CN103911662A - 硅酸镓镧压电晶体的制造方法及其制品 - Google Patents

Abstract

本发明涉及硅酸镓镧压电晶体的制造方法及其制品，所述方法采用坩埚提拉法生长晶体，包括：在接种工序中，将原料加热至熔化并在高于熔化温度80℃～140℃下保温使熔体稳定，并将籽晶在高于熔化温度10℃～30℃下接触熔体；旋转籽晶并开始提拉生长晶体，其中包括缩颈工序、扩肩工序、等径工序和收尾工序；以及在原位退火工序中，提拉晶体使晶体脱离熔体后保持位置不变并旋转晶体、以10～30℃/h的速率使熔体温度降至1200～1400℃，保持10～30h后以10～30℃/h的速率降至室温。

Description

硅酸镓镧压电晶体的制造方法及其制品

技术领域

本发明涉及一种大尺寸高质量LGS晶体生长技术，属于晶体生长技术领域。

背景技术

在外力的作用下有些材料发生形变时，在它的某些相对应的面上会产生异号电荷，这种没有电场作用，由于材料本身的形变产生的极化现象称为正压电效应，此类材料也就被称为压电材料。压电材料是制作压电器件的关键材料，主要用于制作滤波器、振荡器、驱动器、声学传感器、力传感器、加速度传感器以及生物传感器等电子器件，广泛的应用于电子、激光、超声、通讯、导航、航空航天、传感技术等国明经济的各个领域。

压电材料主要包括压电晶体、压电陶瓷和压电聚合物三大类。相对于其它两种压电材料，压电晶体材料在性能及其稳定性上有明显的优势。目前广泛用的压电晶体材料有：α-石英、铌酸锂、钽酸锂、四硼酸锂、铌镁酸铅和硅酸镓镧类新型压电晶体等。由于硅酸镓镧类新型压电晶体与其他压电晶体相比，具有一系列突出的优点，成为了压电晶体领域近20年来的研究热点和重点。

硅酸镓镧压电晶体（英文：langasite，化学式：La₃Ga₅SiO₁₄，以下简写为：LGS）属于三方晶系，32点群，P321空间群。该晶体具有2～3倍于石英的机电耦合系数、良好的温度稳定性，能够满足宽频带SAW（声表面波）器件的要求，而且其SAW传输速率低，有利于器件小型化，该晶体被看作是用于新一代移动通信系统制作SAW器件的重要备选材料，现已被国际电工协会（IEC）列为声表面波用晶体材料之一。另外由于其优异的压电性能，还可用于生物传感器，如：微天平等等。同时，LGS晶体室温至熔点1476℃无相变，其使用温度可高达900℃，高温下显示出优异的压电性能，这使得该晶体在制作高温压电器件方面成为重要的备选材料。利用LGS晶体的制作的高温压力传感器，可用于制作航天器、飞机和汽车等的发动机传感器，监测发动机内部压力，为发动机研究提供必要的数据。目前，此类型的传感器在国外已经用于发动机的研究。

有关LGS晶体压电应用的研究工作以国外为主，俄罗斯Fomos公司和日本三菱电子材料与器件公司已能够提供4英寸的LGS晶体，并在第三代移动通信设备SAW滤波器基片获得批量应用；著名滤波器和传感器制造商美国某公司已开始LGS晶体传感器器件的商业化生产。美国和日本的科学家申请了多项相关材料和器件的专利。国内关于LGS系列晶体的研究工作起步较晚，主要研究单位有：中国科学院上海硅酸盐研究所、中电集团第26研究所、山东大学等。特别是中国科学院上海硅酸盐研究所经过近10年的潜心研究，攻克了大尺寸高质量的LGS晶体生长技术，把国内LGS晶体生长水平提高到了与国外相当的水平。

目前，LGS晶体的发展趋势是改善晶体性能均一性，增大晶体尺寸。由于硅酸镓镧晶体在结构上是无序的，其晶体性能均一性存在一定的问题，为满足大批量器件的生产需求，晶体使用方对硅酸镓镧晶体的性能均一性有较高的要求，这就要求晶体生产方在晶体生长过程中进一步改善晶体性能均一性。本专利的内容正是以提高晶体性能均一性为目标，可实现提拉法生长高质量（压电系数d₁₁离散度小于±5%，频率厚度常数离散度小于±2%，X射线双晶衍射线FWHM小于30″）和大尺寸（大于Φ80mm×80mm）LGS晶体。

