一种磷锗锌单晶体的生长装置与方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局*CN103194790A*(12)发明专利申请(10)申请公布号(10)申请公布号CNCN103194790103194790A(43)申请公布日2013.07.10(21)申请号201310115730.1(22)申请日2013.04.03(71)申请人中山大学地址510275广东省广州市海珠区新港西路135号中山大学，物理科学与工程技术学院(72)发明人王彪申亮吴东(74)专利代理机构广州新诺专利商标事务所有限公司44100代理人张玲春(51)Int.Cl.C30B11/06(2006.01)C30B29/10(2006.01)权权利要求书1页利要求书1页说明书5页说明书5页附图3页附图3页(54)发明名称一种磷锗锌单晶体的生长装置与方法(57)摘要本发明公开了一种磷锗锌单晶体的生长装置与方法。该装置包括生长炉，石英坩埚及坩埚托，还包括填充在石英坩埚与坩埚托之间的保温粉料，石英坩埚内设有生长安瓿，坩埚托置于基座上。该装置通过将生长安瓿的籽晶端至于磷锗锌多晶料中，使得单晶成核率显著提升，同时籽晶端的温度相对稳定，保证在成核初期获得完整的单向的籽晶，同时内外套管的设计可以承受磷锗锌单晶生长时较高的分解压以及有效地促进生长时形成较为平坦的固液界面，从而保证生长的磷锗锌单晶完整无裂纹，且成功率较高。CN103194790ACN103947ACN103194790A权利要求书1/1页1.一种磷锗锌单晶体的生长装置，包括生长炉，坩埚托与石英坩埚，其特征在于：其还包括填充在所述坩埚托与所述石英坩埚之间的保温粉料；所述石英坩埚内设有生长安瓿；所述坩埚托置于基座上。2.根据权利要求1所述的磷锗锌单晶体的生长装置，其特征在于：所述坩埚托的材质为氧化铝或氧化锆；所述坩埚托的内径为40mm-50mm，其厚度为5mm-10mm，其长度为25mm-35mm。3.根据权利要求1所述的磷锗锌单晶体的生长装置，其特征在于：所述保温粉料的材质为氧化铝粉或氧化锆粉。4.根据权利要求1所述的磷锗锌单晶体的生长装置，其特征在于：所述石英坩埚的内径为15mm-25mm，其厚度为2.5mm-3.5mm，其长度为20mm-30mm；所述石英坩埚的外径小于所述坩埚托的内径。5.根据权利要求1所述的磷锗锌单晶体的生长装置，其特征在于：所述生长安瓿的外径为14mm-24mm，其厚度为1mm-1.5mm，其长度为15mm-25mm；所述生长安瓿的外径比石英坩埚的内径小1mm-2mm，其材质为石英或氮化硼。6.根据权利要求5所述的磷锗锌单晶体的生长装置，其特征在于：所述石英坩埚放置于坩埚托的中轴线上；所述生长安瓿置于石英坩埚的中轴线上。7.一种磷锗锌单晶体的生长方法，其特征在于包括如下步骤：1）将10g-20g磷锗锌多晶料磨成粉末填充到石英坩埚的底部；将15g-80g磷锗锌多晶料与5g-8g的红磷混合，接着将混合物装入生长安瓿中，然后将生长安瓿放置在石英坩埚中，然后将石英坩埚抽真空封结；2）将封结的石英坩埚放置在基座上，然后将基座提升至生长炉中事先测定的位置处；生长炉内的温场包含三部分：高温区，梯度区，低温区；接着将三个温区的温度从室温升至目标温度，并保证石英坩埚的最底端处于1027℃的位置；当生长炉内的温度升至目标温度后，保温35-45小时，然后保持基座的旋转，并开始下降生长；3）生长结束后，将磷锗锌单晶体缓慢降至920℃，接着降温至650℃，最后降至室温，即得到磷锗锌单晶体。8.根据权利要求7所述的磷锗锌单体的生长方法，其特征在于：所述步骤1）中，生长安瓿的籽晶端浸没在石英坩埚底部的多晶料中，将石英坩埚抽真空至10-4Pa。9.根据权利要求7所述的磷锗锌单体的生长方法，其特征在于：所述步骤2）中，所述高温区的目标为1050℃-1060℃，所述梯度区的温度梯度为4℃-8℃，所述低温区的目标温度为980℃-990℃；生长炉三个温区经过6-10小时从室温升至目标温度；所述基座的转动速度为0.5-2rpm，下降速度为0.5-1mm/h。10.根据权利要求7所述的磷锗锌单体的生长方法，其特征在于：所述步骤3）中，生长结束后，将磷锗锌单晶体以5-15℃/h降至920℃，接着以20-25℃/h降至650℃，最后以30-50℃/h降至室温。2CN103194790A说明书1/5页一种磷锗锌单晶体的生长装置与方法技术领域[0001]本发明涉及一种磷锗锌单晶体的生长技术领域，特别设计一种磷锗锌单晶体的生长装置与方法。背景技术[0002]中红外波段（3-5μm）激光光源在军用和民用两方面都有着极大的应用前景。民用方面包括遥感、激光雷达、大气光通讯和距离测量等。军用方面包括红外干扰、夜视、激光通讯等等。而光学参量振荡器利用材料的非线性效应可以实现频率的下转换，将