本发明专利技术属于晶体材料生长技术领域，特别涉及一种改进提拉法生长稀土烧绿石型晶体的装置及方法，该装置包括提拉炉，所述提拉炉的炉膛侧壁上穿设有一套管，所述套管内穿设有一丝条，所述丝条位于炉膛内的一端悬挂有辅助籽晶，所述辅助籽晶伸入炉膛的保温罩内，所述丝条另一端穿出炉膛并与传动装置相连接，以在所述传动装置的控制下带动所述辅助籽晶向下且同时向炉膛中心移动。该方法在原料熔化后，先控制辅助籽晶向下且向炉膛中心液面移动，将液面上的不熔物粘结提起，然后点下主籽晶开始晶体生长。该装置及方法有利于消除原料熔化产生的不熔物，生长出高质量的稀土烧绿石型晶体。
【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术属于晶体材料生长
，特别涉及，该装置包括提拉炉，所述提拉炉的炉膛侧壁上穿设有一套管，所述套管内穿设有一丝条，所述丝条位于炉膛内的一端悬挂有辅助籽晶，所述辅助籽晶伸入炉膛的保温罩内，所述丝条另一端穿出炉膛并与传动装置相连接，以在所述传动装置的控制下带动所述辅助籽晶向下且同时向炉膛中心移动。该方法在原料熔化后，先控制辅助籽晶向下且向炉膛中心液面移动，将液面上的不熔物粘结提起，然后点下主籽晶开始晶体生长。该装置及方法有利于消除原料熔化产生的不熔物，生长出高质量的稀土烧绿石型晶体。【专利说明】
本专利技术属于晶体材料生长
，特别涉及一种改进提拉法生长高光学质量、较大尺寸的稀土烧绿石型晶体，特别是Tb2Ti2O7或TbhCexTi2O7晶体的装置及方法。
技术介绍
磁光材料由于自身独特的Faraday效应，在光学隔离器、激光调制器、磁光开关和光纤电流传感器等磁光器件中有着广泛的应用前景。可见光区激光技术的发展与应用已引起人们的广泛重视，在激光显示、精密测量、激光医疗等技术应用中需要与之相匹配的磁光材料。在400-1100nm波段，常用的优良磁光晶体YIG (钇铁石榴石)或者掺杂YIG的透过率和激光损伤阈值限制了其在这一波段的应用。TGG (铽镓石榴石)晶体具有较大的费尔德常数和低的吸收系数，是目前这一波段最好的磁光材料之一。作为激光光隔离器的关键器件，TGG晶体可以用提拉法生长，但在生长过程中氧化镓容易分解挥发，造成严重的组分偏离，生长获得的晶体消光比不均匀，成品率较低。稀土钛酸盐Tb2Ti2O7具有立方烧绿石结构，空间群为由于具有显著的自旋阻挫效应以及各种低温磁性质而受到广泛关注和研究。Tb2Ti2O7单位体积含Tb3+离子15.35个/nm3 (大于TGG的12.77个/nm3)，预示其有更强的顺磁性。经测定，Tb2Ti2O7晶体在532、633和1064nm处的费尔德常数分另Ij为-316rad.IrT1T' _225rad.HTliT1 和-7Irad.IrT1T' 约为 TGG 晶体的 1.7 倍。Tb2Ti2O7 晶体在650-1500nm波段没有吸收，透过率达到75%左右(未镀膜)。Ce2Ti2O7与Tb2Ti2O7能形成固溶体，所得Tb2_xCexTi207 (0<x<0.4)晶体仍属烧绿石型结构。随着掺入Ce3+离子量的增加，其在1064nm处的费尔德常数呈现先增加后减少的趋势。Tbh88Ceai2Ti2O7晶体的费尔德常数最大，是TGG的2.2倍，是Tb2Ti2O7的1.2倍。因此，Tb2Ti2O7及Tb2_xCexTi207晶体作为法拉第转子的磁光材料，在可见光-近红外波段有潜在的应用价值。提拉法(Czochraski方法)是普遍应用的晶体生长方法之一，适用于没有破坏性相变，又具有较低的蒸汽压或离解压的一致熔融的化合物。它采用感应电流加热坩埚将化合物粉体熔化后，在熔体中引入籽晶形成一个单晶核，直接从熔体中向上引拉得到所需的晶体，其特点在于生长速度快，晶体尺寸较大。目前，稀土钛酸盐单晶生长方法有助溶剂法、激光加热基座生长法和光学浮区法，但是得到的单晶的品质还有待提高，而且其直径一般小于10mm。Tb2Ti2O7是一致熔融化合物，理论上可以采用提拉法生长。文献和专利未见提拉法生长Tb2Ti2O7及Tb2_xCexTi207晶体的报导，因此有必要进行该晶体生长方法的进一步研究。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供，该装置及方法有利于消除原料熔化产生的不熔物，生长出高质量的稀土烧绿石型晶体。 