[发明专利]晶体的生长装置及生长方法

说明书

本发明涉及一种晶体生长装置，该晶体生长装置包括一内中频感应线圈、一外中频感应线圈，所述外中频感应线圈套设于内中频感应线圈外侧，所述外中频感应线圈在晶体生长过程中能够沿着竖直方向移动；所述内中频感应线圈在晶体生长过程中位置固定；所述晶体生长装置还包括一感应坩埚，所述感应坩埚置于内中频感应线圈内部。本发明同时涉及一种晶体生长方法。本晶体的生长装置及生长方法通过在晶体的不同生长阶段沿着竖直方向向上或者向下移动外中频感应线圈，使双中频感应线圈形成的温场的温度梯度减小，避免晶体开裂，所制备得到的晶体无开裂、气泡、夹杂、散射等缺陷。

技术领域

本发明涉及一种晶体制备领域，尤其涉及一种晶体的生长装置及生长方法。

背景技术

提拉法是一种从熔体中生长晶体的方法，具有生长速度快、易观察、晶体质量高等优点，广泛应用于硅、锗、蓝宝石、激光晶体、闪烁晶体的生长。

中频感应提拉法是利用中频线圈的感应加热作用，采用感应坩埚发热体来熔化原料，来完成晶体生长的方法。中频感应提拉法具有污染小、能量利用率高等优点，是目前氧化物晶体生长的主要方法之一，广泛应用于石榴石、钒酸钇、硅酸钇镥、铌酸锂、钽酸锂等晶体的生产。

中频感应提拉法受坩埚的限制，随着晶体生长的进行，坩埚内熔体逐渐减少，坩埚的裸露面逐渐增加，坩埚对晶体的热辐射作用逐渐增强，造成晶体生长面附近温度梯度逐渐减小，容易造成界面反转、包裹、云层等缺陷。经过退火阶段后，晶体底部仍在坩埚内部，晶体头尾温差很大，造成晶体内部有较大的热应力，极易造成晶体开裂等缺陷。

所以，有必要设计一种新的晶体的生长装置及生长方法以解决上述技术问题。

发明内容

本发明的目的在于提出一种减少晶体内部的热应力的晶体的生长装置及生长方法。

为实现前述目的，本发明采用如下技术方案：一种晶体生长装置，该晶体生长装置包括一内中频感应线圈、一外中频感应线圈，所述外中频感应线圈套设于内中频感应线圈外侧，所述外中频感应线圈在晶体生长过程中能够沿着竖直方向移动；所述内中频感应线圈在晶体生长过程中位置固定；所述晶体生长装置还包括一感应坩埚，所述感应坩埚置于内中频感应线圈内部。

本发明同时提出一种晶体生长方法，其采用上述的晶体生长装置，该晶体生长方法包括如下步骤：

S1、化料阶段，将中频感应线圈沿着竖直方向向上移动，使外中频感应线圈高于内中频感应线圈5-15mm；

S2、长晶阶段包括放肩阶段、等径阶段、收尾阶段；放肩阶段，以0.1-1mm/h的速度将外中频感应线圈沿着竖直方向向下移动；等径阶段，以0.5-2mm/h的速度将外中频感应线圈沿着竖直方向向下移动；收尾阶段，以0.1-1mm/h的速度将外中频感应线圈沿着竖直方向向下移动；

S3、退火阶段，以0.3-0.5mm/h的速度将外中频感应线圈沿着竖直方向逐渐向上移动，在功率降到0时，使外中频感应线圈的位置恢复到化料阶段时外中频感应线圈的位置。

作为本发明的进一步改进，放肩阶段，以0.5-1mm/h的晶体生长速度开始放肩。

作为本发明的进一步改进，等径阶段，以0.6-2mm/h的速度进行晶体生长。

作为本发明的进一步改进，收尾阶段，以0.5-1mm/h的速度进行晶体生长。

作为本发明的进一步改进，所述晶体为掺杂的石榴石晶体、掺杂的钒酸钇晶体、掺杂的硅酸钇镥晶体、掺杂的铌酸锂晶体、掺杂的钽酸锂晶体。

本晶体的生长装置及生长方法通过在晶体的不同生长阶段沿着竖直方向向上或者向下移动外中频感应线圈，使双中频感应线圈形成的温场的温度梯度减小，避免晶体开裂，所制备得到的晶体无开裂、气泡、夹杂、散射等缺陷。

附图说明