[發明專利]基于溫度梯度法的稀土倍半氧化物晶體的生長裝置及方法

有效

• 申請號: 201810902235.8
• 申請日: 2018-08-09
• 公開（公告）號: CN109082707B
• 公開（公告）日: 2021-02-02
• 發明（設計）人: 趙衡煜;徐軍;侯文濤;施佼佼;羅平;王慶國
• 申請（專利權）人: 同濟大學
• 主分類號: C30B29/16
• 分類號: C30B29/16;C30B11/02
• 代理公司: 上海科盛知識產權代理有限公司 31225
• 代理人: 蔣亮珠

1.一種基于溫度梯度法的稀土倍半氧化物晶體的生長裝置，其特征在于，包括石英筒(1)、感應加熱線圈(2)、氧化鋯上保溫層(3)、氧化鋯保溫筒(4)、氧化鋯保溫層(5)、籽晶保護層(6)和坩堝(7)，所述的感應加熱線圈(2)纏繞在石英筒(1)外側壁上，所述的氧化鋯上保溫層(3)設置在氧化鋯保溫筒(4)上方，并與其一起置于石英筒(1)內，所述的坩堝(7)置于氧化鋯保溫筒(4)內，并在坩堝(7)與氧化鋯保溫筒(4)之間設置氧化鋯保溫層(5)，坩堝(7)的籽晶部位與氧化鋯保溫筒(4)之間設置氧化鋯材質的籽晶保護層(6)，籽晶保護層(6)底部設置氧化鋯底座(10)；

所述的感應加熱線圈(2)纏繞在石英筒(1)下部，距離石英筒(1)內部氧化鋯保溫筒(4)外壁3～5mm；所述的氧化鋯保溫層(5)的厚度為15mm，籽晶保護層(6)的厚度為40mm；

所述的氧化鋯上保溫層(3)、氧化鋯保溫筒(4)、氧化鋯保溫層(5)、坩堝(7)的上半部分構成了密閉的高溫熱場空間，籽晶保護層(6)、坩堝(7)的籽晶部分、氧化鋯底座(10)構成密閉的低溫熱場空間；所述的坩堝(7)受感應加熱線圈作用下發出的熱量進入高溫熱場空間，所述的低溫熱場空間設有向下的氣體進出通道，使得籽晶部位的熱量可以向下排出，從整體上看，形成上熱下冷的溫場環境。

2.根據權利要求1所述的一種基于溫度梯度法的稀土倍半氧化物晶體的生長裝置，其特征在于，所述的感應加熱線圈(2)有7～12匝線圈，感應頻率為2kHz～5kHz。

3.根據權利要求1所述的一種基于溫度梯度法的稀土倍半氧化物晶體的生長裝置，其特征在于，所述的坩堝(7)的材質包括鎢、錸或石墨，作為發熱體安裝在支架a(8)上；支架a(8)使用與坩堝相同的材料，支架a(8)下方設有支架b(9)，支架b(9)使用不銹鋼材質并內置冷卻循環水。

4.根據權利要求1所述的一種基于溫度梯度法的稀土倍半氧化物晶體的生長裝置，其特征在于，通過氣體進出孔向熱場空間輸入還原性保護氣體。

5.一種采用權利要求1～4中任一所述的裝置生長基于溫度梯度法的稀土倍半氧化物晶體的方法，其特征在于，該方法包括以下步驟：

(1)將倍半氧化物混晶晶體置于坩堝(7)內，向氧化鋯保溫筒(4)內輸入還原性保護氣體；

(2)通過感應加熱線圈(2)和作為發熱體的坩堝(7)共同作用，構建上熱下冷的熱場空間環境，使得晶體自下往上的定向生長，配合溫梯法在長晶過程中的功率控制，達到晶體生長的控制。

6.根據權利要求5所述的一種基于溫度梯度法的稀土倍半氧化物晶體的生長方法，其特征在于，所述的熱場空間內的氣體壓力為1.00-1.05個大氣壓，使用流動氣氛，流量為5ml/min。

7.根據權利要求5所述的一種基于溫度梯度法的稀土倍半氧化物晶體的生長方法，其特征在于，稀土倍半氧化物晶體基質是氧化镥、氧化鈧、氧化釔或氧化釓，或者在上述稀土倍半氧化物晶體基質中摻雜稀土離子或過渡金屬離子。