发明内容

本发明的目的之一是解决提拉法生长高质量大尺寸LGS晶体的性能均一性问题，提供一种适用于提拉法生长高性能均一性的大尺寸LGS晶体的晶体生长方法。本发明的方法也可以应用于其他硅酸镓镧类晶体，如：钽酸镓镧（Langatate，化学式：La₃Ga_5.5Ta_0.5O₁₄，简写成LGT）、铌酸镓镧（Langanate，化学式：La₃Ga_5.5Nb_0.5O₁₄，简写成LGN）。

在此，本发明提供一种LGS晶体的制备方法，所述方法采用坩埚提拉法生长晶体，并且，在接种工序中，将原料加热至熔化并在高于熔化温度80℃～140℃下保温使熔体稳定，并将籽晶在高于熔化温度10℃～30℃下接触熔体；旋转籽晶并开始提拉生长晶体，其中，在缩颈工序中，控制提拉高度为3～6mm并使生长出的晶体直径为Φ4～6mm；在扩肩工序中，控制提拉高度为20～40mm并使晶体的直径从Φ4～6mm扩大到Φ75～85mm；在等径工序中，控制提拉高度为75～85mm并使晶体直径控制在Φ75～85mm；收尾工序，控制提拉高度为20～30mm并使晶体直径从Φ80±2mm缩小到Φ18～22mm；以及，在原位退火工序中，提拉晶体使晶体脱离熔体后保持位置不变并旋转晶体、以10～30℃/h的速率使熔体温度降至1200～1400℃，保持10～30h后以10～30℃/h的速率降至室温。其中LGS晶体的熔点大约1470℃。

高于熔化温度80℃～140℃下保温使熔体稳定，其保温时间可以为5～10小时。优选地在高于熔化温度100℃～110℃下保温8小时。所述的高于熔化温度10℃～30℃，优选20℃。

提拉法（Czochralski method，简称称CZ法）是一种获得晶体的方法，是将生长原料加入坩埚中，在一定的生长条件下通过加热使原料熔化，再通过接种、缩颈、扩肩、等径、收尾和退火等生长工艺，最终获得晶体。本发明的方法优化了晶体生长工艺条件，可以制备具有大尺寸高质量的LGS晶体。

本发明的方法中，晶体生长气氛优选为氮气与氧气的混合气体，其中氧气与氮气的体积比优选为0.5～3%；更优选为1～2%。

所述坩埚优选选用铱金加工而成。坩埚形状优选为：直径Φ130mm×130mm～Φ150mm×150mm，更优选Φ140mm×140mm。Φ130mm坩埚底圆度优选为R65～R130，更优选R75～R85。Φ140mm坩埚底圆度优选为R70～R135，更优选R80～R90。Φ150mm坩埚底圆度优选为R75～R140，更优选R90～R100。关于坩埚内温度可以选用梯度温度。优选采用径向温度梯度范围是3～10℃/cm，轴向温度梯度范围是10～50℃/cm；更优选地径向温度梯度范围是5～6℃/cm，轴向温度梯度范围是35～45℃/cm。所述径向温度梯度和轴向温度梯度均可通过调节保湿材料的厚度来实现。

关于生长原料，本发明优选采用纯度为99.99%的La元素、Ga元素、Si元素的化合物，按照LGS晶体的化学计量数配制而成，经过混合、压块和固相合成工艺得到所述多晶LGS的生长原料。所述的La元素的化合物可以选用La的氧化物、碳酸盐或硝酸盐，其中优选氧化物La₂O₃；所述的Ga元素的化合物优选Ga₂O₃；所述的Ga元素的化合物优选SiO₂。所述的固相合成指将压块的原料在1000～1300℃马弗炉中烧结10～30h，其中烧结温度优选1200℃，烧结时间优选20h。

