[发明专利]过渡族金属离子掺杂的镁铝尖晶石晶体的提拉法生长方法

摘要

本发明公开了一种过渡族金属离子掺杂的镁铝尖晶石晶体的生长方法，晶体分子式可表示为TM2xMgAl2(1‑x)O4和TM'yMg1‑yAl2O4（TM=Ti3+，Cr3+，Fe3+，Ni3+；TM'=Mn2+，V2+，Co2+，0<x<1，0<y<1），其特征在于，采用火焰法合成的MgAl2O4多晶原料，将其和比例浓度配制的过渡族金属氧化物放入铱坩埚中，将其充分受热熔化，采用镁铝尖晶石晶体或掺杂镁铝尖晶石作为籽晶，用提拉法进行晶体生长。本发明可获得大尺寸、高质量的晶体，有望用于微细加工、激光医疗、激光化学、激光印刷、军事应用、水下通讯和轴同位素分离等领域。

主权项

一种过渡族金属离子掺杂的镁铝尖晶石晶体的生长方法，其特征在于：1)生长晶体晶体的分子式可表示为TM2xMgAl2(1‑x)O4，其中TM代表三价的过渡族金属离子Ti3+或Cr3+；生长的晶体中TM的浓度为x，x的取值范围为x＝0.0005；生长原料采用火焰法制备的镁铝尖晶石MgAl2O4和TM2O3粉末，并按TM2O3:MgAl2O4＝0.0005/k:(1‑0.0005/k)的比例进行称量混合获得；其中：k为TM在MgAl2O4中分凝效应的有效分凝系数，k的取值为：0<k≦1.5；2)称取好晶体生长原料放入坩埚中；3)将<100>方向的籽晶安装到籽晶杆上，关闭炉门，抽真空至10Pa以下，设置升温程序进行升温熔料；4)待锅内原料完全熔化后，保持一段时间后进行晶体提拉生长，并在感应炉内采用提拉法生长TM2xMgAl2(1‑x)O4晶体，且晶体的直径为30mm；当TM为Cr3+时，提拉法生长晶体的转速为10r/min，拉速为1.2mm/h；或者当TM为Ti3+时，提拉法生长晶体的转速为12r/min，拉速为1.5mm/h。