[发明专利]一种晶体生长装置及碘化铯晶体生长方法

权利要求书

1.一种晶体生长装置，其特征在于：具有炉壳，在炉壳内填充有隔热材料，在隔热材料中央形成炉腔；炉腔内具有可视炉管，可视炉管顶部加盖密封件使内部形成封闭空间；密封件上具有换气阀用以调节可视炉管内的气氛；

在可视炉管外周环绕布置有加热器件，加热器件分为上下两段，下方的记为下部加热器件，上方的记为上部加热器件，用于分别控制上部温度和下部温度；

在可视炉管内放置坩埚用以盛放晶体生长用的原料熔体，坩埚所在部位对应于下部加热器件；

在坩埚内布置有生长模具，生长模具内具有竖向贯通的中间缝隙，生长模具上表面具有与中间缝隙连通的V形槽口；中间缝隙插入坩埚，从而通过毛细管作用将原料熔体引导至V形槽口处；

籽晶杆滑动密封地穿过密封件，籽晶杆竖向正对生长模具的V形槽口，籽晶杆下端可固定用以引导晶体生长的籽晶。

2.根据权利要求1所述的晶体生长装置，其特征在于：所述下部加热器件为环绕可视炉管布置的电热线圈组，所述上部加热器件为环绕可视炉管布置的电热线圈组。

3.根据权利要求1所述的晶体生长装置，其特征在于：所述生长模具的材质为石墨或石英材质，所述中间缝隙的宽度为0.3-0.8mm，所述V形槽口向上开口的角度为100-150°。

4.根据权利要求1所述的晶体生长装置，其特征在于：所述的坩埚为石英材质，所述籽晶杆为钼材质，所述可视炉管为石英材质。

5.根据权利要求1所述的晶体生长装置，其特征在于：所述密封件为密封法兰，在密封法兰上还安装有放气阀和充气阀，在密封法兰上还安装有透明材料制成的观察窗口。

6.一种碘化铯晶体生长方法，其特征在于：采用权利要求1至5任一项所述的晶体生长装置进行生长，包括以下步骤：

步骤一：备料

准备干燥的CsI与TlI的混合原料；

步骤二：装料

将原料填入坩埚中；

步骤三：熔料

对可视炉管置换保护气，升温直至原料熔化，得到原料熔体；

步骤四：引晶

下降籽晶，使籽晶靠近生长模具的V型槽口，直至籽晶下端接触熔融液面，然后降低温度，提拉籽晶杆，使熔体在籽晶上凝结生长；

步骤五：放肩

引晶完成后保持籽晶杆的提拉速率，降低加热功率进行降温，直至晶体宽度达到生长模具的V型槽口的宽度；

步骤六：等径生长

放肩结束后，加大提拉速率，使晶体以恒定宽度生长，晶体生长完成后自动脱离生长模具；

步骤七：降温退火

长晶结束后，降温退火至室温。

7.根据权利要求6所述的碘化铯晶体生长方法，其特征在于：所述籽晶为CsI单晶晶棒，生长方向为[111]。

8.根据权利要求6所述的碘化铯晶体生长方法，其特征在于：步骤一是将CsI、TlI原料分别在压力不超过2×10^-3Pa的真空环境中，200-300℃烘烤6-20h，去除原料中吸附的水；然后将称量好的原料在干燥洁净环境下用研钵均匀混合。

9.根据权利要求6所述的碘化铯晶体生长方法，其特征在于：步骤三中，升温使原料熔化的升温速率为60-100℃/h；步骤五中，降温速率为20-50℃/h；步骤七中，降温退火的降温速率为40-60℃/h。

10.根据权利要求6所述的碘化铯晶体生长方法，其特征在于：步骤四中，提拉速率为3-5mm/h；步骤五中，提拉速率为5-18mm/h。