CN101307496B - 钆钇钪镓石榴石晶体gysgg及其熔体法晶体生长方法 - Google Patents
钆钇钪镓石榴石晶体gysgg及其熔体法晶体生长方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN101307496B CN101307496B CN 200810018480 CN200810018480A CN101307496B CN 101307496 B CN101307496 B CN 101307496B CN 200810018480 CN200810018480 CN 200810018480 CN 200810018480 A CN200810018480 A CN 200810018480A CN 101307496 B CN101307496 B CN 101307496B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- crystal
- gysgg
- gadolinium
- scandium
- yttrium
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 239000013078 crystal Substances 0.000 title claims abstract description 46
- 229910052733 gallium Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 31
- 239000002223 garnet Substances 0.000 title claims abstract description 31
- GYHNNYVSQQEPJS-UHFFFAOYSA-N Gallium Chemical compound [Ga] GYHNNYVSQQEPJS-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 17
- 229910052688 Gadolinium Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 5
- UIWYJDYFSGRHKR-UHFFFAOYSA-N gadolinium atom Chemical compound [Gd] UIWYJDYFSGRHKR-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 5
- 229910052706 scandium Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 5
- SIXSYDAISGFNSX-UHFFFAOYSA-N scandium atom Chemical compound [Sc] SIXSYDAISGFNSX-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 5
- 238000000034 method Methods 0.000 title abstract description 31
- 238000002109 crystal growth method Methods 0.000 title abstract description 9
- 241001062472 Stokellia anisodon Species 0.000 title 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 claims abstract description 19
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims abstract description 8
- 229910052727 yttrium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 5
- VWQVUPCCIRVNHF-UHFFFAOYSA-N yttrium atom Chemical compound [Y] VWQVUPCCIRVNHF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 5
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 claims description 5
- 239000012467 final product Substances 0.000 claims description 3
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 abstract description 12
- 239000000758 substrate Substances 0.000 abstract description 9
- 238000002156 mixing Methods 0.000 abstract description 7
- MOCSSSMOHPPNTG-UHFFFAOYSA-N [Sc].[Y] Chemical compound [Sc].[Y] MOCSSSMOHPPNTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 6
