【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于晶体生长设备，具体涉及一种晶体生长载晶架及晶体生长方法。
技术介绍
1、kdp类晶体具有非线性光学系数大、损伤阈值高、透过波段宽以及易于实现相位切割等优点的光学材料，是实现激光的频率转换、调制和q开关等技术的关键材料。
2、专利201410186495.1公开了一种kdp类晶体生长载晶架及生长方法，载晶架包括上横杆、两个侧杆、下横板以及籽晶杆；其中两个侧杆与上横杆、下横板围成“口”字形结构；籽晶杆固定于上横杆的中间位置，用该载晶架和生长方法生长晶体时，由于载晶架的周期性正反转运动，在惯性力的作用下容易造成晶体与载晶架分离而发生移动，晶体移动过程中造成载晶架的防腐膜被破坏，露出载晶架内部的金属，裸露的金属被生长溶液腐蚀，被腐蚀的金属以离子形式进入生长溶液，造成生长溶液被污染。同时生长溶液中的金属离子被晶体表面吸附或者静电力吸引嵌入晶格，降低了晶体质量。晶体移动过程中晶体开裂，无法进行正常生长，导致晶体生长失败。被污染的生长溶液和防腐膜被破坏的载晶架均无法二次使用，造成晶体生长成功率低和晶体生长成本高。
3、目前，常见的籽晶固定方法采用胶粘剂，比如使用环氧树脂将籽晶固定在晶板上。此种固定方式有以下缺点，首先，由于籽晶与胶粘剂粘结处不可避免的存在缝隙、不光滑等缺陷，在缺陷处易引发杂晶。其次，在晶体生长前的过热过程，籽晶被过热的生长溶液所溶解，籽晶与胶粘剂的粘结面积随之减少，再加上载晶架的周期性正反转条件下，籽晶与胶粘剂易发生脱落，导致晶体生长失败，晶体生长成功率低。
技
1、本专利技术旨在提供一种晶体生长载晶架及晶体生长方法，较好地解决了现有晶体生长存在的晶体移动造成载晶架防腐膜被破坏、生长溶液被污染和晶体生长试验失败的问题。
2、为了实现上述目的，根据本专利技术的第一个方面，提供了一种晶体生长载晶架，包括上板、下板、支撑板以及与外部动力机构连接并带动晶体生长载晶架转动的连接结构；所述支撑板设置在上板与下板之间，所述下板的上表面设置有沟槽结构。
3、根据本专利技术的一个实施方式，所述沟槽结构为多条且平行设置，每一条延伸至所述下板的两端位置处或者所述沟槽结构设置在下板的中间位置处。优选地，所述沟槽结构的横截面独立地具有半圆形、半椭圆形或多边形结构。优选地，所述沟槽结构的横截面形状为正多边形结构、三角形结构、矩形或梯形结构。
4、根据本专利技术的一个实施方式，所述沟槽结构的宽度为2～10mm。例如，2mm，3mm，4mm，5mm，6mm，7mm，8mm，9mm，10mm或者上述范围中的任意一点值。优选地，所述沟槽结构的深度为1～10mm。例如，1mm，2mm，3mm，4mm，5mm，6mm，7mm，8mm，9mm，10mm或者上述范围中的任意一点值。优选地，所述沟槽结构的长度≥10mm。
5、根据本专利技术的一个实施方式，所述支撑板为两个，两个所述支撑板分别设置在上板与下板之间的两侧位置处，且两个所述支撑板的上端分别与上板固定连接，下端分别与下板固定连接并形成非封闭空间，两个所述支撑板配置为用于支撑、连接上板和下板。
6、根据本专利技术的一个实施方式，所述上板和下板相对平行设置，且两个支撑板分别与上板和下板垂直设置。
7、根据本专利技术的一个实施方式，所述连接结构为固定在上板的顶面中心处且向上延伸的连接杆，且连接杆与上板垂直设置。
8、根据本专利技术的一个实施方式，所述支撑板与上板、下板之间均为焊接固定，且连接处通过圆弧光滑过渡，无缝焊接。优选地，所述支撑板的宽度小于上板、下板的宽度。
9、根据本专利技术的一个实施方式，所述晶体生长载晶架的材质为金属。优选为不锈钢、铝合金、镁合金或钛合金。优选地，所述晶体生长载晶架的表面设置有防腐膜，所述防腐膜的材质选自聚四氟乙烯、氟化乙烯丙烯共聚物、可溶性聚四氟乙烯和乙烯-四氟乙烯共聚物中的一种或多种。
10、根据本专利技术的一个实施方式，适用于所述晶体生长载晶架的晶体选自kdp、dkdp、adp或dadp晶体中的一种或多种。
11、根据本专利技术的另一方面，还提供了一种利用晶体生长载晶架生长晶体的方法，包括如下步骤：
12、s1，将籽晶固定在晶体生长载晶架上：制作籽晶，在所述籽晶表面制作凹槽；制作粘结过渡块，将所述粘结过渡块的一端压入籽晶的凹槽内；将所述粘结过渡块的另一端涂上胶粘剂，将籽晶和粘结过渡块固定在载晶架上；
13、s2，将放有籽晶的晶体生长载晶架放入生长槽并密封，将连接结构的连接杆与电机相连接；
14、s3，配制晶体生长溶液，向所述生长槽中注入配制好的晶体生长溶液，开启电机带动晶体生长载晶架，先降温至相应晶体的生长点进行生长，再根据晶体生长速度的快慢继续降温生长至所需尺寸，得到晶体。
15、根据本专利技术的一个实施方式，将所述籽晶固定在下板中心位置处。优选地，所述籽晶为块状籽晶。例如，尺寸为9mm×9mm×8mm的kdp籽晶、尺寸为9mm×9mm×8mm的dkdp籽晶、或尺寸为9mm×9mm×8mm的adp籽晶。
16、优选地，所述凹槽外形为长方体状，例如，尺寸为5mm×5mm×3mm的凹槽。
