一种大尺寸晶体立放极化装置，包括：极化炉，其上设置可开启的炉门；坩埚，承载在可移动的坩埚托架上，内部悬置有待极化的晶体和电极，电极对称分布于晶体两侧，坩埚内裝盛有完全埋没晶体和电极的晶粉，电极在通电后于两电极之间产生电场，待极化晶体处于此电场内；晶体吊装组件，用于吊装取放晶体；电极吊装组件，用于吊装取放电极；吊装系统，连接控制晶体吊装组件或电极吊装组件。本发明专利技术通过立放晶体的方式对大尺寸晶体进行极化，提高了晶体的极化质量，同时分别通过与坩埚形状适配的晶体夹持组件、电极夹持组件吊装取放晶体、电极，达到立放的目的，还于坩埚底部设置控制晶粉排出的结构，特别适合用于大尺寸晶体的极化工艺。特别适合用于大尺寸晶体的极化工艺。特别适合用于大尺寸晶体的极化工艺。
【技术实现步骤摘要】
一种大尺寸单晶立放极化装置及极化方法
[0001]本专利技术涉及晶体极化领域，具体涉及一种大尺寸单晶立放极化装置及极化方法。
技术介绍
[0002]单晶，其结晶体内部的微粒在三维空间呈有规律地、周期性地排列，或者说晶体的整体在三维方向上由同一空间格子构成，整个晶体中质点在空间的排列为长程有序。单晶整个晶格是连续的，具有重要的工业应用。例如单晶作为电光材料在光通讯中起到光调制作用，所谓电光效应是指对晶体施加电场时，晶体的折射率发生变化的效应；例如铁电材料，广泛应用于医用超声换能器、水声换能器、驱动器、超声马达、热释电器件、精密位移控制器件以及能量收集等领域，铁电畴是铁电材料的本质特征，可以被外部电场重新定向而分裂成一系列自发极化方向相同的区域。
[0003]实际中通过极化工艺在晶体中构造出具有相反极化方向的极化区域，从而在晶体中形成畴壁结构，晶体的电畴形貌和尺寸除了同材料本身有关，还受外加电场和温度影响，除此以外，电畴尺寸还同晶体尺寸有关。
[0004]单晶极化的机理：沿平行于晶体的自发极化方向的晶向极化，获得单畴化晶体。目前所采用的是卧式极化的方法，即将单晶横放在极化炉内进行极化的方式，于单晶上下两侧分别放置电极板，单晶棒与电极之间填充晶粉，例如单晶棒为铌酸锂晶体，晶粉为铌酸锂晶粉，单晶的重量将晶粉压实在下部的电极上，而上侧在晶粉中掺拌粘结剂与电极粘接。
[0005]但卧式极化的方式存在以下问题：
[0006]第一，整体极化系统不稳定，极化需达到晶体的居里温度以上，一般都在1000℃以上，例如铌酸锂晶体的极化温度一般为1160℃，在此高温下晶粉可能粉化，进而使得粘接性能降低而导致晶粉堆塌陷，进而引起电极侧翻，导致极化失败；
[0007]第二，电极板耗损快，一方面，电极板呈现弧形，而位于底层的电极板承载晶体和晶粉的重量，电极易发生形变，另一方面，负电极板处发生电腐蚀，造成局部热集中，热量传导至晶体处而熔蚀晶体使得晶体开裂；
[0008]第三，适用范围有限，不适应单晶发展趋势，当前主流的晶体尺寸为4英寸以下，而随着技术的发展，目前出现越来越多6英才甚至12英寸的需求，此种情况下，晶体重量越来越大，加剧了前述的不利因素的影响。
技术实现思路
[0009]本专利技术提供一种大尺寸单晶立放极化装置，采用与现有技术不同的立放单晶进行极化的方式，尤其使用于当下主流大尺寸的单晶极化，接下来对本专利技术做进一步地阐述。
[0010]一种大尺寸晶体立放极化装置，包括：
[0011]极化炉，用于产生居里温度以上的高温，其上设置可开启的炉门；
[0012]坩埚，承载在可移动的坩埚托架上，内部悬置有待极化的晶体和电极，电极对称分布于晶体两侧，坩埚内裝盛有完全埋没晶体和电极的晶粉，电极在通电后于两电极之间产
