[發明專利]一種鹵化亞汞單晶體的生長裝置及方法

有效

• 申請號: 201810601105.0
• 申請日: 2018-06-12
• 公開（公告）號: CN108411366B
• 公開（公告）日: 2023-07-07
• 發明（設計）人: 張國棟;劉琳;張鵬;陶緒堂
• 申請（專利權）人: 山東大學
• 主分類號: C30B29/12
• 分類號: C30B29/12;C30B11/00
• 代理公司: 濟南金迪知識產權代理有限公司 37219
• 代理人: 楊磊

本發明涉及一種鹵化亞汞單晶體的生長裝置及方法，該裝置包括爐體、與爐體連接用于支撐爐體的機架和支撐機構；爐體包括爐管和包覆在爐管外表面的保溫套，爐管和保溫套之間設置有加熱爐絲；支撐機構通過旋轉裝置與長晶桿連接用于控制長晶桿的旋轉，長晶桿穿插設置在爐管中，長晶桿位于爐管中的端部設置有生長石英安瓿；支撐機構還通過升降桿與升降支架連接用于控制長晶桿的升降。采用該裝置既可精確控制晶體生長的溫度，又可隨時監控晶體生長的狀況。同時，通過物理氣相傳輸法也易獲得大尺寸、高質量的晶體。

技術領域

本發明涉及晶體生長領域，具體涉及一種生長鹵化亞汞單晶體的方法及生長裝置。

背景技術

聲光器件是利用介質中聲光相互作用原理，通過超聲波來控制光束幅度、方向和頻率的一類光學器件，它包括聲光調制器、聲光可調諧濾波器、聲光偏轉器等。與其它光調制器件相比，聲光器件具有工作電壓低、響應速度快、信息容量大、可進行實時信號處理、分辨力高、體積小、易于集成化等優點。聲光器件的工作物質即聲光晶體，性能優良的聲光晶體一般要求有透光范圍寬、折射率和雙折射大、聲速和聲衰減低以及聲光優值大的特點。目前在可見光波段和近紅外波段已有了TeO₂、PbMoO₄等較為成熟的商用晶體，而中遠紅外區仍舊缺乏實用的高性能聲光晶體。

鹵化亞汞(分子式：Hg₂X₂(X＝Cl、Br、I))單晶是一類性能優良的中遠紅外聲光材料，具有折射率大、雙折射大、聲速和聲衰減低、透光范圍寬以及聲光優值大等特點，是制備聲光可調濾波器、聲光調制器等聲光器件的關鍵材料。其使用范圍遍及激光遙感、雷達信號、天文射電、電子對抗等軍事領域以及激光照排、傳真、雕刻等民用領域。

鹵化亞汞類材料在升溫到熔點之前即開始大量揮發，難以采用定向凝結、區熔法以及重結晶等方法生長單晶體。又因鹵化亞汞在熔點附近的氣壓特別高，可以采用物理氣相傳輸法進行鹵化亞汞晶體的生長。文獻“碘化亞汞多晶合成與單晶生長新方法探索”(西華大學,2014)公開了一種生長Hg₂I₂單晶的方法-熔體法，然而該方法在獲得大尺寸高質量單晶工藝中仍存在困難。文獻“High-performance?acousto-optic?materials:Hg₂Cl₂andPbBr₂”(Optical?Engineering,1992,31(10):2110-2118)公開了一種生長鹵化亞汞晶體的物理氣相傳輸生長方法，但其并未對晶體生長裝置進行公開描述。中國專利文獻CN105063752A公開了一種生長碘化亞汞單晶體的方法和裝置，該專利利用熔體法進行晶體的生長，包括放置碘化亞汞籽晶、液態汞，以及碘化亞汞預鑄錠的熔化和結晶，進一步包括通過加熱熔化碘化亞汞多晶原料再自然冷卻制取碘化亞汞預鑄錠，所述裝置較為復雜，所述方法中使用了具有較大毒性的單質汞作為原料，且需要預先制備碘化亞汞預鑄錠，籽晶與富碘熔體的接觸不易精確控制，難以制備出高質量的碘化亞汞晶體，并且能否成功生長大尺寸氯化亞汞及溴化亞汞晶體仍是未知。

發明內容

針對現有技術中的不足，本發明提供一種鹵化亞汞(包括氯化亞汞，分子式：Hg₂Cl₂；溴化亞汞，分子式：Hg₂Br₂；碘化亞汞，分子式：Hg₂I₂；)單晶體生長裝置和方法，可以獲得大尺寸、高質量的鹵化亞汞晶體。

本發明的技術方案如下：

一種鹵化亞汞單晶體生長裝置，包括爐體、與爐體連接用于支撐爐體的機架、支撐機構；

所述的爐體包括爐管和包覆在爐管外表面的保溫套，所述的爐管和保溫套之間設置有加熱爐絲；

所述的支撐機構通過旋轉裝置與長晶桿連接用于控制長晶桿的旋轉，所述的長晶桿穿插設置在爐管中，所述的長晶桿位于爐管中的端部設置有生長石英安瓿；所述的支撐機構還通過升降桿與升降支架連接用于控制長晶桿的升降。