本申请提供一种铌酸锂晶体的生长方法及装置，所述方法可以控制坩埚旋转。其中，坩埚内设置有铌酸锂的晶料熔融液。将晶种悬停于晶料熔融液的液面上方，并通过加热件烘烤晶种。将晶种浸入晶料熔融液，并快速地将晶种提拉至晶料熔融液的液面上方。再次将晶种浸入晶料熔融液，提拉晶种，并调整晶种的提拉速度对晶种执行缩颈、放肩，以生成铌酸锂晶体。在铌酸锂晶体生长到等径直径时，控制坩埚上升，以使铌酸锂晶体与晶料熔融液的接触界面保持不变。再将铌酸锂晶体提拉至晶料熔融液的液面上方。所述方法可以通过坩埚的旋转，改善晶料熔融液的对流情况，并将固液的接触界面保持在同一位置，可改善晶体生长过程中温度梯度的稳定性。改善晶体生长过程中温度梯度的稳定性。改善晶体生长过程中温度梯度的稳定性。
【技术实现步骤摘要】
一种铌酸锂晶体的生长方法及装置
[0001]本申请涉及晶体生长
，尤其涉及一种铌酸锂晶体的生长方法及装置。
技术介绍
[0002]铌酸锂(LiNbO3，LN)晶体的机械性能优异，易于生长大尺寸单晶，具有优良的电光、双折射、压电、热释电与光生伏特效应等物理特性。铌酸锂晶体可应用于滤波器、倍频转换、全息存储等领域，时制造高频或超高频滤波器的主要原料。
[0003]大尺寸的铌酸锂晶体的生长需要采用切氏提拉法方法制备，即通过将旋转并提拉晶种的方法完成引晶，在通过缩颈、放肩、等径以及收尾等过程完成铌酸锂单晶的生长。其中，晶种即为铌酸锂的籽晶，是具有和铌酸锂晶体相同晶向的小晶体。但由于制备的铌酸锂晶体尺寸较大，在放肩时的径向温度会存在较大的梯度，进而影响熔体的对流情况。这样，制备出的铌酸锂晶体则极容易出现形态不规范的问题，导致铌酸锂晶体头尾的组分不一致。
[0004]因此，为了改善熔体的对流情况，还可以在放肩过程中调整晶种的转速，以减少温度梯度对熔体对流情况的影响。然而，在生长过程中旋转晶种会使铌酸锂晶体的稳定性降低，增大制备铌酸锂晶体的风险。
技术实现思路
[0005]本申请提供一种铌酸锂晶体的生长方法及装置，以解决铌酸锂晶体生长时稳定性降低的问题。
[0006]第一方面，本申请一些实施例提供一种铌酸锂晶体的生长方法，包括：控制坩埚旋转，所述坩埚内设置有铌酸锂的晶料熔融液；将晶种悬停于所述晶料熔融液的液面上方，并通过加热件烘烤所述晶种；将所述晶种浸入所述晶料熔融液；以及，在所述晶种浸入所述晶料熔融液的第一目标位置时，将所述晶种提拉至所述晶料熔融液的液面上方；将所述晶种浸入所述晶料熔融液的第二目标位置；提拉所述晶种，并调整所述晶种的提拉速度对所述晶种执行缩颈、放肩，以生成铌酸锂晶体；在所述铌酸锂晶体生长到等径直径时，控制所述坩埚上升，以使所述铌酸锂晶体与所述晶料熔融液的接触界面保持不变；将所述铌酸锂晶体提拉至所述晶料熔融液的液面上方。
[0007]结合第一方面，在一种可实施的方式中，所述方法还包括：将铌酸锂多晶料置于所述坩埚内，所述坩埚为铂金材质；控制所述加热件按照第一功率运行，以使所述铌酸锂熔化为所述晶料熔融液。
[0008]结合第一方面，在一种可实施的方式中，将晶种悬停于所述晶料熔融液的液面上方，包括：控制所述加热件按照第二功率运行，所述第二功率小于所述第一功率；在预设时
间后，向所述坩埚的方向下降所述晶种，并以下降的方向为中心轴旋转所述晶种；当所述晶种下降至所述液面上方的预设悬停位置时，停止所述晶种的下降动作。
[0009]结合第一方面，在一种可实施的方式中，对所述晶种执行缩颈，包括：提高拉伸所述晶种的速度，以使所述晶种生长出晶体细颈，所述晶体细颈的直径小于所述晶种的直径；在所述晶体细颈等于预设细颈长度时，降低所述晶种的拉伸速度。
[0010]结合第一方面，在一种可实施的方式中，所述晶种的直径为5
