[發(fā)明專利]一種晶體生長裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610181678.3
• 申請日: 2016-03-28
• 公開（公告）號: CN105714372B
• 公開（公告）日: 2018-08-28
• 發(fā)明（設計）人: 陳玲;王國強;吳立明;吳新濤
• 申請（專利權）人: 中國科學院福建物質(zhì)結(jié)構(gòu)研究所
• 主分類號: C30B11/00
• 分類號: C30B11/00;C30B29/10
• 代理公司: 北京知元同創(chuàng)知識產(chǎn)權代理事務所(普通合伙) 11535
• 代理人: 劉元霞;牛艷玲

本發(fā)明公開了一種晶體生長裝置，包括：爐體；用于支撐所述爐體的爐體支架以及位于所述爐體內(nèi)的爐膛，所述爐膛包括位于其上端的高溫區(qū)和下端的低溫區(qū)。所述爐體支架上設置有升降裝置，以控制位于爐膛內(nèi)的坩堝托桿的升降，進而控制待加熱原料物質(zhì)在所述高溫區(qū)與所述低溫區(qū)之間往復運動移動。該晶體生長裝置結(jié)構(gòu)新穎，簡單，不僅可以適用于Ba₃P₃O₁₀Cl單晶的生長，而且還可適用于一系列易氧化、非一致熔融或分解溫度低于熔點的化合物的晶體生長，具有廣泛的應用價值。

技術領域

本發(fā)明涉及單晶生長技術領域，尤其是涉及一種晶體生長裝置。

背景技術

非線性光學(NLO)晶體在眾多領域有著極為重要的應用，近年來國內(nèi)外發(fā)現(xiàn)了許多性質(zhì)良好的具有新穎結(jié)構(gòu)的NLO化合物粉末，如Ba₃P₃O₁₀Cl等，由于沒有厘米級單晶，尚未評估它們是否有實際應用價值。原因在于大量新穎的NLO化合物易氧化、非一致熔融或分解溫度低于熔點，且多晶料難以大量合成，獲得厘米級單晶非常困難。因此，探索開發(fā)一種適用于此類化合物晶體生長的方法具有重要的意義。

眾所周知，此類化合物由于其強的揮發(fā)性和易氧化而無法在開放空間中合成與晶體生長，而是需要在密閉無水無氧環(huán)境中進行。目前對于非一致熔融或分解溫度低于熔點的化合物的單晶生長非常困難，該類晶體的生長研究也尚未在文獻中報道。

適用于需要密閉環(huán)境的化合物晶體的生長方法是布里奇曼晶體生長法。對于易氧化、非一致熔融或分解溫度低于熔點的化合物的晶體生長不僅需要密閉環(huán)境，且需要助熔劑輔助。在晶體生長過程中，助熔劑的存在可以降低晶體的結(jié)晶溫度，但是也會造成晶體的缺陷。因此優(yōu)化晶體生長設備，使得在晶體生長過程中助熔劑能快速有效的排出晶體，成為目前迫切需要解決的主要問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明旨在提供一種晶體生長裝置，其結(jié)構(gòu)簡單，不僅可以適用于Ba₃P₃O₁₀Cl單晶的生長，而且還適用于一系列易氧化、非一致熔融或分解溫度低于熔點的化合物的晶體生長，具有廣泛的應用價值。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種晶體生長裝置，包括：爐體；用于支撐所述爐體的爐體支架以及位于所述爐體內(nèi)的爐膛，所述爐膛包括位于爐膛上端的高溫區(qū)和下端的低溫區(qū)；所述爐體支架上設置有升降裝置，以控制位于爐膛內(nèi)的坩堝托桿的升降，進而控制待加熱原料在所述高溫區(qū)與所述低溫區(qū)之間往復運動；

其中，所述升降裝置包括：

升降橫臂，設置在所述爐體支架上并用于托舉所述坩堝托桿，以實現(xiàn)所述坩堝托桿上下往復運動；

晶轉(zhuǎn)電機，與所述坩堝托桿連接，用于旋轉(zhuǎn)所述坩堝托桿，以使得其內(nèi)的熔融原料快速均一化；

直線導軌，與所述升降橫臂連接，以固定所述升降橫臂并使其沿上下往復運動軌跡運動；和

精密滾珠絲杠，與所述升降橫臂連接，并通過所述精密滾珠絲杠的轉(zhuǎn)動來帶動升降橫臂上下運動。

優(yōu)選地，所述晶轉(zhuǎn)電機可通過程序來控制坩堝托桿的正向與反向旋轉(zhuǎn)，以使得熔融原料能夠快速均一化。

進一步地，所述晶體生長裝置還包括設置在爐膛外周側(cè)的加熱裝置；優(yōu)選地，該加熱裝置包括位于高溫區(qū)內(nèi)的高溫發(fā)熱絲和位于低溫區(qū)的低溫發(fā)熱絲；優(yōu)選地，在高溫區(qū)和低溫區(qū)均設置有控溫裝置；進一步優(yōu)選地，所述控溫裝置為控溫熱電偶；更優(yōu)選為S型控溫熱電偶。

進一步地，所述晶體生長裝置還包括設置在爐膛內(nèi)的測溫熱電偶，以用于確定所述生長裝置內(nèi)與熔液的結(jié)晶溫度相同的位置，稱為結(jié)晶點位置；優(yōu)選地，測溫熱電偶固定在與升降裝置相連接的坩堝托桿上，并隨著坩堝托桿的升降而移動，以測定不同位置的溫度。