生电场，待极化晶体处于此电场内；
[0013]晶体吊装组件，用于吊装取放晶体；
[0014]电极吊装组件，用于吊装取放电极；
[0015]吊装系统，连接控制晶体吊装组件或电极吊装组件。
[0016]作为优选地，所述坩埚采用金属材质并于坩埚外环形设置感应电圈，感应电圈通电后产生交变磁力线，交变磁力线使得坩埚产生涡流将坩埚内稳定提升温度至居里温度之上；或，极化炉炉体上设置圆周阵列于坩埚外的碳化硅棒，碳化硅棒通电发热将温度至居里温度之上；
[0017]所述坩埚和坩埚托架采用耐高温强度高的氧化镁材料。
[0018]作为优选地，所述晶体吊装组件包括：
[0019]上板，其上设置有吊环；
[0020]下板，与上板通过紧固件连接以形成一夹层，其上设置有贯通孔和与贯通孔同轴的定位导向筒，
[0021]撑杆，套设在紧固件外，其两端分别抵触在上板和下板上；
[0022]齿轮盘，设于夹层内并套设在定位导向筒上，其上圆周阵列有多个斜槽，
[0023]驱动齿，无转动连接在驱动轴上且与齿轮盘啮合，
[0024]驱动轴，下端部抵触在下板上，顶端贯穿上板，
[0025]电机，固定在上板上，其输出连接驱动轴；
[0026]活动推杆，与斜槽数量一致，包括弧板和与弧板连接的伸缩杆，伸缩杆贯穿定位导向筒后延伸至齿轮盘的上侧或下侧，伸缩杆上设置有轴向的推杆，推杆向上穿过斜槽且与斜槽的两侧壁接触，所述活动推杆位于斜槽在径向投影范围内。
[0027]作为优选地，所述活动推杆在夹持晶体时，多组弧板将晶体完全包裹；此时晶体表面各向受力均匀，其作用在于降低内应力叠加在生长纹上导致晶体裂纹生长而崩裂的情况发生的概率。
[0028]作为优选地，所述电极吊装组件与晶体吊装组件的区别在于齿轮盘的直径，以及，所述下板上于定位导向筒的内部还设置有于其同轴的定位筒，定位导向筒、定位筒之间的下板上设置有尺寸大于电极截面的贯通弧槽，贯通弧槽靠近定位筒的槽壁与定位筒的外壁共面；作用在于提供电极进入夹层的空间且可被活动推杆夹持在定位筒上。
[0029]作为优选地，所述上板和下板呈类等边三角形结构，下板在三个顶角处进行倒圆角处理形成圆角部，坩埚为圆筒状，在将吊装组件下放下板至坩埚内后，圆角部与坩埚内壁接触或贴近，其侧边与圆筒内壁存在未被隔断的敞开口作为晶粉灌装的倒入口。作用在于，一方面，灌装晶粉时极板在电极吊装组件的固定下可在下灌晶粉的冲击下稳定；另一方面，下板的三个圆角部与坩埚内壁接触或贴近，形成三点定位效果，坩埚内壁对吊装组件存在径向限位效果，维持所夹持的电极或晶体处于垂直立放的状态。
[0030]作为优选地，上板上设置的吊环数量为三组，且三组吊环通过等长的吊索连接至吊装系统；作用在于保证吊装组件处于水平状态以能与坩埚内壁无干涉地放入坩埚内。
[0031]作为优选地，所述驱动齿的数量为三组，三组驱动齿分别与齿轮盘啮合；作用在于降低单台电极的负荷的同时增加啮合齿数，避免在单处啮合的应力集中情况；还可以减少齿轮盘上齿的加工数量，或在一段时间后以及齿轮盘出现齿断裂的情况时，可将齿轮盘拆
卸后转动一定角度重新安装，以齿轮盘剩余齿进行啮合。
[0032]作为优选地，所述齿轮盘的轴线经过上板的重心；
[0033]所述的三组吊环、连接上板和下板的螺栓、驱动齿、电机关于上板的中心呈正三角分布；其作用在于连接吊环的三根吊索受力均衡。
[0034]作为优选地，还设置有
[0035]收集池，设置于极化炉外，用于收集晶粉；
[0036]轴筒，设置于坩埚底部，其上设有外出料口，
