中心通孔內(nèi)的第一氧化鋁底座1.1頂面中心，且第二氧化鋁底座1.2中心通孔孔徑設(shè)計(jì)為大于或等于錸底座3.1外徑，第二氧化鋁底座1.2中心通孔高度大于錸底座3.1高度，錸支撐桿3.3下端連接在錸底座3.1頂面中心，錸支撐桿3.3豎直向上穿過第一氧化鋯保溫層2.1中心通孔后伸入第二氧化鋯保溫層2.2中心通孔內(nèi)，且第一氧化鋯保溫層2.1中心通孔孔徑設(shè)計(jì)為大于錸支撐桿3.3桿徑，錸支撐桿3.3上端在第二氧化鋯保溫層2.2中心通孔內(nèi)連接錸托盤3.2底面中心，且錸支撐桿3.3使錸托盤3.2底面高度高于第一氧化鋯保溫層2.1頂面高度，錸坩禍4由錸托盤3.2支撐，且錸坩禍4外徑與錸托盤3.2外徑一致并保持對(duì)齊，第二氧化鋯保溫層2.2中心通孔孔徑設(shè)計(jì)為大于錸坩禍4外徑，第二氧化鋯保溫層2.2頂部高度設(shè)計(jì)為大于由錸支架3支撐的錸坩禍4頂部高度；第二氧化鋯保溫層2.2上疊設(shè)有第三氧化鋯保溫層2.3，第三氧化鋯保溫層2.3與第二氧化鋯保溫層2.2共中心軸，第三氧化鋯保溫層2.3外徑與第二氧化鋯保溫層2.2外徑一致，第三氧化鋯保溫層2.3中心設(shè)有中心通孔，且第三氧化鋯保溫層2.3中心通孔孔徑與錸坩禍4外徑一致；
第二氧化鋯保溫層2.2外還套有石英筒5，石英筒5與第二氧化鋯保溫層2.2共中心軸，石英筒5下端置于第一氧化鋯保溫層2.1上，石英筒5的內(nèi)徑大于第二氧化鋯保溫層2.2外徑，石英筒5的外徑小于或等于第一氧化鋯保溫層2.1的外徑，石英筒5的高度高于第二氧化鋯保溫層2.2的高度，使石英筒5上端向上延伸至套在部分第三氧化鋯保溫層2.3外；
石英筒5外包圍有加熱線圈6，加熱線圈6與石英筒5共中心軸，加熱線圈6位置設(shè)計(jì)為使錸托盤3.2、錸坩禍4位于加熱線圈6內(nèi)，且錸底座3.1不在加熱線圈6中；
第三氧化鋯保溫層2.3上疊設(shè)有第四氧化鋯保溫層2.4，第四氧化鋯保溫層2.4與第三氧化鋯保溫層2.3共中心軸，第四氧化鋯保溫層2.4外徑與第三氧化鋯保溫層2.3外徑一致，第四氧化鋯保溫層2.4中心設(shè)有中心通孔，且第四氧化鋯保溫層2.4中心通孔孔徑小于第二氧化鋁底座1.2中心通孔孔徑；
第四氧化鋯保溫層2.4上蓋合有氧化鋁蓋子7，氧化鋁蓋子7與第四氧化鋯保溫層2.4共中心軸，氧化鋁蓋子7外徑與第四氧化鋯保溫層2.4外徑一致，氧化鋁蓋子7中心設(shè)有中心通孔，且氧化鋁蓋子7中心通孔孔徑與第四氧化鋯保溫層2.4中心通孔孔徑一致。
[0022]錸坩禍4既充當(dāng)容器，同時(shí)也是發(fā)熱體。
[0023]加熱線圈6采用感應(yīng)加熱方式對(duì)錸坩禍4、錸托盤3.2加熱。
[0024]本發(fā)明中，錸坩禍4采用錸支架3支撐，錸支架3由兩個(gè)圓盤用一根直徑較小的圓柱-即錸支撐桿3.3連接為一體，使用中豎直放置，較大的圓盤-即錸托盤3.2上直接放置錸坩禍4，為了使錸托盤3.2在晶體生長(zhǎng)中具有加熱功能，錸托盤3.2需要放置于加熱線圈6內(nèi)；較小圓盤-即錸底座3.1放置在水平的第一氧化鋁底座1.1上，且不在加熱線圈6中。
[0025]錸底座3.1四周放置第二氧化鋁底座1.2，第二氧化鋁底座2.2的中心通孔直徑大于或等于錸底座3.1的直徑，厚度比錸底座3.1的厚度高5_?10_;緊接著該層上面，在錸支撐桿3.3的周圍放置第一氧化鋯保溫層2.1，第一氧化鋯保溫層2.1的中心通孔直徑比錸支架3直徑大6?10mm，外徑和第一.氧化鋁底座1.1的直徑保持一致，底部位置和錸托盤3.2的底部位置距離5?20mm。
