【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种晶体生长辅助装置，具体涉及一种用于生长长板条状晶体的坩埚及晶体生长装置。
技术介绍
1、光电功能晶体材料作为人工晶体材料的一个分支，其光电转化效应在微电子、光电子、通信、航天、军事等高技术发展领域中具有不可替代的重要作用。其中大尺寸板状yag晶体是获得高功率、大能量激光输出的核心增益介质，在高能激光器发展中有着重要的应用价值。同时，大尺寸板状蓝宝石晶体作为窗口材料，在航空、航天等国防领域也有着广泛的应用需求。
2、而目前国内制备板状晶体主要使用的是提拉法、泡生法和水平定向结晶法，提拉法和泡生法生长出来的晶体是圆棒状，晶体中间存在核芯和侧芯，导致晶体加工余量大，利用率低。而水平定向结晶法使用的是长条状的坩埚，其原理是将籽晶放置在坩埚的一端，通过将坩埚内的原料熔融后沿坩埚长度方向进行定向结晶生长。但是这样就无法对晶体生长质量进行控制，可能会出现部分区域晶体生长速度不一致的情况发生，晶体生长速度的不一致就会导致晶体缺陷的增多，这种缺陷包括裂纹、云层、颗粒等，严重影响晶体整体质量。
技术实现思路
1、针对上述现有技术的不足，本专利技术所要解决的技术问题是：如何提供一种对晶体生长进行放肩控制，控制晶体初期生长速度一致性，提高晶体整体质量的用于生长长板条状晶体的坩埚。
2、为了解决上述技术问题，本专利技术采用如下技术方案：
3、一种用于生长长板条状晶体的坩埚，包括上方为敞口结构的坩埚本体，坩埚本体内具有沿坩埚本体前后方向延伸的晶体生长凹槽，
4、在本专利技术中，籽晶被放置在籽晶夹持段内，用于对籽晶的位置进约束，放肩生长段和等宽生长段内填放晶体原料。在晶体生长的过程中，将放肩生长段和等宽生长段置于在加热器的加热区域内，而籽晶夹持段则是位于加热区域的外侧边缘位置；开启电源，加热器发热升温至原料熔化温度，保持一段时间，待位于加热器区域的熔料完全熔化；然后缓慢控制坩埚本体向前移动，逐步使坩埚本体移出加热区域外；在移动过程中，熔体因逐渐离开高温区域而开始结晶，由于放肩生长段为沿坩埚本体由前向后截面宽度逐渐增大的扩张段，晶体在籽晶处开始结晶，通过宽度逐步扩张的放肩生长段，对晶体在初期的生长速度进行约束控制，有效的控制了晶体内部缺陷，提高了晶体的成型质量。
5、作为优化，所述籽晶夹持段为倒三角形形状。同时将籽晶也设置成倒三角形形状，将籽晶放入后，能够更好的约束籽晶的位置。
6、本专利技术还公开了一种长板条状晶体的生长装置，包括保温壳体，保温壳体内具有保温内腔，保温内腔中安装有加热器，加热器上穿设有沿前后方向延伸的加热内孔，加热内孔中沿前后方向延伸设置有移动平台，移动平台的两端分别伸出于加热内孔外，移动平台上放置有如上述所述的用于生长长板条状晶体的坩埚，所述坩埚本体的前端朝向于加热内孔的前方，保温壳体内安装有能够对移动平台进行支撑的平台支撑装置，保温壳体的前端开设有能够使移动平台和所述坩埚本体通过的前开口，保温壳体外还设置有平台移动控制装置，移动平台的前端伸出于前开口外且与平台移动控制装置固定连接，平台移动控制装置能够控制移动平台在平台支撑装置上沿前后方向进行移动。
7、在本专利技术中，将坩埚本体放置在移动平台上，通过平台移动控制装置对移动平台的控制，进而使坩埚本体进入到加热内孔中，同时控制籽晶夹持段的位置位于加热内孔的外侧边缘处；接着打开加热器，这样在放肩生长段和等宽生长段内的原料就会被加热融化，而籽晶在加热内孔的外侧，因此不会被加热融化；之后通过平台移动控制装置控制移动平台向前移动，进而使坩埚本体向前移动，这样放肩生长段逐步开始移动出加热内孔外，在离开加热内孔的高温区域后，温度降低，放肩生长段内与籽晶接触的部分开始结晶生长；随着坩埚本体的不断移出，晶体由放肩生长段朝向等宽生长段方向开始生长，直至最后坩埚本体移出加热内孔外，结晶在等宽生长段的最后部分生长完成。
