本發明專利技術屬于晶體材料生長技術領域，特別涉及一種改進提拉法生長稀土燒綠石型晶體的裝置及方法，該裝置包括提拉爐，所述提拉爐的爐膛側壁上穿設有一套管，所述套管內穿設有一絲條，所述絲條位于爐膛內的一端懸掛有輔助籽晶，所述輔助籽晶伸入爐膛的保溫罩內，所述絲條另一端穿出爐膛并與傳動裝置相連接，以在所述傳動裝置的控制下帶動所述輔助籽晶向下且同時向爐膛中心移動。該方法在原料熔化后，先控制輔助籽晶向下且向爐膛中心液面移動，將液面上的不熔物粘結提起，然后點下主籽晶開始晶體生長。該裝置及方法有利于消除原料熔化產生的不熔物，生長出高質量的稀土燒綠石型晶體。
【技術實現步驟摘要】
【專利摘要】本專利技術屬于晶體材料生長
，特別涉及，該裝置包括提拉爐，所述提拉爐的爐膛側壁上穿設有一套管，所述套管內穿設有一絲條，所述絲條位于爐膛內的一端懸掛有輔助籽晶，所述輔助籽晶伸入爐膛的保溫罩內，所述絲條另一端穿出爐膛并與傳動裝置相連接，以在所述傳動裝置的控制下帶動所述輔助籽晶向下且同時向爐膛中心移動。該方法在原料熔化后，先控制輔助籽晶向下且向爐膛中心液面移動，將液面上的不熔物粘結提起，然后點下主籽晶開始晶體生長。該裝置及方法有利于消除原料熔化產生的不熔物，生長出高質量的稀土燒綠石型晶體?！緦＠f明】
本專利技術屬于晶體材料生長
，特別涉及一種改進提拉法生長高光學質量、較大尺寸的稀土燒綠石型晶體，特別是Tb2Ti2O7或TbhCexTi2O7晶體的裝置及方法。
技術介紹
磁光材料由于自身獨特的Faraday效應，在光學隔離器、激光調制器、磁光開關和光纖電流傳感器等磁光器件中有著廣泛的應用前景。可見光區激光技術的發展與應用已引起人們的廣泛重視，在激光顯示、精密測量、激光醫療等技術應用中需要與之相匹配的磁光材料。在400-1100nm波段，常用的優良磁光晶體YIG (釔鐵石榴石)或者摻雜YIG的透過率和激光損傷閾值限制了其在這一波段的應用。TGG (鋱鎵石榴石)晶體具有較大的費爾德常數和低的吸收系數，是目前這一波段最好的磁光材料之一。作為激光光隔離器的關鍵器件，TGG晶體可以用提拉法生長，但在生長過程中氧化鎵容易分解揮發，造成嚴重的組分偏離，生長獲得的晶體消光比不均勻，成品率較低。稀土鈦酸鹽Tb2Ti2O7具有立方燒綠石結構，空間群為由于具有顯著的自旋阻挫效應以及各種低溫磁性質而受到廣泛關注和研究。Tb2Ti2O7單位體積含Tb3+離子15.35個/nm3 (大于TGG的12.77個/nm3)，預示其有更強的順磁性。經測定，Tb2Ti2O7晶體在532、633和1064nm處的費爾德常數分另Ij為-316rad.IrT1T' _225rad.HTliT1 和-7Irad.IrT1T' 約為 TGG 晶體的 1.7 倍。Tb2Ti2O7 晶體在650-1500nm波段沒有吸收，透過率達到75%左右(未鍍膜)。Ce2Ti2O7與Tb2Ti2O7能形成固溶體，所得Tb2_xCexTi207 (0<x<0.4)晶體仍屬燒綠石型結構。隨著摻入Ce3+離子量的增加，其在1064nm處的費爾德常數呈現先增加后減少的趨勢。Tbh88Ceai2Ti2O7晶體的費爾德常數最大，是TGG的2.2倍，是Tb2Ti2O7的1.2倍。因此，Tb2Ti2O7及Tb2_xCexTi207晶體作為法拉第轉子的磁光材料，在可見光-近紅外波段有潛在的應用價值。提拉法(Czochraski方法)是普遍應用的晶體生長方法之一，適用于沒有破壞性相變，又具有較低的蒸汽壓或離解壓的一致熔融的化合物。它采用感應電流加熱坩堝將化合物粉體熔化后，在熔體中引入籽晶形成一個單晶核，直接從熔體中向上引拉得到所需的晶體，其特點在于生長速度快，晶體尺寸較大。目前，稀土鈦酸鹽單晶生長方法有助溶劑法、激光加熱基座生長法和光學浮區法，但是得到的單晶的品質還有待提高，而且其直徑一般小于10mm。Tb2Ti2O7是一致熔融化合物，理論上可以采用提拉法生長。文獻和專利未見提拉法生長Tb2Ti2O7及Tb2_xCexTi207晶體的報導，因此有必要進行該晶體生長方法的進一步研究。
技術實現思路