[0026]放置好錸支架3及其周圍的保溫層后，將錸坩禍4底部和錸托盤3.2對(duì)齊并放置在錸托盤3.2上，在第一氧化鋯保溫層2.1上面，對(duì)中放置第二氧化鋯保溫層2.2，第二氧化鋯保溫層2.2中心通孔直徑比錸坩禍4外徑大5mm?20mm，外徑比第一氧化鋯保溫層2.1的外徑小8111111~101]1111，第二氧化錯(cuò)保溫層2.2的頂部高于錸纟甘禍4位置51]1111~101]1111;同時(shí)在第二氧化錯(cuò)保溫層2.2的外部放置內(nèi)徑比該層外徑大3?5mm、壁厚3?5mm的、高度比該層高10mm~40mm的石英筒5，石英筒5的外徑和第一氧化鋯保溫層2.1外徑一致或略小。
[0027]在“第二氧化鋯保溫層2.2上面放置一層外徑和第二氧化鋯保溫層2.2外徑一致、中心通孔孔徑和錸坩禍4外徑一致的第三氧化鋯保溫層2.3，第三氧化鋯保溫層2.3需要保證所生長(zhǎng)的晶體由足夠的空間和合適的溫度分布，通常高度在60mm?200mm范圍內(nèi)。
[0028]在第三氧化鋯保溫層2.3的上面對(duì)中放置第四氧化鋯保溫層2.4，第四氧化鋯保溫層2.4厚度約為20mm?80mm，中心通孔直徑為30?60mm，外徑與第三氧化錯(cuò)保溫層2.3層的外徑一致。
[0029]在第四氧化鋯保溫層2.4上面對(duì)中放置氧化鋁蓋子7，氧化鋁蓋子7厚度約為20mm?80_，中心通孔直徑為30?60_，外徑與第四氧化鋯保溫層的外徑一致。
[0030]第一.氧化鋁底座1.1、第二氧化鋁底座1.2、第一氧化鋯保溫層2.1、.錸支架3、錸坩禍4、第二氧化鋯保溫層2.2、石英筒5、第三氧化鋯保溫層2.3、第四氧化鋯保溫層2.4、氧化鋁蓋子7均相對(duì)于加熱線圈6的中心軸線對(duì)中放置。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種稀土倍半氧化物的提拉法晶體生長(zhǎng)裝置，其中倍半氧化物指RE2O3, RE=Sc、或Y、或La、或Lu、或Gd，或稀土離子RE ’ 摻雜的RE ’: RE2O3，其中RE ’ =Ce3+、或Pr3+、或Nd3+、或Pm3+、或Sm3+、或Eu3+、或Tb3+、或Dy3+、或Ho3+、^Er3+,或Tm3+、或Yb3+，其特征在于:包括水平設(shè)置的第一氧化鋁底座，第一氧化鋁底座上疊設(shè)有第二氧化鋁底座，第二氧化鋁底座與第一氧化鋁底座共中心軸，且第二氧化鋁底座外徑與第一氧化鋁底座外徑一致，第二氧化鋁底座中心設(shè)有使第一氧化鋁底座頂面中心露出的中心通孔； 第二氧化鋁底座上疊設(shè)有第一氧化鋯保溫層，第一氧化鋯保溫層與第二氧化鋁底座共中心軸，第一氧化鋯保溫層外徑與第二氧化鋁底座外徑一致，第一氧化鋯保溫層中心設(shè)有中心通孔，且第一氧化鋯保溫層中心通孔孔徑小于第二氧化鋁底座中心通孔孔徑； 第一氧化鋯保溫層上疊設(shè)有第二氧化鋯保溫層，第二氧化鋯保溫層與第一氧化鋯保溫層共中心軸，第二氧化鋯保溫層外徑小于第一氧化鋯保溫層外徑，第二氧化鋯保溫層中心設(shè)有中心通孔，且第二氧化鋯保溫層中心通孔孔徑大于第二氧化鋁底座中心通孔孔徑； 