本发明专利技术涉及一种LBO晶体的生长装置，包括坩埚以及在所述坩埚内的底部上设置的凸部。本发明专利技术还涉及了一种LBO晶体的生长方法，采用所述生长装置进行LBO晶体的生长。本发明专利技术提供的生长装置结构简单、制造简便、成本较低；本发明专利技术提供的生长装置和生长方法可以直接生长出大口径扁平状LBO单晶体，降低了晶体器件切割难度，显著提高了晶体的利用率，减少了加工环节，缩短了晶体生长周期，降低了制造成本。
【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术涉及一种LBO晶体的生长装置，包括坩埚以及在所述坩埚内的底部上设置的凸部。本专利技术还涉及了一种LBO晶体的生长方法，采用所述生长装置进行LBO晶体的生长。本专利技术提供的生长装置结构简单、制造简便、成本较低；本专利技术提供的生长装置和生长方法可以直接生长出大口径扁平状LBO单晶体，降低了晶体器件切割难度，显著提高了晶体的利用率，减少了加工环节，缩短了晶体生长周期，降低了制造成本。【专利说明】—种LBO晶体的生长装置以及生长方法
本专利技术涉及晶体制备领域，具体涉及一种用于生长三硼酸锂(LB0)晶体的生长装置以及相应的生长方法。
技术介绍
三硼酸锂(LiB305，简称LB0)单晶体是一种优良的非线性光学材料。它具有足够大的非线性系数，在室温下能够实现相位匹配，不潮解、化学性能稳定、硬度适中，尤其以其较大的激光损伤阈值和相位匹配容许角、宽的透光范围见长于其他非线性晶体。目前已普遍应用于固体激光变频领域之中。LB0是非同成分熔化的化合物，其生长主要采用高温溶液顶部籽晶法、顶部籽晶提拉法、坩埚旋转法等。随着大尺寸LB0晶体生长的技术突破，大尺寸LB0晶体器件作为变频材料在激光聚变点火、超强超快激光0PCPA等领域展现了良好的应用前景，而这些新应用要求的LB0晶体器件都有口径大厚度适中的特征。但目前生长的大尺寸LB0晶体都呈现上表面大的倒锥形，尤其是上表面周围的厚度都小于5mm，对于厚度为10mm的LB0晶体器件的切割，LB0晶体的利用率很低，如果再考虑到不同的LB0器件要求的切割角度也不一样，切割时还会于上表面有倾斜角，那么大尺寸LB0晶体到大孔径LB0器件的利用率就更低，从而导致成本高，难度大等问题。
技术实现思路
为克服现有 技术中难以制得大口径LB0晶体、晶体利用率不高的缺陷，本专利技术针对特定方向大口径LB0晶体器件的需求，对现有的晶体生长装置进行了改进，目的是提供一种LB0晶体的生长装置。本专利技术的另一目的是提供一种LB0晶体的生长方法。本专利技术提供的LB0晶体生长装置，包括坩埚以及在所述坩埚内的底部上设置的凸部。优选地，所述凸部通过焊接等固定方式固定于所述坩埚内的底部之上。优选地，所述凸部顶端封闭。所述凸部的顶端可以为尖端，也可以为平面，优选为平面。上述晶体生长装置的原理为:在常规坩埚内设置凸部，相当于将坩埚底部适当抬高，抑制、约束晶体在竖直方向的生长；而凸部周围的空间可以容纳更多的晶体生长原料，充足的原料可以使晶体在停止竖直生长后转而进行横向生长，这样得到的晶体不会形成常规的倒锥形，而形成大口径的扁平状。所述凸部的高度由所要生长的晶体厚度以及坩埚的深度来确定；所述凸部可以为任意形状，例如，可以为规则的圆柱体、圆锥体、正方体、长方体等；也可以为圆柱体、圆锥体、正方体、长方体等的不规则变型结构；还可以为任意组合的结构，如任意形状的片状结构通过固定杆固定在坩埚底部形成类似伞状的凸部等等。所述凸部可以为任意的尺寸，凸部的顶部面积越大，对晶体生长的抑制和约束效果越好，但是，凸部顶部面积过大时，周围无法容纳更多的原料熔体，制造成本也比较昂贵，因此从节约成本和容纳更多原料熔体的因素考虑，凸部的顶部面积不易过大，优选地，凸部的顶部面积为坩埚底部面积的1/5~1/2。优选地，所述凸部为规则或不规则的柱状、或为规则或不规则的锥状。优选地，所述凸部的横截面为圆形、椭圆形或任意多边形。优选地，所述凸部可以为空心结构或实心结构。本专利技术提供的LB0晶体的生长方法，为助熔剂生长法，采用以上技术方案任一项所述的生长装置进行晶体生长。 