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15mm，所述晶体细颈的直径为5
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12mm，所述预设细颈长度为5
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10mm。
[0011]结合第一方面，在一种可实施的方式中，所述铌酸锂晶体的生成过程在生长装置中进行，所述生长装置内包括密闭的温场，所述生长装置为可拆卸装置。
[0012]结合第一方面，在一种可实施的方式中，将所述铌酸锂晶体提拉所述晶料熔融液的液面上方后，还包括：按照预设梯度降低所述加热件的功率；在所述功率下降为0时，拆除所述生长装置，以降低铌酸锂晶体周围的温度；将所述铌酸锂晶体从所述生长装置中取出。
[0013]第二方面，本申请一些实施例还提供一种铌酸锂晶体的生长装置，应用于第一方面所述的铌酸锂晶体的生长方法，所述装置包括：加热件、温场保温层、晶种杆以及设置于所述温场保温层内的生长组件，其中：所述温场保温层包括保温顶与保温炉，所述保温顶与所述保温炉可拆卸连接；所述保温顶设有杆孔，所述晶种杆卡接于所述杆孔中；所述生长组件包括坩埚、固定板与旋转杆；所述坩埚设置于所述杆孔下方的位置；所述固定板包括第一固定板与第二固定板，所述第一固定板与所述坩埚固定连接，所述第二固定板与所述第一固定板固定连接；所述第一固定板的横截面积与所述坩埚的底面积相等，所述第一固定板的横截面积小于所述第二固定板的横截面积；所述旋转杆的一端与所述第二固定板固定连接，所述旋转杆的另一端嵌固于所述保温炉的底部；所述旋转杆为可伸缩结构；所述加热件设置所述保温炉的外壁。
[0014]结合第二方面，在一种可实施的方式中，所述保温炉包括耐火皿、保温砖、保温沙、炉内管与保温厚圆环；所述保温砖设置于所述耐火皿的底部，所述保温沙设置于所述耐火皿内；所述保温厚圆环设置于所述耐火皿底部位置的保温沙表面；所述炉内管嵌固于所述保温沙内。
[0015]结合第二方面，在一种可实施的方式中，所述保温顶包括坩埚反射屏、保温罩与保温帽；所述保温帽设置于所述保温罩上方，所述保温罩设置于所述坩埚反射屏上；所述保温帽的杆孔内设有固定半环，所述晶种杆通过所述固定半环与所述杆孔卡接。
[0016]由以上技术方案可知，本申请一些实施例提供的铌酸锂晶体的生长方法及装置可以控制坩埚旋转。其中，坩埚内设置有铌酸锂的晶料熔融液。再将晶种悬停于晶料熔融液的液面上方，并通过加热件烘烤晶种。将晶种浸入晶料熔融液，并在晶种浸入晶料熔融液的第一目标位置时，将晶种提拉至晶料熔融液的液面上方。再将晶种浸入晶料熔融液的第二目标位置。提拉晶种，并调整晶种的提拉速度对晶种执行缩颈、放肩，以生成铌酸锂晶体。在铌酸锂晶体生长到等径直径时，控制坩埚上升，以使铌酸锂晶体与晶料熔融液的接触界面保持不变。再将铌酸锂晶体提拉至晶料熔融液的液面上方。所述方法可以通过坩埚的旋转，改善晶料熔融液的对流情况，并将固液的接触界面保持在同一位置，可改善晶体生长过程中
温度梯度的稳定性。
附图说明
[0017]为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0018]图1为本申请一些实施例提供的提拉法制备铌酸锂晶体的流程示意图；图2为本申请一些实施例提供的铌酸锂晶体生长方法的流程示意图；图3为本申请一些实施例提供的加热铌酸锂多晶料的流程示意图；图4为本申请一些实施例提供的下降晶种的流程示意图；图5为本申请一些实施例提供的铌酸锂晶体的生长装置的结构示意图；图6为本申请一些实施例提供的温场保温层的结构示意图；图7为本申请一些实施例提供的生长组件的结构示意图；图8为本申请一些实施例提供的半帽结构的俯视图；图9为本申请一些实施例提供的铌酸锂晶体的外观示意图；图10为本申请一些实施例提供的晶体切块双面抛光后的锥光图。
