[发明专利]行星式转动溶液法晶体生长装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种晶体作行星式转动的溶液法晶体生长新装置，属于晶体生长技术领域。

背景技术

在溶液法晶体生长过程中，晶体周期性的正反转动是常用的技术手段，几乎所有的大尺寸晶体生长工艺都以转晶法的方式进行，转动条件极大地影响着晶体的生长速率和质量。以大尺寸KDP晶体的生长为例，当转速低于25rpm时，在晶体的许多晶面朝向都可见包裹物等缺陷；当转速在25-40rpm时，生长出来的晶体中部分晶面朝向可见包裹物等缺陷；而当转速达到40rpm以上时，则极少在晶体中出现包裹物。同时，转速越大，晶体的生长速率也越高。

但是传统的转晶法在晶体周期性正反转动的过程中，不可避免的需要使晶体减速、停转，然后才能反方向加速到相应的转速。而在这一减速、停转和加速转动过程中，流场大大减弱，晶体表面剪切力处于极低水平，表面溶质供应极不稳定，容易受外界因素(如温度波动、装置振动等)干扰，产生包裹物、生长条纹等缺陷。另外，晶体随托盘的转动并不能使溶液搅拌均匀，反而在溶液顶部和底部靠近壁面的区域形成两个相互隔离的环形滞止涡(这在中高粘度溶液晶体生长中极为常见，如KTP晶体的生长)。这两个涡胞区域又称为混合隔离区，其流动以极其缓慢的轴向层流流动为主，极大地降低了溶液混合效率，对溶液稳定性产生不利影响。

发明内容

针对传统转晶法的上述不足之处，本发明旨在提供一种使溶液搅拌更为充分，同时又能消除晶体在减速、停转及加速自转过程中的溶质供应剧烈起伏的晶体快速生长方法，即通过控制晶体作行星式转动，使晶体的生长环境得到改善。

本发明提供的一种晶体作行星式转动的溶液法晶体生长新装置，简称‘行星式转动溶液法晶体生长装置’。该装置包括晶体、晶体生长容器、晶体固定机构、密封装置和行星驱动机构。

所述晶体固定在晶体固定机构上，并悬挂于晶体生长容器内。

所述密封装置固定在晶体生长容器上，将外界环境与晶体生长容器内的溶液分隔开来，既避免了挥发性溶剂的蒸发，又消除了外界灰尘和细菌的侵入。

所述行星驱动机构固定在密封装置上，并与晶体固定机构相连，控制晶体进行自转和行星式公转。

可选的，在所述的行星式转动溶液法晶体生长装置中，所述晶体固定机构包括晶体托盘和支撑杆。支撑杆下端固定在晶体托盘上，上端与行星驱动机构的输出端相连。

可选的，在所述的行星式转动溶液法晶体生长装置中，所述密封装置采用行星式旋转水封装置，其特征包括公转水封定子、密封水、公转水封转子、水封托盘、自转水封转子和硅胶塞子。

所述公转水封定子的通孔上缘设有环形水槽。

所述公转水封转子开有偏心通孔，通孔上缘设有环形水槽。

所述公转水封转子下部设有圆筒。

所述公转水封转子固定在水封托盘下端。

可选的，在所述的行星式转动溶液法晶体生长装置中，所述公转水封转子下部的圆筒嵌入公转水封定子的环形水槽内，并与环形水槽的内外侧保持一定距离。

可选的，所述密封水注入所述公转水封定子的环形水槽内，所述密封水淹没所述公转水封转子的圆筒下缘一定距离。

所述自转水封转子为玻璃圆筒。

所述硅胶塞子塞入所述自转水封转子上端。

所述支撑杆穿过所述硅胶塞子，与所述行星驱动机构的输出端相连。

可选的，在所述的行星式转动溶液法晶体生长装置中，所述自转水封转子下端嵌入公转水封转子的环形水槽内，并与环形水槽的内外侧保持一定距离。

可选的，所述密封水注入所述公转水封转子的环形水槽内，所述密封水淹没所述自转水封转子下缘一定距离。

可选的，在所述的行星式转动溶液法晶体生长装置中，所述行星驱动机构包括自转驱动电机、公转驱动电机和旋转托盘。

所述行星驱动机构的自转驱动电机固定在旋转托盘一侧，所述自转驱动电机输出轴通过所述支撑杆与所述晶体托盘相连接，驱动所述晶体托盘作周期性正反转动。

所述行星驱动机构的公转驱动电机输出轴与旋转托盘相连，驱动旋转托盘作旋转运动。

所述公转驱动电机输出轴的中心线与旋转托盘的中心线重合。

所述旋转托盘的中心线与公转水封转子的中心线重合。

可选的，在所述的行星式转动溶液法晶体生长装置，所述自转驱动电机输出轴的中心线与公转驱动电机输出轴的中心线存在一定距离。