[发明专利]一种卤化亚汞单晶体的生长装置及方法

说明书

本发明涉及一种卤化亚汞单晶体的生长装置及方法，该装置包括炉体、与炉体连接用于支撑炉体的机架和支撑机构；炉体包括炉管和包覆在炉管外表面的保温套，炉管和保温套之间设置有加热炉丝；支撑机构通过旋转装置与长晶杆连接用于控制长晶杆的旋转，长晶杆穿插设置在炉管中，长晶杆位于炉管中的端部设置有生长石英安瓿；支撑机构还通过升降杆与升降支架连接用于控制长晶杆的升降。采用该装置既可精确控制晶体生长的温度，又可随时监控晶体生长的状况。同时，通过物理气相传输法也易获得大尺寸、高质量的晶体。

技术领域

本发明涉及晶体生长领域，具体涉及一种生长卤化亚汞单晶体的方法及生长装置。

背景技术

声光器件是利用介质中声光相互作用原理，通过超声波来控制光束幅度、方向和频率的一类光学器件，它包括声光调制器、声光可调谐滤波器、声光偏转器等。与其它光调制器件相比，声光器件具有工作电压低、响应速度快、信息容量大、可进行实时信号处理、分辨力高、体积小、易于集成化等优点。声光器件的工作物质即声光晶体，性能优良的声光晶体一般要求有透光范围宽、折射率和双折射大、声速和声衰减低以及声光优值大的特点。目前在可见光波段和近红外波段已有了TeO₂、PbMoO₄等较为成熟的商用晶体，而中远红外区仍旧缺乏实用的高性能声光晶体。

卤化亚汞(分子式：Hg₂X₂(X＝Cl、Br、I))单晶是一类性能优良的中远红外声光材料，具有折射率大、双折射大、声速和声衰减低、透光范围宽以及声光优值大等特点，是制备声光可调滤波器、声光调制器等声光器件的关键材料。其使用范围遍及激光遥感、雷达信号、天文射电、电子对抗等军事领域以及激光照排、传真、雕刻等民用领域。

卤化亚汞类材料在升温到熔点之前即开始大量挥发，难以采用定向凝结、区熔法以及重结晶等方法生长单晶体。又因卤化亚汞在熔点附近的气压特别高，可以采用物理气相传输法进行卤化亚汞晶体的生长。文献“碘化亚汞多晶合成与单晶生长新方法探索”(西华大学,2014)公开了一种生长Hg₂I₂单晶的方法-熔体法，然而该方法在获得大尺寸高质量单晶工艺中仍存在困难。文献“High-performance acousto-optic materials:Hg₂Cl₂andPbBr₂”(Optical Engineering,1992,31(10):2110-2118)公开了一种生长卤化亚汞晶体的物理气相传输生长方法，但其并未对晶体生长装置进行公开描述。中国专利文献CN105063752A公开了一种生长碘化亚汞单晶体的方法和装置，该专利利用熔体法进行晶体的生长，包括放置碘化亚汞籽晶、液态汞，以及碘化亚汞预铸锭的熔化和结晶，进一步包括通过加热熔化碘化亚汞多晶原料再自然冷却制取碘化亚汞预铸锭，所述装置较为复杂，所述方法中使用了具有较大毒性的单质汞作为原料，且需要预先制备碘化亚汞预铸锭，籽晶与富碘熔体的接触不易精确控制，难以制备出高质量的碘化亚汞晶体，并且能否成功生长大尺寸氯化亚汞及溴化亚汞晶体仍是未知。

发明内容

针对现有技术中的不足，本发明提供一种卤化亚汞(包括氯化亚汞，分子式：Hg₂Cl₂；溴化亚汞，分子式：Hg₂Br₂；碘化亚汞，分子式：Hg₂I₂；)单晶体生长装置和方法，可以获得大尺寸、高质量的卤化亚汞晶体。

本发明的技术方案如下：

一种卤化亚汞单晶体生长装置，包括炉体、与炉体连接用于支撑炉体的机架、支撑机构；

所述的炉体包括炉管和包覆在炉管外表面的保温套，所述的炉管和保温套之间设置有加热炉丝；

所述的支撑机构通过旋转装置与长晶杆连接用于控制长晶杆的旋转，所述的长晶杆穿插设置在炉管中，所述的长晶杆位于炉管中的端部设置有生长石英安瓿；所述的支撑机构还通过升降杆与升降支架连接用于控制长晶杆的升降。