[發明專利]一種用于生長石榴石型單晶的藍寶石坩堝

無效

• 申請號: 201110370210.6
• 申請日: 2011-11-19
• 公開（公告）號: CN102363898A
• 公開（公告）日: 2012-02-29
• 發明（設計）人: 柳祝平;黃小衛
• 申請（專利權）人: 元亮科技有限公司
• 主分類號: C30B29/28
• 分類號: C30B29/28;C30B15/12
• 代理公司: 無錫市大為專利商標事務所 32104
• 代理人: 殷紅梅;涂三民

技術領域

本發明涉及一種用于制備釓鎵石榴石(Gd₃Ga₅O₁₂，簡稱為GGG)和鋱 鎵石榴石(Tb₃Ga₅O₁₂，簡稱為TGG)等含有Ga₂O₃組分的石榴石型單晶的 藍寶石坩堝。

背景技術

高功率固體激光器，對激光晶體有一系列嚴格的要求：大的吸收截面和 發射截面、長的熒光壽命、高的熱力學性能以及能夠生長成大尺寸高光學質 量的晶體。GGG晶體容易在平坦固液界面下生長，不存在其他雜質和應力中 心，整個截面都可有效利用，容易得到應用于高功率激光器的大尺寸板條和 板狀元件，并且GGG晶體具有好的力學和化學穩定性、高的熱導率、寬的 泵浦吸收帶、長的熒光壽命，泵浦光的吸收和儲能性都較好，可實現連續式 或脈沖式激光運轉。GGG晶體已成為高功率固體激光器的首選材料之一。

目前隨著近紅外區光纖技術的迅猛發展，光隔離器在信息傳輸中獲得越 來越重要的應用。光隔離器主要利用磁光晶體的法拉第效應。鋱鎵石榴石 (TGG)在可見和近紅外光譜區內具有較高的費爾德常數和低的吸收系數， 且容易用提拉法生長，因此，TGG晶體是應用于400～1100nm波段的法拉第 光隔離器和較高功率激光磁光器件的理想材料。

從上可以看出，GGG和TGG晶體具有廣泛的應用前景，但在這兩種晶 體生長過程中，都面臨著嚴重的Ga₂O₃組分揮發問題，由于組分Ga₂O₃具有 較強的氧化性，并且該物質在不同的溫度下具有不同的分解壓力，所以它在 加熱熔融過程中容易發生還原揮發生成亞鎵氧化物和氧氣，使熔體組分偏離 化學計量得不到及時修正，對晶體的質量造成嚴重的影響，難以生長出大尺 寸高質量的GGG和TGG晶體。中科院上海光機所趙廣軍等在GGG晶體的 生長氣氛中通入一定的氧分壓，組分Ga₂O₃的揮發得到有效的抑制，但由于 使用銥金坩堝，通入的氧加速了銥金的氧化。另外，由于反應Ir+O₂＝IrO₂， IrO₂+Ga₂O₃＝Ir+Ga₂O+2O₂的發生，熔體表面經常漂浮一團銥金片，這不僅 給下籽晶時的觀察帶來了不便，而且也改變了熔體表面上的溫場，易產生表 面螺旋形條紋，影響晶體的品質，且漂浮的銥金易被包裹在晶體內而形成散 點或生長在晶體的肩部而形成大量的位錯。同時，由于銥金坩堝的存在加速 了Ga₂O₃組分的揮發，加大了熔體組分的偏離。

發明內容

本發明的目的是克服現有技術中存在的不足，提供一種在制備釓鎵石榴 石或者鋱鎵石榴石等含有Ga₂O₃組分的石榴石型單晶時不會影響晶體內部質 量、減少組分偏離的用于生長石榴石型單晶的藍寶石坩堝。

按照本發明提供的技術方案，所述用于生長石榴石型單晶的藍寶石坩堝， 包括內坩堝與外坩堝，內坩堝設置在外坩堝的外部，內坩堝與外坩堝的頂端 面平齊，內坩堝與外坩堝的斷面形狀吻合，所述內坩堝由藍寶石制成。

所述外坩堝由鎢或者鉬制成。

所述內坩堝的內徑為60～70mm，內坩堝的壁厚為3～6mm，內坩堝的高 度為40～45mm。

所述外坩堝的內徑為66～82mm，外坩堝的壁厚為5～8mm，外坩堝的高 度為40～50mm。

所述內坩堝的斷面形狀為圓環形或者多邊環形。

本發明具有如下優點：

采用上述技術方案的藍寶石坩堝裝置，可消除使用銥金坩堝時，銥金氧 化物與Ga₂O₃組分反應生長銥金漂浮在熔體表面而影響晶體的內部質量，同 時，消除銥金的氧化物對Ga₂O₃組分分解揮發的促進作用。

附圖說明

圖1是本發明的結構示意圖。

具體實施方式

下面結合具體附圖和實施例對本發明作進一步說明。