[發明專利]一種KDP類晶體錐面定向生長裝置

在審

• 申請號: 201310560583.9
• 申請日: 2013-11-12
• 公開（公告）號: CN103540994A
• 公開（公告）日: 2014-01-29
• 發明（設計）人: 鐘德高;滕冰;曹麗鳳;孔偉金;溫吉龍;孫箐;耿健
• 申請（專利權）人: 青島大學
• 主分類號: C30B7/00
• 分類號: C30B7/00;C30B28/04;C30B29/14
• 代理公司: 青島高曉專利事務所 37104
• 代理人: 張世功

技術領域：

本發明屬于晶體生長設備技術領域，涉及一種溶液法晶體生長設備，特別是一種KDP類晶體錐面定向生長裝置，用于晶體沿錐面定向生長，從而提高晶體的利用率，降低晶體的加工困難，獲得高質量的KDP類片狀晶體。

背景技術:

KDP類晶體是一種非線性光學晶體，目前主要采用頂部籽晶和底部籽晶快速生長法進行生長，這兩種生長方法雖然能長成大尺寸的KDP類單晶，但是存在以下缺點：一是KDP類晶體在使用時，需要沿著倍頻方向進行切割，切割時容易發生開裂；二是采用頂部籽晶和底部籽晶快速生長法生長的晶體成錐區域大，降低晶體的利用率。因此，設計一套能夠實現KDP類晶體錐面定向生長的裝置，具有十分重要的現實意義。

發明內容：

本發明的目的在于克服現有技術存在的缺點，尋求設計設計一種新型的KDP類晶體錐面定向生長裝置，采用自行設計的籽晶架進行晶體錐面定向生長，減小對溶液的擾動，節省晶體生長原料，減小成錐區域，降低加工難度。

為了實現上述目的，本發明的主體結構包括電動機、液封、熱電偶、籽晶架、育晶玻璃缸、溫控裝置、固定支架和生長溶液；長方體結構的育晶玻璃缸放置在固定支架的底座上，液封安裝在育晶玻璃缸上端中間開制的小孔處；育晶玻璃缸內裝有生長溶液；圓形結構的籽晶架豎直穿過育晶玻璃缸上端的液封，懸空式放置于生長溶液的中部，與固定在固定支架上的電動機剛性連接，籽晶架和電動機構成旋轉結構；電動機為籽晶架提供動力，與籽晶架一起同步轉動；育晶玻璃缸頂部的一側安裝制有熱電偶，熱電偶插入生長溶液中；溫控裝置放置于育晶玻璃缸的外面，與熱電偶電信息連通，用于控制生長溶液的溫度。

本發明涉及的籽晶架包括有機玻璃A板、有機玻璃B板和尼龍螺絲；有機玻璃A板的下部和有機玻璃B板均采用圓形平板結構，其中，有機玻璃A板下部的厚度為10mm，有機玻璃B板的厚度為5mm；有機玻璃A板的下部和有機玻璃B板通過尼龍螺絲固定連接，使在晶體生長過程中產生的晶核掉落在玻璃育晶缸的底部，籽晶架在轉動過程中，從動力學角度減少對生長溶液的擾動，增加生長溶液的穩定性，同時圓形平板結構減少晶體生長時所需的生長溶液。

本發明錐面定向生長KDP類晶體的工藝過程是：先將分析純的KH₂PO₄原料和二次蒸餾水配制成重量百分比濃度為30-35%的生長溶液，再用分析純KOH溶液調節生長溶液的pH值為4.0，有效抑制晶體柱面的生長，從而得到高質量的錐面晶體；然后分別使用市售的0.45μm和0.22μm濾膜對生長溶液進行過濾并進行過熱處理24h后將沿錐面定向切割的KDP籽晶固定在籽晶架的中央；液封中的液體將育晶玻璃缸與外界隔絕，減少籽晶架與液封之間的摩擦；KDP籽晶在過飽和溫度下放入育晶玻璃缸中，KDP籽晶微溶后在育晶玻璃缸中恒溫生長1天，KDP籽晶恢復外形，有效減少KDP籽晶籽晶的遺傳缺陷，使晶體能夠正常生長；KDP籽晶生長過程中，電動機采用正轉-停轉-反轉的輪換轉動方式進行轉動，轉速為20r/min；溫控裝置根據KDP溶液在的pH=4.0時的溶解度曲線設置溫控程序，降溫速度為0.5-1℃/天；KDP籽晶在籽晶架的限制下片狀生長，生長速度為1mm/天，晶體生長到預定尺寸后取出，生長得到25×25×5mm³錐面定向生長的KDP晶體。

本發明與現有技術相比，其結構簡單，操作方便，減小對溶液的擾動，節省晶體生長原料，減小成錐區域，降低加工難度，提高晶體利用率，增加晶體生長過程中溶液的穩定性。

附圖說明：

圖1為本發明的主體結構原理示意圖。

圖2為本發明涉及的籽晶架結構原理示意圖。

具體實施方式：

下面通過實施例并結合附圖作進一步說明。

實施例：

本實施例的主體結構包括電動機1、液封2、熱電偶3、籽晶架4、育晶玻璃缸5、溫控裝置6、固定支架7和生長溶液8；長方體結構的育晶玻璃缸5放置在固定支架7的底座上，液封2安裝在育晶玻璃缸5上端中間開制的小孔處；育晶玻璃缸5內裝有生長溶液8；圓形結構的籽晶架4豎直穿過育晶玻璃缸5上端的液封2，懸空式放置于生長溶液8的中部，與固定在固定支架7上的電動機1剛性連接，籽晶架4和電動機1構成旋轉結構；電動機1為籽晶架4提供動力，與籽晶架4一起同步轉動；育晶玻璃缸5頂部的一側安裝制有熱電偶3，熱電偶3插入生長溶液8中；溫控裝置6放置于育晶玻璃缸5的外面，與熱電偶3電信息連通，用于控制生長溶液8的溫度。