[实用新型]一种可以连续生长的提拉法晶体生长装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种可以连续生长的提拉法晶体生长装置。

背景技术

提拉法是高温熔体中生长晶体的一种重要方法，能够在熔化后原料不会分解的熔体中生长单晶体，这种晶体生长方法不仅能够生长成分简单的晶体包括单晶硅、蓝宝石等单晶体，而且能够生长组份复杂化合物单晶如钛酸锶钡、金绿宝石等。在生长成分简单的单质或氧化物晶体时，由于熔体组成简单，能够生长大尺寸晶体，晶体生长技术发展关注于提高晶体尺寸；而在生长组份复杂化合物单晶体时，复杂组成的熔体中由于存在着离子分凝，晶体中组分离子的浓度与熔体中该离子浓度通常不相同，晶体尺寸的增加变得十分困难，通常每种化合物单晶在现有技术条件下能够生长获得的晶体尺寸基本上变化不大。现有的提拉法晶体生长技术都是一次生长单根晶体，由于晶体生长的尺寸增加也困难，因此生长效率不高，晶体生长成本高，价格高，导致晶体的应用受到限制。发明专利“阴阳离子同时双掺的高光产额钨酸铅晶体及其生长方法”(专利号CN1306075C)公开了一种多坩埚下降法晶体生长技术，发明专利“钨酸铅晶体的制备方法”(专利号ZL2006101167267)公开了一种利用多坩埚温梯法制备晶体的晶体生长技术。这两种方法分别利用多坩埚下降法和多坩埚温梯法制备了晶体，目前还没有发展一种可以实现晶体连续生长的提拉法晶体生长装置。

发明内容

为了实现本实用新型的目的，本实用新型提供了一种可以连续生长的提拉法晶体生长装置，其特征是所涉及的装置包括位于顶部的旋转电动机(1)，位于旋转电动机(1)下的升降电动机(2)，位于升降电动机(2)下用来安装3个道轨(4)的支柱(3)，安装于道轨(4)上的3个提拉头(5)，支柱(3)用由底座(7)支承的立柱(6)支撑，位于化料炉中的化料坩埚(8)的下部原料能够被加热熔化为熔体(9)，熔体(9)通过连通器(11)与位于加热炉中的生长坩埚(12)中的熔体互通，位于化料坩埚(8)的上部固态原料(10)随着晶体生长的逐步进行，会逐步被熔化补充为熔体(9)，向生长坩埚(12)中不断地传递，位于生长坩埚(12)上部侧边有一个连接生长坩埚(12)和退火炉(14)的通道(13)，通过旋转电动机(1)驱动籽晶杆(5)带着生长后的晶体通过通道(13)转移到退火炉(14)中退火，整个晶体生长装置位于一个上部开口的炉腔中，炉腔外有炉壁(15)保护。所述的生长坩埚(12)所在的生长炉和化料坩埚(8)所在的化料炉的温度是独立控制的。所述的连通器(11)外壁有加热装置和保温层，其加热装置独立控温。所述的通道(13)有加热装置和保温层，其加热装置独立控温。晶体从生长炉(12)转移到退火炉(14)的通道(13)有合适的温度场，以保证晶体在转移过程中不会受到热冲击，通道的两端有耐高温的阀门，在没有转移晶体的时候门要关闭，以保证通道(13)不会对退火炉(14)和生长炉(12)的温度场产生明显影响。所述的退火炉(14)独立控温，以保证晶体在退火炉(14)中按照合适的退火程序退火，获得质地完好的晶体。

附图说明

附图是一种可以连续生长的提拉法晶体生长装置。

具体实施方式

本实用新型具体实施方式可以通过下述实施例来说明。

实施例：铌酸钾锂晶体连续生长

将纯度为99.99％的Li₂CO₃，K₂CO₃和Nb₂O₅固体粉末在300℃左右烘烤5小时，除去其中的结晶水，然后按照比例称取晶体生长所需的原料，经充分研磨混合均匀后，放于化料炉中在1050℃进行熔化，熔体通过已经升温到1050℃的连通器流入已经升温到1050℃的生长坩埚中，恒温半小时并调节生长炉的功率，使生长坩埚中熔体表面温度为凝固点。将预先安装有[001]方向的籽晶的提拉头下降，使籽晶接触熔体表面，并且观察籽晶不长大也不缩小。逐步降低生长炉加热功率使籽晶逐步长大到合适尺寸后开始等径生长，生长的提拉速率为0.3mm/h，籽晶旋转速度为10rpm。生长到合适长度后，提起晶体，恒温10分钟，旋转提拉头，使生长获得的晶体通过已经加热的通道快速转移到退火炉中按照程序退火。同时将另外一个已经安装好[001]方向的籽晶的提拉头旋转到生长坩埚中，按照上述方法生长晶体。并将没有用到的第三个提拉头安装籽晶。这样，三个提拉头中一个在退火，一个在生长晶体，一个预先安装籽晶，保证化料炉中原料不缺少，实现铌酸钾锂晶体的连续生长。