[发明专利]基于温度梯度法的稀土倍半氧化物晶体的生长装置及方法有效

专利信息
申请号: 201810902235.8 申请日: 2018-08-09
公开(公告)号: CN109082707B 公开(公告)日: 2021-02-02
发明(设计)人: 赵衡煜;徐军;侯文涛;施佼佼;罗平;王庆国 申请(专利权)人: 同济大学
主分类号: C30B29/16 分类号: C30B29/16;C30B11/02
代理公司: 上海科盛知识产权代理有限公司 31225 代理人: 蒋亮珠
地址: 200092 *** 国省代码: 上海;31
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摘要:
搜索关键词: 基于 温度梯度 稀土 氧化物 晶体 生长 装置 方法
【权利要求书】:

1.一种基于温度梯度法的稀土倍半氧化物晶体的生长装置,其特征在于,包括石英筒(1)、感应加热线圈(2)、氧化锆上保温层(3)、氧化锆保温筒(4)、氧化锆保温层(5)、籽晶保护层(6)和坩埚(7),所述的感应加热线圈(2)缠绕在石英筒(1)外侧壁上,所述的氧化锆上保温层(3)设置在氧化锆保温筒(4)上方,并与其一起置于石英筒(1)内,所述的坩埚(7)置于氧化锆保温筒(4)内,并在坩埚(7)与氧化锆保温筒(4)之间设置氧化锆保温层(5),坩埚(7)的籽晶部位与氧化锆保温筒(4)之间设置氧化锆材质的籽晶保护层(6),籽晶保护层(6)底部设置氧化锆底座(10);

所述的感应加热线圈(2)缠绕在石英筒(1)下部,距离石英筒(1)内部氧化锆保温筒(4)外壁3~5mm;所述的氧化锆保温层(5)的厚度为15mm,籽晶保护层(6)的厚度为40mm;

所述的氧化锆上保温层(3)、氧化锆保温筒(4)、氧化锆保温层(5)、坩埚(7)的上半部分构成了密闭的高温热场空间,籽晶保护层(6)、坩埚(7)的籽晶部分、氧化锆底座(10)构成密闭的低温热场空间;所述的坩埚(7)受感应加热线圈作用下发出的热量进入高温热场空间,所述的低温热场空间设有向下的气体进出通道,使得籽晶部位的热量可以向下排出,从整体上看,形成上热下冷的温场环境。

2.根据权利要求1所述的一种基于温度梯度法的稀土倍半氧化物晶体的生长装置,其特征在于,所述的感应加热线圈(2)有7~12匝线圈,感应频率为2kHz~5kHz。

3.根据权利要求1所述的一种基于温度梯度法的稀土倍半氧化物晶体的生长装置,其特征在于,所述的坩埚(7)的材质包括钨、铼或石墨,作为发热体安装在支架a(8)上;支架a(8)使用与坩埚相同的材料,支架a(8)下方设有支架b(9),支架b(9)使用不锈钢材质并内置冷却循环水。

4.根据权利要求1所述的一种基于温度梯度法的稀土倍半氧化物晶体的生长装置,其特征在于,通过气体进出孔向热场空间输入还原性保护气体。

5.一种采用权利要求1~4中任一所述的装置生长基于温度梯度法的稀土倍半氧化物晶体的方法,其特征在于,该方法包括以下步骤:

(1)将倍半氧化物混晶晶体置于坩埚(7)内,向氧化锆保温筒(4)内输入还原性保护气体;

(2)通过感应加热线圈(2)和作为发热体的坩埚(7)共同作用,构建上热下冷的热场空间环境,使得晶体自下往上的定向生长,配合温梯法在长晶过程中的功率控制,达到晶体生长的控制。

6.根据权利要求5所述的一种基于温度梯度法的稀土倍半氧化物晶体的生长方法,其特征在于,所述的热场空间内的气体压力为1.00-1.05个大气压,使用流动气氛,流量为5ml/min。

7.根据权利要求5所述的一种基于温度梯度法的稀土倍半氧化物晶体的生长方法,其特征在于,稀土倍半氧化物晶体基质是氧化镥、氧化钪、氧化钇或氧化钆,或者在上述稀土倍半氧化物晶体基质中掺杂稀土离子或过渡金属离子。

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