在本发明的方法中，关于籽晶或晶体的旋转速度范围可以为18～30rpm。此外，关于各工序中，优选地，

在开始提拉生长时以0.5～3mm/h的速度提拉（更优选地以1～1.5mm/h的速度提拉）；

在缩颈工序中升高提拉速度至3～5mm/h（更优选为4mm/h）、并以接种温度为基准以1～5℃/h的速率将熔体温度升高4～8℃（更优选为5～6℃）；

在护肩工序中使提拉速度降至0.5～2mm/h（更优选为1mm/h）、并以0.5～3℃/h（更优选为1～2℃/h）的速率降低熔体温度，直至晶体的直径扩大到Φ75～85mm；

在等径工序中保持提拉速度为0.5～2mm/h（更优选为1mm/h）、并以-3～3℃/h的速率调节熔体温度使晶体直径控制在Φ75～85mm；

在收尾工序中再次升高提拉速度至3～5mm/h（更优选为4mm/h）、并以1～3℃/h（更优选为2℃/h）的升温速率升高熔体温度使晶体直径从Φ75～85mm缩小到约Φ18～22mm。

在原位退火工序中优选地，以40～80mm/min的提拉速度（更优选为60mm/min的提拉速度）提拉晶体使晶体脱离熔体后保持位置不变，并以5～10rpm（更优选为6～8rpm）的旋转速度旋转晶体、以10～30℃/h（更优选20～25℃/h）的速率使熔体温度降至1200～1400℃（更优选1300℃），保持10～30h（更优选20h）后以10～30℃/h（更优选15～20℃/h）的速率降至室温。

此外，在扩肩和等径工序中，籽晶或晶体的旋转速度范围优选为18～27rpm。其中在扩肩工序中，优选旋转速度为27～25rpm均匀降低至20～18rpm；而在等径工序中优选旋转速度为18～20rpm均匀升高至23～25rpm，并且在后续的收尾工序中保持转速为23～25rpm。

本发明的方法可制备高性能均一性的大尺寸LGS晶体。旨在通过生长条件和生长工艺的优化，解决提拉法生长高质量大尺寸LGS晶体的性能均一性问题。包括晶体生长温度梯度和坩埚的选择，扩肩、等径和原位退火等工艺的控制，以及提拉速度和转速的控制。生长的LGS晶体可以保证LGS晶体以平界面或者微凸的界面生长，得到的LGS晶体完全透明、无包裹体、开裂等宏观缺陷、在20mW的绿光激光器照射下基本无光路，并具备以下特点：（1）晶体性能均一性高：压电系数d₁₁离散度小于±5%，频率厚度常数离散度小于±2%，X射线双晶衍射线FWHM小于30″；（2）尺寸大于Φ80mm×80mm；（3）晶体应力小，加工不易开裂。

附图说明

图1为本发明方法生长大尺寸高质量LGS晶体的示意图；

其中：

1为保温材料（底座）；

2为坩埚；

3为LGS晶体；

4为籽晶；

5为籽晶杆；

6为保温材料；

7为保温材料（盖板）；

图2为本发明的高质量LGS晶体的频率厚度常数测试结果图；

图3为本发明的高质量LGS晶体的14×14mm晶片的X射线双晶衍射线半峰全宽（FWHM）分布图。

具体实施方式

下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不限制本发明的范围。下列实施例中未注明具体条件的实验方法，通常按照常规条件，或按照制造厂商所建议的条件进行。

本发明的目的是着重解决提拉法生长高质量大尺寸LGS晶体的性能均一性问题，提供一种适用于提拉法生长高性能均一性的大尺寸LGS晶体的晶体生长方法。本发明的方法也可以应用于其他硅酸镓镧类晶体，如：钽酸镓镧（Langatate，化学式：La₃Ga_5.5Ta_0.5O₁₄，简写成LGT）、铌酸镓镧（Langanate，化学式：La₃Ga_5.5Nb_0.5O₁x，简写成LGN）。

所述的提拉法（Czochralski method，简称CZ法）是一种获得大尺寸晶体的方法。其基本原理是将生长原料加入坩埚中，在一定的生长条件下通过加热使原料熔化，再通过接种、缩颈、扩肩、等径、收尾和退火等生长工艺，最终获得晶体。