- TVFHPXMGPBXBAE-UHFFFAOYSA-N [Sc].[Gd] Chemical compound [Sc].[Gd] TVFHPXMGPBXBAE-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 5
- 238000005245 sintering Methods 0.000 abstract description 5
- 239000000155 melt Substances 0.000 abstract description 4
- MTRJKZUDDJZTLA-UHFFFAOYSA-N iron yttrium Chemical compound [Fe].[Y] MTRJKZUDDJZTLA-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 2
- ZPIUIPVBAFXDEA-UHFFFAOYSA-N [Gd].[Y].[Sc] Chemical compound [Gd].[Y].[Sc] ZPIUIPVBAFXDEA-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract 1
- CMIHHWBVHJVIGI-UHFFFAOYSA-N gadolinium(III) oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Gd+3].[Gd+3] CMIHHWBVHJVIGI-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract 1
- QZQVBEXLDFYHSR-UHFFFAOYSA-N gallium(III) oxide Inorganic materials O=[Ga]O[Ga]=O QZQVBEXLDFYHSR-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract 1
- HYXGAEYDKFCVMU-UHFFFAOYSA-N scandium(III) oxide Inorganic materials O=[Sc]O[Sc]=O HYXGAEYDKFCVMU-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract 1
- RUDFQVOCFDJEEF-UHFFFAOYSA-N yttrium(III) oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Y+3].[Y+3] RUDFQVOCFDJEEF-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 5
- 239000010408 film Substances 0.000 description 5
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 2
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 description 2
- 244000188472 Ilex paraguariensis Species 0.000 description 1
- PLPVQLHFUACJQB-UHFFFAOYSA-N [Fe][Bi][Y] Chemical compound [Fe][Bi][Y] PLPVQLHFUACJQB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 230000000295 complement effect Effects 0.000 description 1
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 1
- ZPDRQAVGXHVGTB-UHFFFAOYSA-N gallium;gadolinium(3+);oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[Ga+3].[Gd+3] ZPDRQAVGXHVGTB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 1
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 1
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 1
- 238000005204 segregation Methods 0.000 description 1
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 1
Abstract
本发明为钆钇钪镓石榴石晶体GYSGG及其熔体法晶体生长方法，它的分子式可表为Gd3xY3(1-x)Sc2Ga3(1+δ)O12(x＝0～1，δ＝-0.2～0.2)，可用Gd2O3、Y2O3、Sc2O3、Ga2O3，或相应的钆、钇、钪、镓的其他化合物进行配料，只要能最终化合为Gd3xY3(1-x)Sc2Ga3(1+δ)O12即可；配制好的原料经充分混合、压制成形、高温烧结后，成为晶体生长的起始原料；生长起始原料放入坩埚经加热充分熔化后，成为熔体法生长的初始熔体，然后可用熔体法如提拉法、坩埚下降法、温梯法及其他熔体法来进行生长；对于需用籽晶定向生长的熔体法，籽晶为GYSGG单晶、或钇钪镓石榴石YSGG单晶、或钆钪镓石榴石单晶GSGG。GYSGG单晶可用作Bi3+掺杂的钇铁石榴石外延薄膜的衬底材料。