8、作为优化，所述支撑装置包括固定连接在保温壳体内且位于加热器前后两端外的支撑座，支撑座的顶部安装有能够沿前后方向进行滚动的滚轮，所述移动平台置于在滚轮上。通过滚轮能够提高移动平台移动的平稳性，有利于提高晶体的生长质量。
9、作为优化，所述保温壳体外设置有炉壳，所述保温壳体、所述移动平台和所述平台移动控制装置均位于炉壳内，所述平台移动控制装置固定连接在炉壳内，炉壳包括内层炉壁和外层炉壁，内层炉壁与外层炉壁之间形成有冷却水腔，外层炉壁上安装有进水管和出水管。通过炉壳对整个装置进行保护，避免高温对外界造成影响。
10、作为优化，所述平台移动控制装置位于所述保温壳体的前方，所述炉壳内且位于所述平台移动控制装置与所述保温壳体之间的位置设置有隔热挡板，隔热挡板用于使所述平台移动控制装置和所述保温壳体分隔在不同的腔室内，隔热挡板上穿设有能够使所述移动平台穿过的隔热穿孔。能够降低平台移动控制装置所在位置的高温，避免高温对其造成影响。
11、作为优化，所述平台移动控制装置包括固定连接在所述炉壳内的基板，基板上固定连接有沿前后方向延伸的滑轨，滑轨上滑动配合有能够沿滑轨延伸方向进行移动的滑座，滑座与所述移动平台固定连接在一起，滑座上沿前后方向穿设有与滑座螺纹配合的螺杆，螺杆的两端分别设置有与螺杆转动连接的转动座，转动座固定接在基板上，所述炉壳外对应螺杆一端的位置固定连接有驱动电机，驱动电机的驱动轴伸入于炉壳内且通过联轴器与螺杆传动连接。同螺杆转动控制滑座移动的方式不仅能够准确的控制坩埚本体的移动速度，而且平稳性也能够得到更好的控制。
12、作为优化，所述保温壳体的后端开设有能够使所述移动平台和所述坩埚本体通过的后开口。在不增加保温壳体长度的情况下，能够使用更长的坩埚本体，避免了保温壳体的对坩埚本体的长度约束。
13、相比现有技术，本专利技术具有如下有益效果：本专利技术中的坩埚通过设置宽度扩张的放肩生长段实现了对晶体生长速度的有效控制，提高了晶体生长的质量。结合本专利技术中的晶体生长装置，避免了提拉法生长晶体存在的核芯和侧芯的问题，以及提拉法生长过程中贵金属坩埚的损耗问题，降低了晶体生长成本，提高了晶体利用率，促进了大尺寸板状晶体材料的快速发展。
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1.一种用于生长长板条状晶体的坩埚，包括上方为敞口结构的坩埚本体，坩埚本体内具有沿坩埚本体前后方向延伸的晶体生长凹槽，其特征在于：晶体生长凹槽具有放肩生长段、位于放肩生长段后端的等宽生长段和位于放肩生长段前端的籽晶夹持段，放肩生长段为沿坩埚本体由前向后截面宽度逐渐增大的扩张段，等宽生长段为放肩生长段的后端沿坩埚本体前后方向向后延伸的条形段，等宽生长段的截面宽度与放肩生长段的最大截面宽度一致，籽晶夹持段为放肩生长段的前端沿坩埚本体前后方向向前延伸的籽晶容纳段，籽晶夹持段的形状与待放置籽晶的形状一致。
2.根据权利要求1所述的用于生长长板条状晶体的坩埚，其特征在于：所述籽晶夹持段为倒三角形形状。
3.一种长板条状晶体的生长装置，其特征在于：包括保温壳体，保温壳体内具有保温内腔，保温内腔中安装有加热器，加热器上穿设有沿前后方向延伸的加热内孔，加热内孔中沿前后方向延伸设置有移动平台，移动平台的两端分别伸出于加热内孔外，移动平台上放置有如权利要求1或2中任意一项所述的用于生长长板条状晶体的坩埚，所述坩埚本体的前端朝向于加热内孔的前方，保温壳体内安装有能够对移动平台进