本发明的提拉法通过特定的工艺条件可制备高质量大尺寸LGS晶体。高质量指：压电系数d₁₁离散度小于±5%，频率厚度常数离散度小于±2%，X射线双晶衍射线FWHM小于30″；大尺寸指：尺寸大于Φ80mm×80mm。

本发明的高质量大尺寸LGS晶体生长方法涉及生长条件和生长工艺两部分。

关于生长条件包括：生长气氛、温度梯度、坩埚和生长原料。生长气氛指：氮气与0.5～3%（体积比）氧气的混合气体，优选氮气与1～2%（体积比）氧气的混合气体。温度梯度包括径向温度梯度和轴向温度梯度。其中径向温度梯度通过调节图1中1和6保温材料的厚度来实现，范围是3～10℃/cm，优选5～6℃/cm；轴向温度梯度通过调节图1中7保温材料的厚度来实现，范围是10～50℃/cm，优选35～45℃/cm。坩埚指由铱金加工而成，形状如图1中2所示。坩埚形状为：直径Φ130mm×130mm～Φ150mm×150mm，优选Φ140mm×140mm；Φ130mm坩埚底圆度为R65～R130，优选R75～R85；Φ140mm坩埚底圆度为R70～R135，优选R80～R90；Φ150mm坩埚底圆度为R75～R140，优选R90～R100。

关于生长原料指将纯度为99.99%的La元素、Ga元素、Si元素的化合物按照LGS晶体的化学计量数配制而成，经过混合、压块和固相合成工艺得到多晶LGS原料。La元素的化合物可以选用La的氧化物、碳酸盐或硝酸盐，其中优选氧化物La₂O₃；Ga元素的化合物优选选用Ga₂O₃；Ga元素的化合物优选选用SiO₂。固相合成指将压块的原料在1000～1300℃马弗炉中烧结10～30h，其中烧结温度优选1200℃，烧结时间优选20h。

生长工艺包括：接种、缩颈、扩肩、等径、收尾和原位退火。

接种工艺指在前述的生长条件下，将坩埚中的原料加热至熔化，再在高于熔化温度80℃～140℃下保温5～10小时使熔体稳定，然后采用LGS同质籽晶在高于熔化温度10℃～30℃左右下接触到熔体，并开始以20～30rpm的速度旋转籽晶。所述的熔化温度为LGS晶体的熔点，大约1470℃；所述的高于熔化温度80℃～140℃下保温5～10小时，优选高于熔化温度100℃～110℃下保温8小时；所述的高于熔化温度10℃～30℃左右下接触到熔体，优选20℃；20～30rpm的速度旋转籽晶，优选24～27rpm的速度旋转籽晶。

缩颈工艺指在前述的接种工艺基础上，通过快速提拉和升温使生长出的晶体直径控制在Φ4～6mm，提拉高度为3～6mm。所述的快速提拉指提拉速度为3～5mm/h，优选4mm/h；所述的升温是指以接种温度为基准以1～5℃/h的速率升高温度4～8℃，优选5～6℃。

扩肩工艺指在前述的缩颈工艺基础上，通过降温使晶体的直径从Φ4～6mm经过提拉20～40mm扩大到约Φ80mm，并保持晶体的提拉速度为0.5～2mm/h，旋转速度为18～27rpm。所述的降温指以上述的缩颈工艺温度为基准，以0.5～3℃/h的速率降低熔体温度，直至晶体的直径扩大到Φ80mm，其中优选的降温速率为1～2℃/h；所述的晶体提拉速度为0.5～2mm/h，其中优选提拉速度为1mm/h；所述的旋转速度为18～27rpm，其中优选旋转速度为27～25rpm均匀降低至20～18rpm。

等径工艺指在前述的扩肩工艺基础上，以-3～3℃/h的速率调节熔体温度使晶体直径控制在Φ80±2mm，提拉80mm，同时并保持晶体的提拉速度为0.5～2mm/h，旋转速度为18～27rpm。所述的晶体的提拉速度为0.5～2mm/h，其中优选提拉速度为1mm/h；所述的旋转速度为18～27rpm，其中优选旋转速度为18～20rpm均匀升高至23～25rpm。