Description
技术领域
本发明涉及外延薄膜衬底材料、晶体生长领域，具体是钆钇钪镓石榴石及其熔体法法晶体生长方法。
技术背景
掺铋钇铁石榴石Bi:YIG是比纯钇铁石榴石YIG性能更为优良的磁光薄膜材料。因纯GGG晶体的晶格参数和YIG的晶格参数非常匹配，为1.2376nm，所以GGG晶体是YIG外延薄膜的理想衬底材料。Bi3+掺入YIG后，YIG的晶格参数变大，如果使用钆镓石榴石GGG作为它的衬底材料，则Bi:YIG薄膜和衬底GGG间有较大的晶格失配，这对薄膜的制备、质量和性能等都将产生不良影响。此时需要根据薄膜的晶格参数，选择合适的、晶格参数较GGG晶体更大的衬底材料。人们通过长时间的探索，已经报道了在GGG中掺入Ca、Mg、Zr等杂质来增大GGG的晶格参数，并已制备出了质量良好的(Ca，Mg，Zr):GGG晶体。但Ca，Mg，Zr这些离子的掺入会造成晶体的应力很大，给生长、加工、使用都带来了一定的问题。因此，有必要寻找比GGG晶格参数大、制备相对容易的Bi:YIG外延衬底材料。
发明内容
本发明的目的是提供一种钆钇钪镓石榴石晶体GYSGG及其熔体法晶体生长方法，通过Gd3+部分或全部取代钇钪镓石榴石Y3Sc2Ga3O12(YSGG)中的Y3+，形成钆钪镓石榴石和钇钪镓石榴石的混晶——钆钇钪镓石榴石晶体(简写为GYSGG)。
本发明的技术方案如下：
钆钇钪镓石榴石晶体GYSGG，其特征在于：化合物的分子式可表示为Gd3xY3(1-x)Sc2Ga3(1+δ)O12，其中，x的取值范围为大于0且小于1，δ值可取正值和负值，范围-0.2-0.2。
所述的钆钇钪镓石榴石晶体GYSGG，其特征在于：所述的原料配方为：
采用Gd2O3、Sc2O3、Y2O3作为原料，按如下化合式进行配料：
1.5xGd2O3+1.5(1-x)Y2O3+Sc2O3+(1.5+δ)Ga2O3→Gd3xY3(1-x)Sc2Ga3(1+δ)O12。
所述的钆钇钪镓石榴石晶体GYSGG，其特征在于：所述原料Gd2O3、Y2O3、Sc2O3、Ga2O3采用相应的钆、钇、钪、镓的其他化合物来进行代替进行原料配制，只要通过化合反应能最终形成Gd3xY3(1-x)Sc2Ga3(1+δ)O12化合物即可。
所述的钆钇钪镓石榴石晶体GYSGG的熔体法晶体生长方法，其特征在于：
(1)、将配好的原料进行充分混合后，用模具压制成块状，在1000～1400℃下烧结10～24小时，成为GYSGG晶体生长的初始原料，或者压制成块状的原料不经烧结而直接成为晶体生长的初始原料；
(2)、将制备好的初始原料放入生长坩埚内，通过加热并充分熔化，获得晶体生长初始熔体，然后采用熔体法晶体生长工艺——包括提拉法、坩埚下降法、温梯法以及其他从熔体进行单晶生长的方法来进行生长。
所述的钆钇钪镓石榴石晶体GYSGG的熔体法晶体生长方法，其特征在于：对于需使用籽晶定向生长的熔体法生长工艺，如提拉法，籽晶为GYSGG单晶、或钇钪镓石榴石YSGG单晶、或钆钪镓石榴石GSGG单晶，籽晶方向一般为[111]方向，以及其他任意方向。
本发明采用Gd来部分或全部取代钇抗镓石榴石Y3Sc2Ga3O12(YSGG)，形成钆钪镓石榴石和钇钪镓石榴石的混晶——钆钇钪镓石榴石晶体GYSGG，可获得晶格参数为1.245nm～1.257nm的大晶格参数晶体。适当调节混晶比例，可获得与Bi:YIG晶格参数相匹配的外延衬底材料。由于Gd3+在YSGG中的分凝系数为1，生长获得优质的GYSGG相对容易，同时GYSGG有良好的机械性能、热性能，并可获得大口径的单晶，因此，GYSGG是性能优良的Bi:YIG外延生长衬底材料。
具体实施方式
具体说明如下：
1、本发明为钆钇钪镓石榴石晶体GYSGG，发明化合物的分子式可表示为Gd3xY3(1-x)Sc2Ga3(1+δ)O12，其中，x的取值范围为大于0且小于1，δ值可取正值和负值，范围-0.2-0.2。
2、本发明包括GYSGG晶体的熔体法晶体生长方法，包括以下步骤：
(1)、GYSGG晶体生长原料的配料方法：
A、采用Gd2O3、Sc2O3、Y2O3、Ga2O3作为原料，按如下化合式进行配料：1.5xGd2O3+1.5(1-x)Y2O3+Sc2O3+(1.5+δ)Ga2O3→Gd3xY3(1-x)Sc2Ga3(1+δ)O12
B、所用原料Gd2O3、Y2O3、Sc2O3、Ga2O3可用相应的钆、钇、钪、镓的其他化合物来进行代替其氧化物进行原料配制，只要通过化合反应能最终形成Gd3xY3(1-x)Sc2Ga3(1+δ)O12化合物即可。
(2)、GYSGG晶体生长原料的压制和烧结成型方法：
把(1)中配好的原料进行充分混合后，用模具压制成形(通常为圆盘形状)，在1000～1400℃下烧结10～24小时，成为GYSGG晶体生长的初始原料，或者压制成形的原料不经烧结而直接成为晶体生长的初始原料。
(3)、熔体法生长工艺：
把(1)、(2)制备好的原料放入生长坩埚内，通过加热并充分熔化，获得晶体生长初始熔体。然后采用熔体法晶体生长工艺——包括提拉法、坩埚下降法、温梯法以及其他从熔体进行单晶生长的方法来进行生长。对于需使用籽晶定向生长的熔体法生长工艺如提拉法，籽晶为GYSGG单晶、或钇钪镓石榴石YSGG单晶、或钆钪镓石榴石GSGG单晶，籽晶方向一般为[111]方向，以及其他任意方向。已用提拉法生长出了无散射、气泡、云层、无开裂的优质GYSGG晶体，口径达到了
Claims (3)
1.钆钇钪镓石榴石晶体GYSGG，其特征在于：化合物的分子式可表示为
Gd3xY3(1-x)Sc2Ga3(1+δ)O12，其中，x的取值范围为大于0且小于1，δ值可取正值和负值，范围-0.2-0.2。
2.根据权利要求1所述的钆钇钪镓石榴石晶体GYSGG，其特征在于：所述晶体的原料配方为：