为实现上述目的，本专利技术的技术方案是:一种改进提拉法生长稀土烧绿石型晶体的装置，包括提拉炉，所述提拉炉的炉膛侧壁上穿设有一套管，所述套管内穿设有一丝条，所述丝条位于炉膛内的一端悬挂有辅助籽晶，所述辅助籽晶伸入炉膛的保温罩内，所述丝条另一端穿出炉膛并与传动装置相连接，以在所述传动装置的控制下带动所述辅助籽晶同时向下且向炉膛中心移动。进一步的，所述套管位于炉膛内的一端弯曲成弧形，所述丝条位于炉膛内的一端也相应弯曲成弧形，以使所述丝条在套管内向前移动时，弯曲成弧形的这一端同时向下移动。 进一步的，所述丝条为弹性适宜的铬镍丝。进一步的，所述传动装置为螺旋传动装置，所述螺旋传动装置主要由螺杆和螺母组成，所述螺杆与丝条相连接，以将螺母的旋转运动转换成丝条的直线运动。进一步的，所述辅助籽晶由上、下两段连接而成，上段为钼丝，下段为铱丝。进一步的，所述套管内设有密封圈，所述丝条通过所述密封圈穿出炉膛外侧。本专利技术还提供了一种改进提拉法生长稀土烧绿石型晶体的方法，该方法在原料熔化后，先控制辅助籽晶向下且向炉膛中心液面移动，将液面上的不熔物粘结提起，然后点下主籽晶开始晶体生长。进一步的,所述稀土烧绿石型晶体为Tb2Ti2O7或Tb2_xCexTi207晶体。进一步的，所述Tb2Ti2O7或Tb2_xCexTi207晶体的生长在提拉炉的铱坩埚中及高纯氮气或氩气下进行，生长温度为183(T186(TC，提拉速度为1.0-2.0毫米/小时，晶转为20~40转/分钟。进一步的，生长出来的Tb2Ti2O7或TVxCexTi2O7晶体，应用于磁光器件中做法拉第转子材料。本专利技术的有益效果是，在提拉装置中设置了辅助籽晶装置，通过辅助籽晶消除原料熔化产生的不熔物，从而在无需降温取出籽晶的前提下即可消除不熔物，克服了常规提拉法生长晶体过程中，由于浮晶难以消除而导致无法定向生长、所长的晶体外形不规则、容易开裂等问题，有利于生长出高光学质量、较大尺寸的稀土烧绿石型晶体。【专利附图】【附图说明】图1是本专利技术装置处于粘结液面不熔物状态示意图。图2是本专利技术装置处于提起不熔物状态示意图。图中，I杆晶杆；2套管；3不溶物；4保温罩；5晶体；6依?甘祸；7氧化错；8中频感应线圈；9炉膛；10丝条；11辅助籽晶。【具体实施方式】如图1、2所示，本专利技术改进提拉法生长稀土烧绿石型晶体的装置，包括提拉炉，所述提拉炉的密闭炉膛9侧壁上穿设有一套管2，套管2内穿设有一丝条10，丝条10位于炉膛9内的一端悬挂有辅助籽晶11，辅助籽晶11伸入炉膛9的保温罩4内，丝条10另一端穿出炉膛9并与传动装置相连接，以在所述传动装置的控制下带动辅助籽晶11向下且同时向炉膛中心移动。为了实现辅助籽晶同时向下且向炉膛中心移动，在本实施例中，套管2位于炉膛9内的一端弯曲成弧形，丝条10位于炉膛9内的一端也相应弯曲成弧形，以使丝条10在套管内向前移动时，弯曲成弧形的这一端同时向下移动。所述传动装置为螺旋传动装置，所述螺旋传动装置主要由螺杆和螺母组成，所述螺杆与丝条相连接，以将螺母的旋转运动转换成丝条的直线运动。当然，在其他实施例中，也可通过斜向设置套管，使丝条与炉膛中心液面成一定角度等其他方式来实现丝条同时向前且向下移动。在本实施例中，套管2为不锈钢管，丝条10为弹性适宜的铬镍丝。不锈钢管的内外管径分别为4mm和6mm，铬镍丝的直径为f 2mm。套管2内设有密封圈，丝条10通过所述密封圈穿出炉膛9外侧。在本实施例中，辅助籽晶11由上、下两段连接而成，上段为钼丝，下段为铱丝。钼丝的直径为0.3^0.5mm，铱丝的直径为f 2mm，可根据辅助本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种改进提拉法生长稀土烧绿石型晶体的装置，包括提拉炉，其特征在于，所述提拉炉的炉膛侧壁上穿设有一套管，所述套管内穿设有一丝条，所述丝条位于炉膛内的一端悬挂有辅助籽晶，所述辅助籽晶伸入炉膛的保温罩内，所述丝条另一端穿出炉膛并与传动装置相连接，以在所述传动装置的控制下带动所述辅助籽晶向下且同时向炉膛中心移动。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：郭飞云，侯晔，万琦萍，徐文明，陈建中，
申请(专利权)人：福州大学，
类型：发明
国别省市：福建;35
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