收尾工艺指在前述的等径工艺基础上，通过快速提拉和升温使晶体直径从Φ80±2mm经过提拉20～30mm缩小到约Φ20mm，并保持转速为23～25rpm。所述的快速提拉指提拉速度为3～5mm/h，优选4mm/h；所述的升温是指以升温速率为1～3℃/h，其中优选2℃/h。

原位退火工艺指在前述的收尾工艺基础上，通过快速提拉使晶体脱离熔体，然后保持晶体位置不变和5～10rpm的旋转速度，以10～30℃/h的速率使熔体温度降至1200～1400℃，保持10～30h后以10～30℃/h的速率降至室温。上述的快速提拉指提拉速度为40～80mm/min，优选60mm/min；上述的保持晶体5～10rpm的旋转速度，优选6～8rpm；上述的以10～30℃/h的速率使熔体温度降至1200～1400℃，保持10～30h后以10～30℃/h的速率降至室温，优选以20～25℃/h的速率使熔体温度降至1300℃，保持20h后以15～20℃/h的速率降至室温。

使用本发明的生长技术生长LGS晶体可以保证LGS晶体以微凸的界面生长，得到的LGS晶体完全透明、无包裹体、开裂等宏观缺陷、在20mW的绿光激光器照射下基本无光路，具有以下特点：（1）晶体性能均一性高：压电系数d11离散度小于±5%，频率厚度常数离散度小于±2%，X射线双晶衍射线FWHM小于30″；（2）尺寸大于Φ80mm×80mm；（3）晶体应力小，加工不易开裂。

以下更详细地例举示例实施例。

实施例1

（1）采用纯度为99.99%的La₂O₃、Ga₂O₃、SiO₂作为原料，按La:Ga:Si=3:5:2配料，经过混合，压块，烧结成多晶LGS原料，然后填入到Φ140mm铱金坩埚（坩埚底圆度为R80）内，将坩埚放入晶体生长提拉炉的炉腔中，调节图1中1和保温材料6的厚度使径向温度梯度为5～6℃/cm，调节图1中保温材料7的厚度使轴向温度梯度为35～45℃/cm，保护气氛采用N₂+1%O₂（体积比）；

（2）加热升温直至多晶LGS原料熔化，再在高于熔化温度100℃下保温8小时使熔体稳定，然后采用LGS同质籽晶在高于熔化温度20℃左右下接触到熔体，并开始以1.5mm/h的速度提拉、25rpm的速度旋转籽晶，开始提拉生长；

（3）开始生长1h后将提拉速度改为4mm/h，提拉4mm，并在1h时间内均匀升高温度4℃，使晶体的直径为Φ4～6mm；

（4）将提拉速度从4mm/h改为1mm/h，并以1～2℃/h的降温速率降温，使晶体的直径从Φ4～6mm经过提拉30mm扩大到约Φ80mm，并在此过程中使晶体的转速从25rpm均匀降至18rpm；

（5）待晶体直径达到Φ80mm后，以-3～3℃/h的速率调节熔体温度使晶体直径控制在Φ80±2mm，提拉80mm，同时并保持晶体的提拉速度为1mm/h，旋转速度均匀从18rpm升高到23rpm；

（6）将提拉速度改为4mm/h，并以1～3℃/h的升温速率升温使晶体直径从Φ80±2mm经过提拉25mm缩小到约Φ20mm，并保持转速为23rpm；

（7）将提拉速度改为60mm/min，提拉晶体直至晶体脱离熔体，然后保持晶体位置不变，以8rpm的旋转速度和25℃/h的降温速率使熔体温度降至1300℃，保持20h后以15℃/h的速率降至室温，获得尺寸为Φ81×85mm的高质量LGS晶体；

（8）所得晶体的频率厚度常数测试结果如图2所示。结果表明其频率厚度常数离散度小于±2%。所得晶体的14×14mm晶片的X射线双晶衍射线半峰全宽（FWHM）测试结果如图3所示。由该图可知，其FWHM值的范围为0～40nm，平均值为24nm。以上结果表明本发明的LGS晶体的晶体性能均一性高。