采用Gd2O3、Sc2O3、Y2O3、Ga2O3作为原料，按如下化合式进行配料：
1.5xGd2O3+1.5(1-x)Y2O3+Sc2O3+(1.5+δ)Ga2O3→Gd3xY3(1-x)Sc2Ga3(1+δ)O12。
3.根据权利要求2所述的钆钇钪镓石榴石晶体GYSGG，其特征在于：所述原料Gd2O3、Y2O3、Sc2O3、Ga2O3采用相应的钆、钇、钪、镓的其他化合物来进行代替进行原料配制，只要通过化合反应能最终形成Gd3xY3(1-x)Sc2Ga3(1+δ)O12化合物即可。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN 200810018480 CN101307496B (zh) | 2008-02-03 | 2008-02-03 | 钆钇钪镓石榴石晶体gysgg及其熔体法晶体生长方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN 200810018480 CN101307496B (zh) | 2008-02-03 | 2008-02-03 | 钆钇钪镓石榴石晶体gysgg及其熔体法晶体生长方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN101307496A CN101307496A (zh) | 2008-11-19 |
| CN101307496B true CN101307496B (zh) | 2012-12-05 |
Family
ID=40124159
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN 200810018480 Active CN101307496B (zh) | 2008-02-03 | 2008-02-03 | 钆钇钪镓石榴石晶体gysgg及其熔体法晶体生长方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN101307496B (zh) |
Families Citing this family (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101476156B (zh) * | 2008-12-30 | 2011-12-14 | 中国科学院安徽光学精密机械研究所 | 掺杂钆钇钪镓石榴石、钆钇钪镓铝石榴石及其熔体法晶体生长方法 |
| CN102127812A (zh) * | 2010-12-27 | 2011-07-20 | 中国科学院安徽光学精密机械研究所 | 高效抗辐射中红外激光晶体Re,Er:GSGG及其制备方法 |
| CN102071463B (zh) * | 2011-01-08 | 2012-10-31 | 中国科学院安徽光学精密机械研究所 | 掺杂稀土锗镓酸盐RExLn1-xGaGe2O7发光材料及其熔体法晶体生长方法 |
| CN102534790B (zh) * | 2012-01-19 | 2014-11-05 | 山东大学 | 一种多段掺杂浓度梯度的石榴石复合晶体及其生长方法 |
| CN104152998B (zh) * | 2014-08-14 | 2017-07-18 | 中国科学院福建物质结构研究所 | 一种中红外激光晶体Yb,Er,Eu:LaYSGG |
| CN104962994B (zh) * | 2015-07-30 | 2017-09-26 | 山东大学 | 导模法生长特定尺寸稀土掺杂含镓石榴石系列晶体的方法 |
| CN108060457A (zh) * | 2017-12-21 | 2018-05-22 | 苏州晶享嘉世光电科技有限公司 | 一种钪酸钆钇晶体及熔体法晶体生长方法 |
| CN111254495A (zh) * | 2020-03-16 | 2020-06-09 | 长飞光纤光缆股份有限公司 | 一种由多晶原料制备铽镓石榴石单的方法 |
-
2008
- 2008-02-03 CN CN 200810018480 patent/CN101307496B/zh active Active
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN101307496A (zh) | 2008-11-19 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN101307496B (zh) | 钆钇钪镓石榴石晶体gysgg及其熔体法晶体生长方法 | |
| CN103710755A (zh) | 稀土共掺激活的钇铝钪石榴石发光材料及其熔体法晶体生长方法 | |
| CN102071462A (zh) | 钽铌酸铋发光材料及其熔体法晶体生长方法 | |
| CN101550586B (zh) | 一种碲化锌单晶生长技术 | |
| CN111455453A (zh) | 一种生长超晶格铌酸锂晶体的方法 | |
| CN101279847A (zh) | 微量稀土元素掺杂钇钡铜氧超导块体材料的制备方法 | |
| CN103993348B (zh) | 稀土正铁氧体单晶的生长方法及应用 | |
| CN103255477A (zh) | 一种成型蓝宝石晶体的生长方法及设备 | |
| CN103497766A (zh) | 铌酸盐CrxTmyHozBi1-x-y-zNbO4发光材料 | |
| CN1970849A (zh) | a轴取向的钇钡铜氧超导厚膜的氧气氛控制制备方法 | |