第二氧化鋯保溫層中心通孔中設(shè)有由錸支架支撐的錸坩禍，所述錸支架、錸坩禍分別與第二氧化鋯保溫層共中心軸，其中錸支架由錸底座、錸托盤、錸支撐桿構(gòu)成，所述錸底座設(shè)置在第二氧化鋁底座中心通孔內(nèi)的第一氧化鋁底座頂面中心，且第二氧化鋁底座中心通孔孔徑設(shè)計(jì)為大于或等于錸底座外徑，第二氧化鋁底座中心通孔高度大于錸底座高度，所述錸支撐桿下端連接在錸底座頂面中心，錸支撐桿豎直向上穿過第一氧化鋯保溫層中心通孔后伸入第二氧化鋯保溫層中心通孔內(nèi)，且第一氧化鋯保溫層中心通孔孔徑設(shè)計(jì)為大于錸支撐桿桿徑，錸支撐桿上端在第二氧化鋯保溫層中心通孔內(nèi)連接錸托盤底面中心，且錸支撐桿使錸托盤底面高度高于第一氧化鋯保溫層頂面高度，所述錸坩禍由錸托盤支撐，且錸坩禍外徑與錸托盤外徑一致并保持對(duì)齊，所述第二氧化鋯保溫層中心通孔孔徑設(shè)計(jì)為大于錸坩禍外徑，第二氧化鋯保溫層頂部高度設(shè)計(jì)為大于由錸支架支撐的錸坩禍頂部高度；第二氧化鋯保溫層上疊設(shè)有第三氧化鋯保溫層，第三氧化鋯保溫層與第二氧化鋯保溫層共中心軸，第三氧化鋯保溫層外徑與第二氧化鋯保溫層外徑一致，第三氧化鋯保溫層中心設(shè)有中心通孔，且第三氧化鋯保溫層中心通孔孔徑與錸坩禍外徑一致； 第二氧化鋯保溫層外還套有石英筒，石英筒與第二氧化鋯保溫層共中心軸，石英筒下端置于第一氧化鋯保溫層上，石英筒的內(nèi)徑大于第二氧化鋯保溫層外徑，石英筒的外徑小于或等于第一氧化鋯保溫層的外徑，石英筒的高度高于第二氧化鋯保溫層的高度，使石英筒上端向上延伸至套在部分第三氧化鋯保溫層外； 石英筒外包圍有加熱線圈，加熱線圈與石英筒共中心軸，加熱線圈位置設(shè)計(jì)為使錸托盤、錸坩禍位于加熱線圈內(nèi)，且錸底座不在加熱線圈中； 第三氧化鋯保溫層上疊設(shè)有第四氧化鋯保溫層，第四氧化鋯保溫層與第三氧化鋯保溫層共中心軸，第四氧化鋯保溫層外徑與第三氧化鋯保溫層外徑一致，第四氧化鋯保溫層中心設(shè)有中心通孔，且第四氧化鋯保溫層中心通孔孔徑小于第二氧化鋁底座中心通孔孔徑；第四氧化鋯保溫層上蓋合有氧化鋁蓋子，氧化鋁蓋子與第四氧化鋯保溫層共中心軸，氧化鋁蓋子外徑與第四氧化鋯保溫層外徑一致，氧化鋁蓋子中心設(shè)有中心通孔，且氧化鋁蓋子中心通孔孔徑與第四氧化鋯保溫層中心通孔孔徑一致。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種稀土倍半氧化物的提拉法晶體生長(zhǎng)裝置，其特征在于:所述錸坩禍既充當(dāng)容器，同時(shí)也是發(fā)熱體。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種稀土倍半氧化物的提拉法晶體生長(zhǎng)裝置，其特征在于:所述加熱線圈采用感應(yīng)加熱方式對(duì)錸坩禍、錸托盤加熱。
【文檔編號(hào)】C30B15/00GK105887197SQ201610302285
【公開日】2016年8月24日
【申請(qǐng)日】2016年5月5日
【發(fā)明人】張慶禮, 付昌祿, 張德明, 孫貴花, 何曄, 殷紹唐
【申請(qǐng)人】中國(guó)科學(xué)院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院, 中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第二十六研究所