[發明專利]坩堝與籽晶聯動生長大尺寸非線性光學晶體的方法及裝置

有效

• 申請號: 200810057687.7
• 申請日: 2008-02-04
• 公開（公告）號: CN101503819A
• 公開（公告）日: 2009-08-12
• 發明（設計）人: 胡章貴;趙營
• 申請（專利權）人: 中國科學院理化技術研究所
• 主分類號: C30B11/00
• 分類號: C30B11/00;C30B35/00
• 代理公司: 北京泛華偉業知識產權代理有限公司
• 代理人: 王鳳華

技術領域

本發明涉及晶體生長技術領域，特別是涉及一種坩堝與籽晶聯動生長大尺寸 非線性光學晶體的方法及裝置。

背景技術

晶體生長包括一系列過程，諸如晶體生長基元形成過程、晶體生長的輸運過 程、晶體生長界面的動力學過程，其中輸運過程是一個重要的環節。晶體生長過 程實際上是一個熱量、質量和動量的輸運過程，晶體生長是空間不連續與非均勻 化的過程，結晶作用僅在生長界面上。

必須充分認識到攪拌作用對晶體生長速率及質量的影響。在熔體或溶液中生 長晶體時，通過晶體的旋轉或坩堝的旋轉會產生一種強迫對流，此時熱量和質量 的輸運分別為對流傳導和對流擴散，可以近似的認為熱傳導和擴散總是在邊界層 內發生。旋轉晶體對生長的影響可歸結為晶體的轉速對速度邊界層厚度的影響， 在熔液中，溶質在擴散和對流的聯合作用下向晶體生長表面擴散，熔液被攪拌的 越充分溶質邊界層的厚度也就越薄，溶質在邊界層的濃度梯度越大，晶體生長速 率也隨著相應的增大。

傳統的非線性光學晶體的生長方法，大都是：在非線性光學晶體的生長方法 過程中，或者是采用單獨地旋轉籽晶生長非線性光學晶體(ACRT技術)；或者是 采用單獨地旋轉坩堝生長非線性光學晶體，兩種方法的不足在于：生長初期在固 液界面不能很好的進行排雜，容易形成包裹缺陷并導致缺陷在晶體內部延伸。由 于每種晶體都有固定的形貌，相對籽晶并非完全對稱，所以晶體旋轉時會在籽晶 處形成較大扭矩，如果晶體重量過大就會扭斷籽晶而使晶體脫落，對于生長大尺 寸的晶體不利。傳統溶鹽法生長晶體和ACRT技術在實際應用中不能同時采用的 原因在于籽晶和坩堝的運動不能做到同步變化，即由于時間誤差的積累會出現晶 體和坩堝同向旋轉的問題。

發明內容

本發明的目的在于提供一種籽晶和坩堝同步反向周期旋轉，旋轉與停止的時 間嚴格同步并且各自的加減速時間及旋轉速度分別可調的坩堝與籽晶聯動生長 大尺寸非線性光學晶體的方法；

本發明的另一目的在于提供一種籽晶和坩堝同步反向周期旋轉，旋轉與停止 的時間嚴格同步并且各自的加減速時間及旋轉速度分別可調的坩堝與籽晶聯動 生長大尺寸非線性光學晶體的裝置。

本發明的技術方案如下：

本發明的提供的坩堝與籽晶聯動生長大尺寸非線性光學晶體的方法，特征在 于，在熔鹽法生長非線性光學晶體的生長過程中，籽晶放在熔體之中或熔體表面， 籽晶和坩堝按照下述旋轉周期同步反向旋轉，所述旋轉周期為：在第一方向依次 加速旋轉、勻速旋轉、減速旋轉和停止旋轉，之后，再在與第一方向相反的第二 方向依次加速旋轉、勻速旋轉、減速旋轉和停止旋轉。

所述在第一方向的加速旋轉為在3-30秒內由0轉速加速至X轉/秒的加速旋轉；

所述在第一方向的勻速旋轉為以X轉/秒轉速勻速旋轉50-360秒；

所述在第一方向的減速旋轉為在3-30秒內由X轉/秒減速至0轉速的減速旋轉；

所述在第二方向的加速旋轉為在3-30秒內由0轉速加速至X轉/秒的加速旋轉；

所述在第二方向的勻速旋轉為以X轉/秒轉速勻速旋轉50-360秒；

所述在第二方向的減速旋轉為在3-30秒內由X轉/秒減速至0轉速的減速旋轉；

所述停止旋轉的時間為50-300秒；所述X＝10-50。

本發明提供的坩堝與籽晶聯動生長大尺寸非線性光學晶體的裝置，包括：晶 體生長設備，特征在于，還包括：驅動晶體生長設備中的籽晶桿旋轉的第一無刷 直流電機A、驅動晶體生長設備中的坩堝旋轉的第二無刷直流電機B和控制所述 第一無刷直流電機A和所述第二無刷直流電機B同步反向旋轉的控制器C；

所述控制器C控制第一無刷直流電機A和第二無刷直流電機B同步反向旋轉 的旋轉周期為：在第一方向依次加速旋轉、勻速旋轉、減速旋轉和停止旋轉，之 后，再在與第一方向相反的第二方向依次加速旋轉、勻速旋轉、減速旋轉和停止 旋轉。

所述在第一方向的加速旋轉為在3-30秒內由0轉速加速至X轉/秒的加速旋轉；

所述在第一方向的勻速旋轉為以X轉/秒轉速勻速旋轉50-360秒；

所述在第一方向的減速旋轉為在3-30秒內由X轉/秒減速至0轉速的減速旋轉；

所述在第二方向的加速旋轉為在3-30秒內由0轉速加速至X轉/秒的加速旋轉；