| CN108560053A (zh) | 一种镧、镝、铈共掺的硅酸钇镥闪烁材料及其晶体生长方法 | |
| CN101942695A (zh) | 一种导模提拉法生长纯及掺杂钇铁石榴石晶体的方法 | |
| CN101319389B (zh) | 一种钆镓石榴石平界面晶体的制备方法 | |
| CN102108551A (zh) | 掺杂稀土钽铌酸盐RE′xRE1-xNbyTa1-yO4发光材料及其熔体法晶体生长方法 | |
| CN101363131B (zh) | 一种助熔剂生长法中顶部籽晶重入技术 | |
| CN108221052B (zh) | 一种制备大尺寸Zn4B6O13单晶的方法 | |
| JPH11268998A (ja) | ＧａＡｓ単結晶インゴットおよびその製造方法ならびにそれを用いたＧａＡｓ単結晶ウエハ | |
| CN114634166B (zh) | 一种铁基超导多晶块材及其制备方法 | |
| CN114250515B (zh) | 钙镁锆掺杂的钆镓石榴石晶体、其制备方法、应用及温场 | |
| CN114561687B (zh) | 一种S掺杂MnBi2Te4单晶的制备方法 | |
| CN103451733A (zh) | 铌酸盐TmyHozBi1-y-zNbO4发光材料及其熔体法晶体生长方法 | |
| TWI276710B (en) | Spinel articles and methods for forming same | |
| CN103305916A (zh) | 一种Ho掺杂LaVO4发光材料及其熔体法晶体生长方法 | |
| CN115449894B (zh) | 一种厘米级取向铁酸铋单晶的生长方法 | |
| CN103305915A (zh) | 一种Tm掺杂LaVO4发光材料及其熔体法晶体生长方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| ASS | Succession or assignment of patent right |
Owner name: HEFEI INST. OF MATTER SCIENCES, CHINESE ACADEMY OF Free format text: FORMER OWNER: ANHUI INST. OF OPTICS AND FINE MECHANICS, CHINESE ACADEMY OF SCIENCES Effective date: 20130227 |
|
| C41 | Transfer of patent application or patent right or utility model | ||
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20130227 Address after: 230031 Shushan Lake Road, Anhui, China, No. 350, No. Patentee after: HEFEI INSTITUTES OF PHYSICAL SCIENCE, CHINESE ACADEMY OF SCIENCES Address before: 230031 Hefei, Shushan, Lake Road, No. 1125, No. 350 mailbox Patentee before: Anhui Institute of Optics and Fine Mechanics,Chinese Academy of Sciences |
|
| TR01 | Transfer of patent right | ||
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20190312 Address after: 230000 Jinxiu Avenue 316, Peach Blossom Industrial Park, Jingkai District, Hefei City, Anhui Province Patentee after: ZHONGKE JIUYAO TECHNOLOGY Co.,Ltd. Address before: 230031 Shushan Lake Road, Hefei, Anhui 350 Patentee before: HEFEI INSTITUTES OF PHYSICAL SCIENCE, CHINESE ACADEMY OF SCIENCES |
|
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20240129 Address after: No. 136, Qianguan Village, Lianguan Village, Qu'a Street, Danyang City, Zhenjiang City, Jiangsu Province, 212300 Patentee after: Shao Jiajun Country or region after: China Address before: 230000 Jinxiu Avenue 316, Peach Blossom Industrial Park, Jingkai District, Hefei City, Anhui Province Patentee before: ZHONGKE JIUYAO TECHNOLOGY Co.,Ltd. Country or region before: China |
|
| TR01 | Transfer of patent right |