实施例2

（1）采用纯度为99.99%的La₂O₃、Ga₂O₃、SiO₂作为原料，按La:Ga:Si=3:5:2配料，经过混合，压块，烧结成多晶LGS原料，然后填入到Φ150mm铱金坩埚（坩埚底圆度为R100）内，将坩埚放入晶体生长提拉炉的炉腔中，调节图1中1和6保温材料的厚度使径向温度梯度为4～7℃/cm，调节图1中7保温材料的厚度使轴向温度梯度为25～40℃/cm，保护气氛采用N₂+1.5%O₂（体积比）；

（2）加热升温直至多晶LGS原料熔化，再在高于熔化温度100℃下保温8小时使熔体稳定，然后采用LGS同质籽晶在高于熔化温度20℃左右下接触到熔体，并开始以1.5mm/h的速度提拉、26rpm的速度旋转籽晶，开始提拉生长；

（3）开始生长1h后将提拉速度改为4mm/h，提拉4mm，并在1h时间内均匀升高温度4℃，使晶体的直径为Φ4～6mm；

（4）待提拉4mm后，将提拉速度从4mm/h改为1mm/h，并以1～2℃/h的降温速率降温，使晶体的直径从Φ4～6mm经过提拉35mm扩大到约Φ80mm，并在此过程中使晶体的转速从26rpm均匀降至18rpm；

（5）待晶体直径达到Φ80mm后，以-3～3℃/h的速率调节熔体温度使晶体直径控制在Φ80±2mm，提拉100mm，同时并保持晶体的提拉速度为1mm/h，旋转速度均匀从18rpm升高到23rpm；

（6）将提拉速度改为4mm/h，通过1～3℃/h的升温速率升温使晶体直径从Φ80±2mm经过提拉25mm缩小到约Φ30mm，并保持转速为23rpm；

（7）将提拉速度改为70mm/min，提拉晶体直至晶体脱离熔体，然后保持晶体位置不变，以7rpm的旋转速度和30℃/h的速率使熔体温度降至1300℃，保持25h后以15℃/h的速率降至室温，获得尺寸为Φ79×82mm的高质量LGS晶体。

实施例3

（1）采用纯度为99.99%的La（NO₃）₃、Ga₂O₃、SiO₂作为原料，按La:Ga:Si=3:5:2配料，经过混合，压块，烧结成多晶LGS原料，然后填入到Φ140mm铱金坩埚（坩埚底圆度为R100）内，将坩埚放入晶体生长提拉炉的炉腔中，调节图1中1和6保温材料的厚度使径向温度梯度为5～7℃/cm，调节图1中7保温材料的厚度使轴向温度梯度为25～40℃/cm，保护气氛采用N₂+1.5%O₂（体积比）；

（2）加热升温直至多晶LGS原料熔化，再在高于熔化温度80℃下保温6小时使熔体稳定，然后采用LGS同质籽晶在高于熔化温度18℃左右下接触到熔体，并开始以1mm/h的速度提拉、26rpm的速度旋转籽晶，开始提拉生长；

（3）开始生长1h后将提拉速度改为5mm/h，提拉5mm，并在1h时间内均匀升高温度4℃，使晶体的直径为Φ4～6mm；

（4）待提拉5mm后，将提拉速度从5mm/h改为1.1mm/h，并以1～2℃/h的降温速率降温，使晶体的直径从Φ4～6mm经过提拉40mm扩大到约Φ80mm，并在此过程中使晶体的转速从26rpm均匀降至19rpm；

（5）待晶体直径达到Φ80mm后，以-3～3℃/h的速率调节熔体温度使晶体直径控制在Φ80±2mm，提拉90mm，同时并保持晶体的提拉速度为1.1mm/h，旋转速度均匀从19rpm升高到24rpm；