优选地，所述生长方法包括以下步骤:(1)制备用以晶体生长的LB0原料，置于以上技术方案任一项所述生长装置中，升温至所述原料完全熔化得到熔体；(2)引入籽晶，降温开始生长晶体；(3)晶体生长结束后，将其取出降至室温即得。优选地，所述晶体生长原料为Li2C03、H3B03、M003和金属氟化物MF2 (Μ为Be、Mg、Ca、Sr、Ba、Ra、Zn或Pb)，所述原料采用常规晶体生长原料的摩尔配比。所述籽晶方向可以为任意方向。优选地，所述步骤(2)为:将步骤(1)所得熔体升温至饱和点温度以上1~10°C，引入籽晶至所述熔体的表面或其中，保温1~20小时后，以0.05~1.50°C /天的速度降温开始生长晶体。所述步骤(2)中，还包括在生长晶体过程中以20~60rpm的速度旋转籽晶。所述籽晶的旋转为单向旋转或双向旋转；所述籽晶的旋转通过籽晶杆旋转带动。所述双向旋转优选按照下述旋转周期旋转:在第一方向上依次加速旋转、匀速旋转、减速旋转和停止旋转之后，再在与第一方向相反的第二方向上依次加速旋转、匀速旋转、减速旋转和停止旋转。双向旋转过程中的加速、减速、方向变换等采用常规技术即可，本专利技术没有特别限定。本专利技术技术方案具有以下有益效果:1)本专利技术提供了一种新型的晶体生长装置，结构简单，制作简便，无需太多材料，成本低廉，采用此装置可以按照一定厚度生长出大口径的扁平状LB0晶体。2)本专利技术提供的生长装置通过调整坩埚内凸部的顶部面积和高度大小，可根据需要控制LB0晶体的生长厚度，实现了晶体形状的可控性，而且还可以明显降低生长LB0晶体的总重量，有效减少因为过重导致的LB0脱落的风险。3)本专利技术提供的生长装置和生长方法可以直接生长出所需的大口径扁平状LB0单晶体，可以平行LB0晶体切割出LB0器件，降低了器件切割难度，显著提高了晶体的利用率，减少了加工环节，缩短了晶体生长周期，明显降低了制造成本。【专利附图】【附图说明】图1是本专利技术实施例1所述LB0晶体生长装置的结构示意图；图中:1、坩埚；2、凸部。【具体实施方式】以下实施例用于说明本专利技术，但不用来限制本专利技术的范围。实施例1如图1所示，本实施例的晶体生长装置主体为上端开口、底部封闭的坩埚，在坩埚内的底部上设有一个凸部，所述凸部为顶端封闭的结构，通过焊接等方式固定在坩埚的底部。作为可选的技术方案，所述凸部可以为顶端封闭的任意结构，其顶部可以为封闭的尖端，也可以为任意形状的平面。作为可选的技术方案，所述凸部可以为任意形状，如规则或不规则的柱状、锥状等，其横截面可以为圆形、椭圆形、方形以及任意多边形等；所述凸部还可以为任意组合的结构，如任意形状的片状结构通过固定杆固定在坩埚底部形成类似伞状的结构等。作为可选的技术方案，所述凸部可以为实心结构，也可以为空心结构。采用本实施例的晶体生长装置生长LB0晶体时，过程如下:首先制备粉体LB0生长原料，将高纯度的原料粉体研磨并混合均匀；再将混合后的原料粉体置于坩埚内，加热至高温使原料粉体完全熔化形成熔体；然后向所述熔体表面或其中引入籽晶，保温适当时间后，以特定的降温速度缓慢降温，晶体开始生长；晶体在熔体中向下逐渐生长，直至接触到坩埚底部的凸部顶端，由于凸部顶端对晶体的强制约束作用，晶体停止在竖直方向的生长，同时，由于凸部周围空间容纳了充足的原料熔体，因此晶体在停止竖直方向生长后，开始横向生长，从而得到大口径扁平状的LB0晶体。实施例2将分析纯级别的947.04 克 Li2C03、1584.58 克 Η3Β03、1230.04 克 M003 与 441.72克ZnF2在玛瑙研磨器中研磨，均匀混合后装入晶体生长装置中，生长装置的本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种LBO晶体的生长装置，其特征在于，包括坩埚以及在所述坩埚内的底部上设置的凸部。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：胡章贵，岳银超，赵营，涂衡，
申请(专利权)人：中国科学院理化技术研究所，
类型：发明
国别省市：
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