本專利技術的目的在于提供，該裝置及方法有利于消除原料熔化產生的不熔物，生長出高質量的稀土燒綠石型晶體。 為實現上述目的，本專利技術的技術方案是:一種改進提拉法生長稀土燒綠石型晶體的裝置，包括提拉爐，所述提拉爐的爐膛側壁上穿設有一套管，所述套管內穿設有一絲條，所述絲條位于爐膛內的一端懸掛有輔助籽晶，所述輔助籽晶伸入爐膛的保溫罩內，所述絲條另一端穿出爐膛并與傳動裝置相連接，以在所述傳動裝置的控制下帶動所述輔助籽晶同時向下且向爐膛中心移動。進一步的，所述套管位于爐膛內的一端彎曲成弧形，所述絲條位于爐膛內的一端也相應彎曲成弧形，以使所述絲條在套管內向前移動時，彎曲成弧形的這一端同時向下移動。 進一步的，所述絲條為彈性適宜的鉻鎳絲。進一步的，所述傳動裝置為螺旋傳動裝置，所述螺旋傳動裝置主要由螺桿和螺母組成，所述螺桿與絲條相連接，以將螺母的旋轉運動轉換成絲條的直線運動。進一步的，所述輔助籽晶由上、下兩段連接而成，上段為鉬絲，下段為銥絲。進一步的，所述套管內設有密封圈，所述絲條通過所述密封圈穿出爐膛外側。本專利技術還提供了一種改進提拉法生長稀土燒綠石型晶體的方法，該方法在原料熔化后，先控制輔助籽晶向下且向爐膛中心液面移動，將液面上的不熔物粘結提起，然后點下主籽晶開始晶體生長。進一步的,所述稀土燒綠石型晶體為Tb2Ti2O7或Tb2_xCexTi207晶體。進一步的，所述Tb2Ti2O7或Tb2_xCexTi207晶體的生長在提拉爐的銥坩堝中及高純氮氣或氬氣下進行，生長溫度為183(T186(TC，提拉速度為1.0-2.0毫米/小時，晶轉為20~40轉/分鐘。進一步的，生長出來的Tb2Ti2O7或TVxCexTi2O7晶體，應用于磁光器件中做法拉第轉子材料。本專利技術的有益效果是，在提拉裝置中設置了輔助籽晶裝置，通過輔助籽晶消除原料熔化產生的不熔物，從而在無需降溫取出籽晶的前提下即可消除不熔物，克服了常規提拉法生長晶體過程中，由于浮晶難以消除而導致無法定向生長、所長的晶體外形不規則、容易開裂等問題，有利于生長出高光學質量、較大尺寸的稀土燒綠石型晶體?！緦＠綀D】【附圖說明】圖1是本專利技術裝置處于粘結液面不熔物狀態示意圖。圖2是本專利技術裝置處于提起不熔物狀態示意圖。圖中，I桿晶桿；2套管；3不溶物；4保溫罩；5晶體；6依?甘禍；7氧化錯；8中頻感應線圈；9爐膛；10絲條；11輔助籽晶。【具體實施方式】如圖1、2所示，本專利技術改進提拉法生長稀土燒綠石型晶體的裝置，包括提拉爐，所述提拉爐的密閉爐膛9側壁上穿設有一套管2，套管2內穿設有一絲條10，絲條10位于爐膛9內的一端懸掛有輔助籽晶11，輔助籽晶11伸入爐膛9的保溫罩4內，絲條10另一端穿出爐膛9并與傳動裝置相連接，以在所述傳動裝置的控制下帶動輔助籽晶11向下且同時向爐膛中心移動。為了實現輔助籽晶同時向下且向爐膛中心移動，在本實施例中，套管2位于爐膛9內的一端彎曲成弧形，絲條10位于爐膛9內的一端也相應彎曲成弧形，以使絲條10在套管內向前移動時，彎曲成弧形的這一端同時向下移動。所述傳動裝置為螺旋傳動裝置，所述螺旋傳動裝置主要由螺桿和螺母組成，所述螺桿與絲條相連接，以將螺母的旋轉運動轉換成絲條的直線運動。當然，在其他實施例中，也可通過斜向設置套管，使絲條與爐膛中心液面成一定角度等其他方式來實現絲條同時向前且向下移動。在本實施例中，套管2為不銹鋼管，絲條10為彈性適宜的鉻鎳絲。不銹鋼管的內外管徑分別為4mm和6mm，鉻鎳絲的直徑為f 2mm。套管2內設有密封圈，絲條10通過所述密封圈穿出爐膛9外側。在本實施例中，輔助籽晶11由上、下兩段連接而成，上段為鉬絲，下段為銥絲。鉬絲的直徑為0.3^0.5mm，銥絲的直徑為f 2mm，可根據輔助本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種改進提拉法生長稀土燒綠石型晶體的裝置，包括提拉爐，其特征在于，所述提拉爐的爐膛側壁上穿設有一套管，所述套管內穿設有一絲條，所述絲條位于爐膛內的一端懸掛有輔助籽晶，所述輔助籽晶伸入爐膛的保溫罩內，所述絲條另一端穿出爐膛并與傳動裝置相連接，以在所述傳動裝置的控制下帶動所述輔助籽晶向下且同時向爐膛中心移動。
【技術特征摘要】
【專利技術屬性】
技術研發人員：郭飛云，侯曄，萬琦萍，徐文明，陳建中，
申請(專利權)人：福州大學，
類型：發明
國別省市：福建;35
還沒有人留言評論。發表了對其他瀏覽者有用的留言會獲得科技券。