CN103397384B - 一种用于生长硼酸铯锂单晶的籽晶及其应用 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种快速生长高质量硼酸铯锂单晶的籽晶，所述籽晶底部为尖端点状结构。还提供了该籽晶在硼酸铯锂单晶的生长中的应用。本发明提供的籽晶结构简单、制作方法简单、成本低廉。通过尖端点状籽晶结构，在晶体生长时，籽晶与熔融液面的接触面积小，使引入籽晶时的热场变动小，籽晶质量对晶体的生长影响小，晶体生长速度快、成功率高，生长的晶体形状规则、缺陷少、质量好，制得的晶体的切割加工难度小，利用率高。

Description

一种用于生长硼酸铯锂单晶的籽晶及其应用
技术领域
本发明涉及属于熔体法生长单晶技术领域，具体涉及一种用于生长硼酸铯锂单晶的籽晶以及利用该籽晶生长硼酸铯锂单晶的方法。
背景技术
硼酸铯锂（CsLiB6O10，简称CLBO）晶体作为一种非线性光学晶体材料，其具有优异的综合性能，和KDP、BBO等非线性光学晶体相比具有很多优点，如CLBO晶体的非线性光学系数大，离散角小，双折射适中，温度带宽和接收角范围很宽，抗激光损伤阈值高，能够实现Nd:YAG激光器的二、三、四和五倍频输出等，在紫外、深紫外全固态激光器方面有着广阔的应用前景。然而，CLBO晶体在空气中容易潮解开裂，从而影响了CLBO晶体在器件中的使用；特别是CLBO晶体中的生长缺陷越多，就越容易开裂。
现有生长CLBO单晶的籽晶的结构示意图如图1（a）所示，其为长条状结构，籽晶底端光滑平整。在顶部籽晶法生长CLBO单晶的工艺中，运用这种形状的籽晶生长硼酸铯锂晶体，籽晶对晶体生长影响大，生长出的单晶尺寸较大，然而生长速度慢、生长周期长、质量不佳、晶体缺陷多、易形成拼晶，从而影响了晶体的利用率，增加了晶体的生长成本。
发明内容
发明目的：本发明的目的是提供一种用于生长CLBO单晶的籽晶，本发明的第二目的是提供利用上述籽晶生长CLBO单晶的方法，以实现CLBO单晶的高质量、快速生长，从而提高晶体的利用率，降低晶体生长成本。
技术方案：本发明提供的一种用于生长CLBO单晶的籽晶，所述籽晶底部为尖端点状结构。
作为优选，所述籽晶下端为尖端点状结构。
作为进一步优选，所述籽晶全长为8-35mm；其上部柱状结构边长为2-9mm，下部尖端结构长为5-20mm、锥角为15-75°、顶点直径为2mm以下。
作为另一种优选，所述籽晶底部的点状结构通过切割、打磨制成。
本发明还提供了上述籽晶在硼酸铯锂单晶的生长中的应用。
所述应用，具体包括以下步骤：硼酸铯锂原料加热充分熔融后，缓慢降温至饱和点，将籽晶底部点状结构浸入熔融的硼酸铯锂中，旋转籽晶，通过控制生长时间和生长温度，生长出硼酸铯锂单晶。
有益效果：本发明提供的籽晶结构简单、制作方法简单、成本低廉，通过底部尖端点状结构，在晶体生长时，籽晶与熔融液面的接触面积小，使引入籽晶时的热场变动小，籽晶质量对晶体的质量影响小，晶体生长速度快、成功率高，生长好的晶体形状规则、缺陷少、质量好，生长好的晶体的切割加工难度小，利用率高。
附图说明：
图1为籽晶的结构示意图，其中，(a)为现有的籽晶结构示意图，(b)为本发明的籽晶结构示意图。
图2为生长晶体时，本发明的籽晶与熔融液面接触状况示意图。
图3为沿c方向籽晶生长的晶体结构示意图，其中(a)和(b)分别为现有技术和本发明的籽晶所生长的晶体结构示意图。
图4为c方向籽晶生长的晶体图。
图5为（001）面晶体切片在200-2800nm范围的透过光谱图。
图6为沿a方向籽晶生长的晶体结构示意图，其中(a)的为现有技术的籽晶所生长的晶体结构示意图，(b)为本发明的籽晶所生长的晶体结构示意图。
图7为a方向籽晶生长的晶体图。
具体实施方式
根据下述实施例，可以更好地理解本发明。然而，本领域的技术人员容易理解，实施例所描述的具体的工艺流程及其结果仅用于说明本发明，而不应当也不会限制权利要求书中所详细描述的本发明。
实施例1
用于生长硼酸铯锂单晶的籽晶，见图1（b），其全长为20mm，其上部柱状结构边长为7mm，下部为长10mm、锥角30°、顶点直径1mm的圆锥体；可选地，其上部柱状结构尺寸、下部尖端结构尺寸也可以根据需要合理设置，优选地，其全长为8-35mm，上部柱状结构边长为2-9mm，下部尖端结构长为5-20mm、锥角为15-75°、顶点直径为2mm以下。
上述实施例应理解为仅用于说明本发明而不用于限制本发明的保护范围。在阅读了本发明记载的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等效变化和修饰同样落入本发明权利要求所限定的范围，只要是该籽晶底部为点状结构均可以达到本发明的目的。
上述籽晶底部的点状结构通过切割、打磨制成。
实施例2
将上述籽晶应用于硼酸铯锂单晶的生长中，见图2至图5，包括以下步骤：
将高纯度的硼酸铯锂原料填充在晶体生长炉中的铂金坩埚里，升温至900℃保持一定时间确保原料充分融化，随后缓慢降温至饱和点，降温速率为10-15℃/小时，将底部点状结构的籽晶缓慢引入坩埚，籽晶方向为[100]，使之尖端部分与液面接触（图2），随后以30转/分钟的转速转动籽晶杆，运用顶部籽晶法生长硼酸铯锂单晶，生长完成后，将晶体从溶液中缓慢提出（图3b），生长完成的硼酸铯锂单晶照片如图4所示，晶体质量好，缺陷少，（001）面晶体在200-2800nm范围的透过光谱如图5所示。
实施例3
将上述籽晶应用于硼酸铯锂单晶的生长中，见图6和图7，与实施例2基本相同，不同之处仅在于：籽晶方向为[001]（图6）。制得的硼酸铯锂单晶质量好、缺陷少，如图7所示。