（6）将提拉速度改为4mm/h，通过1～3℃/h的升温速率升温使晶体直径从Φ80±2mm经过提拉28mm缩小到约Φ30mm，并保持转速为24rpm；

（7）将提拉速度改为70mm/min，提拉晶体直至晶体脱离熔体，然后保持晶体位置不变，以7rpm的旋转速度和25℃/h的降温速率使熔体温度降至1350℃，保持25h后以20℃/h的速率降至室温，获得Φ80×82mm高质量LGS晶体。

最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制本发明，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围中。

Claims (12)

1.一种硅酸镓镧压电晶体的制造方法，所述方法采用坩埚提拉法生长晶体，其特征在于，在接种工序中，将原料加热至熔化并在高于熔化温度80℃～140℃下保温使熔体稳定，并将籽晶在高于熔化温度10℃～30℃下接触熔体；

旋转籽晶并开始提拉生长晶体，其中，在缩颈工序中，控制提拉高度为3～6mm并使生长出的晶体直径为Φ4～6mm；在扩肩工序中，控制提拉高度为20～40mm并使晶体的直径从Φ4～6mm扩大到Φ75～85mm；在等径工序中，控制提拉高度为75～85mm并使晶体直径控制在Φ75～85mm；收尾工序，控制提拉高度为20～30mm并使晶体直径从Φ80±2mm缩小到Φ18～22mm；以及

在原位退火工序中，提拉晶体使晶体脱离熔体后保持位置不变并旋转晶体、以10～30℃/h的速率使熔体温度降至1200～1400 ℃，保持10～30h后以10～30℃/h的速率降至室温。

2.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于，晶体生长气氛为氮气与氧气的混合气体，其中氧气与氮气的体积比为0.5～3%。

3.根据权利要求1或2所述的制造方法，其特征在于，坩埚直径为Φ130mm×130mm～Φ150mm×150mm，坩埚底呈圆弧状。

4.根据权利要求1至3任一项所述的制造方法，其特征在于，坩埚内径向温度梯度范围是3～10℃/cm，轴向温度梯度范围是10～50℃/cm。

5.根据权利要求1至4任一项所述的制造方法，其特征在于，所述原料以纯度为99.99%的La元素、Ga元素、Si元素的化合物按照LGS晶体的化学计量比配制而成。

6.根据权利要求5所述的制造方法，其特征在于所述原料的配制包括将纯度为99.99%的La元素、Ga元素、Si元素的化合物混合、压块，并将压块的原料在1000～1300℃马弗炉中烧结10～30h。

7.根据权利要求1至6任一项所述的制造方法，其特征在于，

控制晶体的旋转速度为18～30rpm，并且

在开始提拉生长时以0.5～3mm/h的速度提拉； 

在缩颈工序中升高提拉速度至3～5mm/h、并以接种温度为基准以1～5℃/h的速率将熔体温度升高4～8℃；

在护肩工序中使提拉速度降至0.5～2mm/h、并以0.5～3℃/h的速率降低熔体温度，直至晶体的直径扩大到Φ75～85mm；

在等径工序中保持提拉速度为0.5～2mm/h、并以-3～3℃/h的速率调节熔体温度使晶体直径控制在Φ75～85mm；

在收尾工序中再次升高提拉速度至3～5mm/h、并以1～3℃/h的升温速率升高熔体温度使晶体直径从Φ75～85mm缩小到约Φ18～22mm。

8.根据权利要求1至7任一项所述的制造方法，其特征在于，

在原位退火工序中，以40～80mm/min的提拉速度提拉晶体使晶体脱离熔体后保持位置不变，并以5～10rpm的旋转速度旋转晶体、以10～30℃/h的速率使熔体温度降至1200～1400℃，保持10～30h后以10～30℃/h的速率降至室温。

9.根据权利要求7或8所述的制备方法，其特征在于在护肩工序中使所述旋转速度为27～25 rpm均匀降低至20～18rpm。

10.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于在等径工序中使所述旋转速度为18～20 rpm均匀升高至23～25rpm，并在收尾工序中保持该23～25rpm的转速。

11.根据权利要求1至10中任一项所述的方法制备的硅酸镓镧压电晶体。

12.根据权利要求11所述的硅酸镓镧压电晶体，其特征在于其尺寸大于Φ80mm×80mm。