17、优选地，所述粘结过渡块的材质为塑料，优选橡胶、聚丙烯。例如，材质为橡胶，尺寸为5mm×5mm×6mm的粘结过渡块。
18、根据本专利技术的一个实施方式，所述步骤s3中配制晶体生长溶液的过程包括：配制饱和点为45～80℃的粗晶体生长溶液，将所述粗晶体生长溶液过热至饱和点以上5～15℃后过滤，优选过热饱和点以上8～12℃后过滤，例如过热饱和点以上10℃过滤，得到晶体生长溶液。
19、优选地，所述粗晶体生长溶液的饱和点为50～75℃，例如为57℃，59℃，61℃。优选地，将所述粗晶体生长溶液过热后进行至少一级超微过滤，采用过滤孔径为0.22μm、0.1μm和0.03μm的滤芯依次过滤，得到过滤后的晶体生长溶液。
20、优选地，所述步骤s2中的生长点为饱和点以下1～10℃，优选饱和点以下4～8℃。优选地，继续降温的降温速率为0～3.5℃/d，优选降温速率为0～2.5℃/d，进一步优选降温速率为0～1.2℃/d。
21、优选地，晶体生长的时间为3～25天，优选5～15天。
22、优选地，向生长槽中注入晶体生长溶液之后，开启电机带动载晶架转动之前，需要静止60～180min，优选静止90～120min，例如，静止90min，120min。
23、优选地，步骤s3中开启电机带动载晶架转动的速度为33～80rpm，转动周期为40～100s，每个转动周期内，转动的程序为正转～停止～反转～停止。
24、优选地，转动程序中正转的时间为19～45s，停止时间为1～5s，反转时间为19～45s，优选正转和反转时长应一致。
25、本专利技术的有益效果：
26、本专利技术提供的晶体生长载晶架的下板上表面具有沟槽结构，使得晶体生本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种晶体生长载晶架，其特征在于，包括上板(2)、下板(4)、支撑板(3)以及与外部动力机构连接并带动所述晶体生长载晶架转动的连接结构；所述支撑板(3)设置在上板(2)与下板(4)之间，所述下板(4)的上表面设置有沟槽结构(5)。
2.根据权利要求1所述的晶体生长载晶架，其特征在于，所述沟槽结构(5)为多条且平行设置，每一条延伸至所述下板(4)的两端位置处；或者所述沟槽结构(5)集中设置在所述下板(4)的中间位置处。
3.根据权利要求1所述的晶体生长载晶架，其特征在于，所述沟槽结构(5)的宽度为2～10mm。例如，2mm，3mm，4mm，5mm，6mm，7mm，8mm，9mm，10mm或者上述范围中的任意一点值。
4.根据权利要求1所述的晶体生长载晶架，其特征在于，所述支撑板(3)为两个，两个所述支撑板(3)分别设置在上板(2)与下板(4)之间的两侧位置处，且两个所述支撑板(3)的上端分别与上板(2)固定连接，下端分别与下板(4)固定连接并形成非封闭空间，两个所述支撑板(3)配置为用于支撑、连接所述上板(2)和下板(4)。
5.根
6.根据权利要求1所述的晶体生长载晶架，其特征在于，所述连接结构为固定在所述上板(2)的顶面中心处且向上延伸的连接杆(1)，且所述连接杆(1)与上板(2)垂直设置。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的晶体生长载晶架，其特征在于，所述支撑板(3)与上板(2)、下板(4)之间均为焊接固定，且连接处通过圆弧光滑过渡，无缝焊接。
8.根据权利要求1至6中任一项所述的晶体生长载晶架，其特征在于，所述晶体生长载晶架的材质为金属。优选为不锈钢、铝合金、镁合金或钛合金。
9.利用权利要求1至7中任一项所述的晶体生长载晶架生长晶体的方法，包括如下步骤：
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，将所述籽晶(6)固定在下板(4)中心位置处。
...【技术特征摘要】
1.一种晶体生长载晶架，其特征在于，包括上板(2)、下板(4)、支撑板(3)以及与外部动力机构连接并带动所述晶体生长载晶架转动的连接结构；所述支撑板(3)设置在上板(2)与下板(4)之间，所述下板(4)的上表面设置有沟槽结构(5)。
2.根据权利要求1所述的晶体生长载晶架，其特征在于，所述沟槽结构(5)为多条且平行设置，每一条延伸至所述下板(4)的两端位置处；或者所述沟槽结构(5)集中设置在所述下板(4)的中间位置处。
3.根据权利要求1所述的晶体生长载晶架，其特征在于，所述沟槽结构(5)的宽度为2～10mm。例如，2mm，3mm，4mm，5mm，6mm，7mm，8mm，9mm，10mm或者上述范围中的任意一点值。
4.根据权利要求1所述的晶体生长载晶架，其特征在于，所述支撑板(3)为两个，两个所述支撑板(3)分别设置在上板(2)与下板(4)之间的两侧位置处，且两个所述支撑板(3)的上端分别与上板(2)固定连接，下端分别与下板(4)固定连接并形成非封闭空间，两个所述支撑板...
【专利技术属性】
技术研发人员：叶李旺，庄欣欣，许智煌，王远洁，
申请(专利权)人：中国科学院福建物质结构研究所，
类型：发明
国别省市：
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