[发明专利]单斜相Ga2

说明书

本申请公开了一种单斜相Ga₂S₃晶体的气相生长方法，包括以下步骤：将含有Ga₂S₃多晶原料、传输剂和单斜相Ga₂S₃籽晶的真空密闭容器在温度梯度区内进行加热恒温；晶体生长后降温，得到所述单斜相Ga₂S₃晶体。该并公开了一种晶体生长装置。本发明采用封闭式化学气相沉积法进行晶体生长，并调整生长过程中的温度等参数，从而得到了能够符合实用要求的厘米级的高质量单斜相Ga₂S₃晶体，且在紫外可见近红外光区域透过率可达80％以上。该技术具有操作简单，经济，安全和环境友好等优势。

技术领域

本申请涉及一种单斜相Ga₂S₃晶体的生长方法，属于硫化物晶体的晶体生长领域。

背景技术

单斜相Ga₂S₃晶体一种物化性能优良的中远红外波段非线性光学晶体，其在2μm激光激发下具备倍频响应，且呈现相位匹配特性，晶体在2μm 处无吸收，且激光激光损伤阈值为商用AgGaS₂的30倍，此外，其双折射率与AgGaS₂相当。因此单斜相Ga₂S₃晶体是一种潜在的高功率中远红外非线性激光材料。在光学领域中，该类非线性激光材料具有十分重要研究与应用价值。获得厘米级以上的单斜相Ga₂S₃晶体材料，研制出能获得高功率中红外激光的单斜相Ga₂S₃晶体器件，将对各领域(航空、航天、遥感等)的进步发展起着积极的作用。

在硫化物晶体一系列生长方法中，主要采用坩埚下降法生长，源于其强的挥发性和易氧化而无法在开放空间中合成与晶体生长，而是需要在密闭无水无氧环境中进行。但目前采用坩埚下降法生长单斜相Ga₂S₃晶体存在的问题为：Ga₂S₃存在3种物相(低温立方相、中温单斜相、高温六方相)，克服各物相之间的相转变是生长高质量单斜相Ga₂S₃晶体面临的首要问题。

而目前单晶生长技术面对非一致熔融(或相变)的硫属化合物的单晶生长束手无策，导致某些性能优异的晶体材料，尚处在实验室研究阶段，不能满足高技术发展的需要，实验室成果转化为生产力的产业化技术水平依然落后。因此，探索开发一种适用于此类化合物晶体生长的方法具有重要的意义。

发明内容

本发明旨在提供一种单斜相Ga₂S₃晶体的气相生长方法，该生长方法采用化学气相沉积法，得到了符合实用要求的厘米级单斜相Ga₂S₃晶体，该生长方法操作简单，且经济实用。同时，该方法具有普适性，不仅可以适用于单斜相Ga₂S₃晶体的生长，而且还可用于生长一类非一致熔融(或相变)的硫属化合物晶体。

根据本申请的第一方面，提供一种单斜相Ga₂S₃晶体的生长方法。该生长方法操作简单，且经济实用，得到了能够符合实用要求的厘米级高质量大尺寸单斜相Ga₂S₃。

一种单斜相Ga₂S₃晶体的气相生长方法，包括以下步骤：

将含有Ga₂S₃多晶原料、传输剂和单斜相Ga₂S₃籽晶的真空密闭容器在温度梯度区内进行加热恒温；晶体生长后降温，得到所述单斜相Ga₂S₃晶体；

所述温度梯度区包括高温区和低温区，高温区位于低温区下部；