[發(fā)明專利]單斜相Ga2

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011377984.7
• 申請(qǐng)日: 2020-11-30
• 公開（公告）號(hào): CN112663135B
• 公開（公告）日: 2023-09-08
• 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): C30B23/00
• 分類號(hào): C30B23/00;C30B29/46
• 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: 楊曉云

本申請(qǐng)公開了一種單斜相Gasubgt;2/subgt;Ssubgt;3/subgt;單晶的物理氣相生長(zhǎng)方法及其生長(zhǎng)裝置。單斜相Gasubgt;2/subgt;Ssubgt;3/subgt;單晶的物理氣相生長(zhǎng)方法，包括以下步驟：將含有Gasubgt;2/subgt;Ssubgt;3/subgt;多晶原料和單斜相Gasubgt;2/subgt;Ssubgt;3/subgt;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Gasubgt;2/subgt;Ssubgt;3/subgt;晶體；所述Gasubgt;2/subgt;Ssubgt;3/subgt;多晶原料位于高溫區(qū)；所述單斜相Gasubgt;2/subgt;Ssubgt;3/subgt;籽晶位于低溫區(qū)。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Gasubgt;2/subgt;Ssubgt;3/subgt;，且在紫外可見近紅外光區(qū)域透過(guò)率高。

技術(shù)領(lǐng)域

本申請(qǐng)涉及一種單斜相Ga₂S₃單晶的物理氣相沉積生長(zhǎng)方法及生長(zhǎng)裝置，屬于單晶生長(zhǎng)技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

目前可在紅外波段應(yīng)用的材料不多，大多是ABC₂型的黃銅礦結(jié)構(gòu)半導(dǎo)體材料，如AgGaS₂、ZnGeP₂等，但是它們存在的一些缺陷，如激光損傷閾值小；晶體在近、中紅外區(qū)的透過(guò)率低(非本征缺陷容易引起光吸收和光散射)；各向異性熱膨脹嚴(yán)重等等，直接影響了實(shí)際使用。因此探索新型的優(yōu)良性能的中遠(yuǎn)紅外非線性光學(xué)材料具有刻不容緩的必要性。

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。然而生長(zhǎng)單斜相Ga₂S₃晶體存在的問題是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晶體面臨的首要問題；

眾所周知，硫?qū)倩衔锞w由于其強(qiáng)的揮發(fā)性和易氧化而無(wú)法在開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。而目前熔融法單晶生長(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

鑒于現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的旨在提供一種單斜相Ga₂S₃單晶的生長(zhǎng)方法。

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的技術(shù)方案是：一種適用于單斜相?Ga₂S₃單晶的生長(zhǎng)方法，該生長(zhǎng)方法采用垂直物理氣相沉積法，并通過(guò)調(diào)控生長(zhǎng)溫度，從而得到了符合實(shí)用要求的厘米級(jí)單斜相Ga₂S₃單晶，該單晶的質(zhì)量好、透過(guò)率高。本發(fā)明的生長(zhǎng)方法操作簡(jiǎn)單且高效、經(jīng)濟(jì)實(shí)用。

根據(jù)本申請(qǐng)的第一方面，提供一種單斜相Ga₂S₃單晶的物理氣相生長(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單晶的物理氣相生長(zhǎng)方法，包括以下步驟：