[0037]转筒，同轴设置于轴筒内，其内中空，下端贯穿坩埚托架至坩埚外并悬置于收集池上，下端部设置卡口，顶部设置有与轴筒顶部面接触的限位凸缘，其上还设有内出料口；
[0038]当轴筒转动至外出料口、内出料口重合时，晶粉排出通道导通，坩埚与收集池连通，晶粉在压力下经由转筒流向收集池；当转筒转动至外出料口、内出料口完全错位时，坩埚与收集池隔断。
[0039]作为优选地，所述坩埚的底部为坡向外出料本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种大尺寸晶体立放极化装置，其特征在于包括：极化炉(1)，用于产生居里温度以上的高温，其上设置可开启的炉门(101)；坩埚(2)，承载在可移动的坩埚托架(5)上，内部悬置有待极化的晶体(3)和电极(4)，电极对称分布于晶体两侧，坩埚内裝盛有完全埋没晶体和电极的晶粉，电极在通电后于两电极之间产生电场，待极化晶体处于此电场内；晶体吊装组件(7)，用于吊装取放晶体；电极吊装组件，用于吊装取放电极；吊装系统，连接控制晶体吊装组件或电极吊装组件。2.根据权利要求1所述的立放极化装置，其特征在于：所述坩埚(2)采用金属材质并于坩埚外环形设置感应电圈，感应电圈通电后产生交变磁力线，交变磁力线使得坩埚产生涡流将坩埚内稳定提升温度至居里温度之上；或，极化炉炉体上设置圆周阵列于坩埚外的碳化硅棒，碳化硅棒通电发热将温度至居里温度之上；所述坩埚和坩埚托架采用耐高温强度高的氧化镁材料。3.根据权利要求1所述的立放极化装置，其特征在于所述晶体吊装组件(7)包括：上板(8)，其上设置有吊环(17)；下板(9)，与上板通过紧固件连接以形成一夹层，其上设置有贯通孔(91)和与贯通孔同轴的定位导向筒(92)，撑杆(10)，套设在紧固件外，其两端分别抵触在上板和下板上；齿轮盘(11)，设于夹层内并套设在定位导向筒上，其上圆周阵列有多个斜槽(111)，驱动齿(12)，无转动连接在驱动轴上且与齿轮盘啮合，驱动轴(13)，下端部抵触在下板上，顶端贯穿上板，电机(14)，固定在上板上，其输出连接驱动轴；活动推杆(15)，与斜槽数量一致，包括弧板(151)和与弧板连接的伸缩杆(152)，伸缩杆贯穿定位导向筒(92)后延伸至齿轮盘(11)的上侧或下侧，伸缩杆(152)上设置有轴向的推杆(153)，推杆(153)向上穿过斜槽(111)且与斜槽的两侧壁接触，所述活动推杆(15)位于斜槽(111)在径向投影范围内。4.根据权利要求3所述的立放极化装置，其特征在于：所述活动推杆(15)在夹持晶体时，多组弧板(151)将晶体完全包裹；此时晶体表面各向受力均匀。5.根据权利要求3所述的立放极化装置，其特征在于：所述电极吊装组件与晶体吊装组件(7)的区别在于齿轮盘(11)的直径，活动推杆数量，以及，所述下板(9)上于定位导向筒(92)的内部还设置有于其同轴的定位筒(93)，定位导向筒(92)、定位筒(93)之间的下板(9)上设置有尺寸大于电极截面的贯通弧槽(94)，贯通弧槽(94)靠近定位筒(93)的槽壁与定位筒的外壁共面。6.根据权利要求3所述的立放极化装置，其特征在于：所述坩埚为圆筒状；所述上板(8)和下板(9)呈类等边三角形结构，下板(9)在三个顶角处进行倒圆角处理形成圆角部(95)；将吊装组件下放下板至坩埚内后，圆角部(95)与坩埚(2)内壁接触或贴近，其...
【专利技术属性】
技术研发人员：夏宗仁，夏文英，
申请(专利权)人：江西匀晶光电技术有限公司，
类型：发明
国别省市：
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