一种异质高熔点弧形籽晶生长稀土离子掺杂晶体的模具及生长方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN109913941A(43)申请公布日2019.06.21(21)申请号201910110634.5(22)申请日2019.02.12(71)申请人南京同溧晶体材料研究院有限公司地址210000江苏省南京市溧水区东屏镇金港路22号(72)发明人薛艳艳徐军吴锋徐晓东李东振王东海王庆国(74)专利代理机构南京中律知识产权代理事务所(普通合伙)32341代理人沈振涛(51)Int.Cl.C30B15/34(2006.01)C30B15/36(2006.01)C30B29/12(2006.01)C30B29/28(2006.01)权利要求书1页说明书4页附图1页(54)发明名称一种异质高熔点弧形籽晶生长稀土离子掺杂晶体的模具及生长方法(57)摘要本发明提供了一种异质高熔点弧形籽晶生长稀土离子掺杂的晶体的模具，包括圆锥体空腔和圆柱体空腔组成的坩埚，圆锥体空腔为弧形籽晶区，圆柱体空腔内中部设有散热孔的圆柱体模具；在圆柱体模具内设置有多个长条状的锥形孔，每个锥形孔的顶部均设置有一坩埚盖，坩埚盖中间位置设置有通气孔；坩埚、圆柱体模具、散热孔成中心轴对称。同时，还提供了一种晶体生长方法包括：配料、装炉、抽真空并通入保护气体、升温化料、晶体生长、退火取晶，与现有技术相比，本发明的模具具有结构简单，易于加工，生长工艺流程简单，可以单次生长多根不同种类及不同浓度稀土离子掺杂的晶体。CN109913941ACN109913941A权利要求书1/1页1.一种异质高熔点弧形籽晶生长稀土离子掺杂的晶体的模具，其特征在于：包括圆锥体空腔和圆柱体空腔组成的坩埚(2)，所述圆锥体空腔为弧形籽晶区(6)，所述圆柱体空腔内中部设有散热孔(7)的圆柱体模具(3)；在所述圆柱体模具(3)内设置有多个长条状的锥形孔(5)，每个所述锥形孔(5)的顶部均设置有一坩埚盖(1)，坩埚盖(1)中间位置设置有通气孔(4)；所述坩埚(2)、圆柱体模具(3)、散热孔(7)成中心轴对称。2.根据权利要求1所述的一种异质高熔点弧形籽晶生长稀土离子掺杂的晶体的模具，其特征在于：所述圆柱体模具(3)外径比所述坩埚(2)的圆柱体空腔的内径小1-2mm。3.根据权利要求1所述的一种异质高熔点弧形籽晶生长稀土离子掺杂的晶体的模具，其特征在于：锥形孔(5)的数量为3-24个，整体为长条状，底端为锥形结构。4.根据权利要求1所述的一种异质高熔点弧形籽晶生长稀土离子掺杂的晶体的模具，其特征在于：所述通气孔(4)的直径为0.5-1.5mm。5.一种采用根据权利要求1-4中任一模具的晶体生长方法，其特征在于：包括以下步骤：S01，在坩埚(2)的弧形籽晶区(6)装异质高熔点弧形籽晶，将圆柱体模具(3)放置在圆柱体空腔内，按比例称取所有原料，充分混合均匀后分别装入所述锥形孔(5)内，拧上坩埚盖(1)；S02，抽真空，并通入氦气作为保护气氛；S03，升温至150-350℃，并保温4-7h，以排除原料中的水分；S04，继续升温至原料完全熔化，恒温热处理3-8h；S05，以0.25-1.8℃/h缓慢降温，使坩埚(2)内的熔体由下至上结晶；S06，待晶体生长结束，以1.2-3.9℃/h降至一定温度，完成退火过程；S07，按照7-40℃/h的降温速度降至室温，缓慢取出圆柱体模具(3)并取出锥形孔(5)内晶体。6.根据权利要求5所述的晶体生长方法，其特征在于：S01中所述籽晶为单晶，其熔点高于所长晶体的熔点100℃以上，形状为弧形，外形尺寸比籽晶区小0.2-0.5mm。7.根据权利要求5所述的晶体生长方法，其特征在于：S01所述的稀土离子，为Pr离子、Dy离子、Er离子或Ho离子中任一种，所述基质为PbF2、CaF2、SrF2、YAG-Y3Al5O12、CNGG-Ca3Nb1.6875Ga3.1875O12中任一种。8.根据权利要求5所述的方法，其特征在于：S01所述的原料纯度为4N及以上。2CN109913941A说明书1/4页一种异质高熔点弧形籽晶生长稀土离子掺杂晶体的模具及生长方法技术领域[0001]本发明属于晶体生长技术领域，涉及一种稀土离子掺杂晶体的生长方法，具体涉及一种用异质高熔点弧形籽晶生长稀土离子掺杂晶体的模具及生长方法。背景技术[0002]晶体中粒子(原子、分子、离子或原子团)呈周期性有序排列，而玻璃和陶瓷均是短程有序、长程无序的非晶态结构；玻璃基质由于彻底无序的非晶格结构，其发射谱最为光滑，但由于发射截面太小、辐射寿命太短、热导率太低，严重限制了它的效率和使用范围。而晶体一般具有较高的热导率以及较大的机械性能，晶体中的掺杂浓度受有序晶体场影响，其吸收截面较大，发射谱线为均匀加宽，线宽较窄，增益较高，因而被广泛应用于科学研究与工业中。