[發(fā)明專利]單斜相Ga2

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011377983.2
• 申請(qǐng)日: 2020-11-30
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN112522789A
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-03-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 郭國(guó)聰;王國(guó)強(qiáng);劉彬文;姜小明
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院福建物質(zhì)結(jié)構(gòu)研究所
• 主分類號(hào): C30B29/46
• 分類號(hào): C30B29/46;C30B25/00;G02F1/355
• 代理公司: 北京元周律知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11540
• 代理人: 校麗麗

本申請(qǐng)公開(kāi)了一種單斜相Ga₂S₃晶體的氣相生長(zhǎng)方法，包括以下步驟：將含有Ga₂S₃多晶原料、傳輸劑和單斜相Ga₂S₃籽晶的真空密閉容器在溫度梯度區(qū)內(nèi)進(jìn)行加熱恒溫；晶體生長(zhǎng)后降溫，得到所述單斜相Ga₂S₃晶體。該并公開(kāi)了一種晶體生長(zhǎng)裝置。本發(fā)明采用封閉式化學(xué)氣相沉積法進(jìn)行晶體生長(zhǎng)，并調(diào)整生長(zhǎng)過(guò)程中的溫度等參數(shù)，從而得到了能夠符合實(shí)用要求的厘米級(jí)的高質(zhì)量單斜相Ga₂S₃晶體，且在紫外可見(jiàn)近紅外光區(qū)域透過(guò)率可達(dá)80％以上。該技術(shù)具有操作簡(jiǎn)單，經(jīng)濟(jì)，安全和環(huán)境友好等優(yōu)勢(shì)。

技術(shù)領(lǐng)域

本申請(qǐng)涉及一種單斜相Ga₂S₃晶體的生長(zhǎng)方法，屬于硫化物晶體的晶體生長(zhǎng)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

單斜相Ga₂S₃晶體一種物化性能優(yōu)良的中遠(yuǎn)紅外波段非線性光學(xué)晶體，其在2μm激光激發(fā)下具備倍頻響應(yīng)，且呈現(xiàn)相位匹配特性，晶體在2μm 處無(wú)吸收，且激光激光損傷閾值為商用AgGaS₂的30倍，此外，其雙折射率與AgGaS₂相當(dāng)。因此單斜相Ga₂S₃晶體是一種潛在的高功率中遠(yuǎn)紅外非線性激光材料。在光學(xué)領(lǐng)域中，該類非線性激光材料具有十分重要研究與應(yīng)用價(jià)值。獲得厘米級(jí)以上的單斜相Ga₂S₃晶體材料，研制出能獲得高功率中紅外激光的單斜相Ga₂S₃晶體器件，將對(duì)各領(lǐng)域(航空、航天、遙感等)的進(jìn)步發(fā)展起著積極的作用。

在硫化物晶體一系列生長(zhǎng)方法中，主要采用坩堝下降法生長(zhǎng)，源于其強(qiáng)的揮發(fā)性和易氧化而無(wú)法在開(kāi)放空間中合成與晶體生長(zhǎng)，而是需要在密閉無(wú)水無(wú)氧環(huán)境中進(jìn)行。但目前采用坩堝下降法生長(zhǎng)單斜相Ga₂S₃晶體存在的問(wèn)題為：Ga₂S₃存在3種物相(低溫立方相、中溫單斜相、高溫六方相)，克服各物相之間的相轉(zhuǎn)變是生長(zhǎng)高質(zhì)量單斜相Ga₂S₃晶體面臨的首要問(wèn)題。

而目前單晶生長(zhǎng)技術(shù)面對(duì)非一致熔融(或相變)的硫?qū)倩衔锏膯尉L(zhǎng)束手無(wú)策，導(dǎo)致某些性能優(yōu)異的晶體材料，尚處在實(shí)驗(yàn)室研究階段，不能滿足高技術(shù)發(fā)展的需要，實(shí)驗(yàn)室成果轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力的產(chǎn)業(yè)化技術(shù)水平依然落后。因此，探索開(kāi)發(fā)一種適用于此類化合物晶體生長(zhǎng)的方法具有重要的意義。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明旨在提供一種單斜相Ga₂S₃晶體的氣相生長(zhǎng)方法，該生長(zhǎng)方法采用化學(xué)氣相沉積法，得到了符合實(shí)用要求的厘米級(jí)單斜相Ga₂S₃晶體，該生長(zhǎng)方法操作簡(jiǎn)單，且經(jīng)濟(jì)實(shí)用。同時(shí)，該方法具有普適性，不僅可以適用于單斜相Ga₂S₃晶體的生長(zhǎng)，而且還可用于生長(zhǎng)一類非一致熔融(或相變)的硫?qū)倩衔锞w。

根據(jù)本申請(qǐng)的第一方面，提供一種單斜相Ga₂S₃晶體的生長(zhǎng)方法。該生長(zhǎng)方法操作簡(jiǎn)單，且經(jīng)濟(jì)實(shí)用，得到了能夠符合實(shí)用要求的厘米級(jí)高質(zhì)量大尺寸單斜相Ga₂S₃。

一種單斜相Ga₂S₃晶體的氣相生長(zhǎng)方法，包括以下步驟：

將含有Ga₂S₃多晶原料、傳輸劑和單斜相Ga₂S₃籽晶的真空密閉容器在溫度梯度區(qū)內(nèi)進(jìn)行加熱恒溫；晶體生長(zhǎng)后降溫，得到所述單斜相Ga₂S₃晶體；

所述溫度梯度區(qū)包括高溫區(qū)和低溫區(qū)，高溫區(qū)位于低溫區(qū)下部；