Claims (5)

1.一种用于生长硼酸铯锂单晶的籽晶在硼酸铯锂单晶的生长中的应用，其特征在于：所述籽晶底部为点状结构；硼酸铯锂原料加热熔融后，缓慢降温至饱和点，将籽晶底部点状结构浸入熔融的硼酸铯锂原料中，旋转籽晶，即在籽晶底部点状结构上生长出硼酸铯锂单晶。
2.根据权利要求1所述的一种用于生长硼酸铯锂单晶的籽晶在硼酸铯锂单晶的生长中的应用，其特征在于：所述籽晶下部为锥形结构。
3.根据权利要求2所述的一种用于生长硼酸铯锂单晶的籽晶在硼酸铯锂单晶的生长中的应用，其特征在于：所述籽晶上部为柱状结构。
4.根据权利要求3所述的一种用于生长硼酸铯锂单晶的籽晶在硼酸铯锂单晶的生长中的应用，其特征在于：所述籽晶全长为8-35mm；其上部柱状结构边长为2-9mm，下部锥形结构长为5-20mm、锥角为15-75°、顶点直径为2mm以下。
5.根据权利要求1所述的一种用于生长硼酸铯锂单晶的籽晶在硼酸铯锂单晶的生长中的应用，其特征在于：所述籽晶底部的点状结构通过切割、打磨制成。
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