4.根据权利要求3所述的长板条状晶体的生长装置，其特征在于：所述支撑装置包括固定连接在保温壳体内且位于加热器前后两端外的支撑座，支撑座的顶部安装有能够沿前后方向进行滚动的滚轮，所述移动平台置于在滚轮上。
5.根据权利要求3所述的长板条状晶体的生长装置，其特征在于：所述保温壳体外设置有炉壳，所述保温壳体、所述移动平台和所述平台移动控制装置均位于炉壳内，所述平台移动控制装置固定连接在炉壳内，炉壳包括内层炉壁和外层炉壁，内层炉壁与外层炉壁之间形成有冷却水腔，外层炉壁上安装有进水管和出水管。
6.根据权利要求5所述的长板条状晶体的生长装置，其特征在于：所述平台移动控制装置位于所述保温壳体的前方，所述炉壳内且位于所述平台移动控制装置与所述保温壳体之间的位置设置有隔热挡板，隔热挡板用于使所述平台移动控制装置和所述保温壳体分隔在不同的腔室内，隔热挡板上穿设有能够使所述移动平台穿过的隔热穿孔。
7.根据权利要求5所述的长板条状晶体的生长装置，其特征在于：所述平台移动控制装置包括固定连接在所述炉壳内的基板，基板上固定连接有沿前后方向延伸的滑轨，滑轨上滑动配合有能够沿滑轨延伸方向进行移动的滑座，滑座与所述移动平台固定连接在一起，滑座上沿前后方向穿设有与滑座螺纹配合的螺杆，螺杆的两端分别设置有与螺杆转动连接的转动座，转动座固定接在基板上，所述炉壳外对应螺杆一端的位置固定连接有驱动电机，驱动电机的驱动轴伸入于炉壳内且通过联轴器与螺杆传动连接。
8.根据权利要求5所述的长板条状晶体的生长装置，其特征在于：所述保温壳体的后端开设有能够使所述移动平台和所述坩埚本体通过的后开口。
...【技术特征摘要】
1.一种用于生长长板条状晶体的坩埚，包括上方为敞口结构的坩埚本体，坩埚本体内具有沿坩埚本体前后方向延伸的晶体生长凹槽，其特征在于：晶体生长凹槽具有放肩生长段、位于放肩生长段后端的等宽生长段和位于放肩生长段前端的籽晶夹持段，放肩生长段为沿坩埚本体由前向后截面宽度逐渐增大的扩张段，等宽生长段为放肩生长段的后端沿坩埚本体前后方向向后延伸的条形段，等宽生长段的截面宽度与放肩生长段的最大截面宽度一致，籽晶夹持段为放肩生长段的前端沿坩埚本体前后方向向前延伸的籽晶容纳段，籽晶夹持段的形状与待放置籽晶的形状一致。
2.根据权利要求1所述的用于生长长板条状晶体的坩埚，其特征在于：所述籽晶夹持段为倒三角形形状。
3.一种长板条状晶体的生长装置，其特征在于：包括保温壳体，保温壳体内具有保温内腔，保温内腔中安装有加热器，加热器上穿设有沿前后方向延伸的加热内孔，加热内孔中沿前后方向延伸设置有移动平台，移动平台的两端分别伸出于加热内孔外，移动平台上放置有如权利要求1或2中任意一项所述的用于生长长板条状晶体的坩埚，所述坩埚本体的前端朝向于加热内孔的前方，保温壳体内安装有能够对移动平台进行支撑的平台支撑装置，保温壳体的前端开设有能够使移动平台和所述坩埚本体通过的前开口，保温壳体外还设置有平台移动控制装置，移动平台的前端伸出于前开口外且与平台移动控制装置固定连接，平台移动控制装置能够控制移动平台在平台支撑装置上沿前后方向进行移动。
4.根据权利要求3所述的长板条状晶体的生长装置，其特征在于：所述支撑装置包括固定连...
【专利技术属性】
技术研发人员：李海林，丁雨憧，刘荣荣，李金，张月，张灵，任科静，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第二十六研究所，
类型：发明
国别省市：
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