[0019]图示说明：100
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加热件，201
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保本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种铌酸锂晶体的生长方法，其特征在于，包括：控制坩埚旋转，所述坩埚内设置有铌酸锂的晶料熔融液；将晶种悬停于所述晶料熔融液的液面上方，并通过加热件烘烤所述晶种；将所述晶种浸入所述晶料熔融液；以及，在所述晶种浸入所述晶料熔融液的第一目标位置时，将所述晶种提拉至所述晶料熔融液的液面上方；将所述晶种浸入所述晶料熔融液的第二目标位置；提拉所述晶种，并调整所述晶种的提拉速度对所述晶种执行缩颈、放肩，以生成铌酸锂晶体；在所述铌酸锂晶体生长到等径直径时，控制所述坩埚上升，以使所述铌酸锂晶体与所述晶料熔融液的接触界面保持不变；将所述铌酸锂晶体提拉至所述晶料熔融液的液面上方。2.根据权利要求1所述的铌酸锂晶体的生长方法，其特征在于，还包括：将铌酸锂多晶料置于所述坩埚内，所述坩埚为铂金材质；控制所述加热件按照第一功率运行，以使所述铌酸锂熔化为所述晶料熔融液。3.根据权利要求2所述的铌酸锂晶体的生长方法，其特征在于，将晶种悬停于所述晶料熔融液的液面上方，包括：控制所述加热件按照第二功率运行，所述第二功率小于所述第一功率；在预设时间后，向所述坩埚的方向下降所述晶种，并以下降的方向为中心轴旋转所述晶种；当所述晶种下降至所述液面上方的预设悬停位置时，停止所述晶种的下降动作。4.根据权利要求1所述的铌酸锂晶体的生长方法，其特征在于，对所述晶种执行缩颈，包括：提高拉伸所述晶种的速度，以使所述晶种生长出晶体细颈，所述晶体细颈的直径小于所述晶种的直径；在所述晶体细颈等于预设细颈长度时，降低所述晶种的拉伸速度。5.根据权利要求4所述的铌酸锂晶体的生长方法，其特征在于，所述晶种的直径为5
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15mm，所述晶体细颈的直径为5
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12mm，所述预设细颈长度为5
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10mm。6.根据权利要求1所述的铌酸锂晶体的生长方法，其特征在于，所述铌酸锂晶体的生成过程在生长装置中进行，所述生长装置内包括密闭的温场，所述生长装置为可拆卸装置。7.根据权利要求6所述的铌酸锂晶体的生长方法，其特征在于，将所述铌酸锂晶体提拉所述晶料熔融液的液面上方后，还包括：按照预设梯度降低所述加热件的功率；在所述功率下降为0时，拆除所述生长装置，以降低铌酸锂晶体周围的温度；将所述铌酸锂晶体从所述生长装置中取出。8.一种铌酸锂...
【专利技术属性】
技术研发人员：吴剑波，李胜雨，张虞，倪荣萍，
申请(专利权)人：苏州南智芯材科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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