CN108103573B - 5英寸硼酸氧钙钇非线性光学晶体制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及5英寸硼酸氧钙钇非线性光学晶体制备方法，包括：籽晶在高于晶体生长原料熔化温度5℃～20℃下接触到晶体生长原料熔体；以2～4mm/h的提拉速度、18～24rpm的旋转速度提拉籽晶，并升温，使提拉高度为3～6mm；以0.5～1.5mm/h的提拉速度、14～24rpm的旋转速度提拉晶体，并降温；以0.5～1.5mm/h的提拉速度、14～24rpm的旋转速度提拉晶体；以2～5mm/h的提拉速度、20～24rpm的旋转速度提拉晶体，并升温；以40～80mm/min的提拉速度、5～10rpm的旋转速度提拉晶体使其脱离熔体，然后降至室温。

Description

5英寸硼酸氧钙钇非线性光学晶体制备方法

技术领域

本发明涉及一种5英寸缺陷少、不开裂的硼酸氧钙钇(YCOB)非线性光学晶体，更具体地说，本发明涉及一种高功率激光用YCOB晶体及其制备方法，属于晶体生长技术领域。

背景技术

非线性光学晶体是对于激光强电场显示二次以上非线性光学效应的晶体，是一种功能材料，广泛应用于激光波长转化和光开关等领域。由于它们的特殊重要性，非线性光学晶体已成为晶体材料基础上发展起来和激光技术相关的新型交叉学科。自从十九世纪六十年代第一台激光器发明以来，基于非线性光学晶体制作的各种不同的谐波发生器、和频及差频发生器以及光参量振荡器等已经商业化应用，且已经渗透到我们每个人的生活中。

超强超短激光脉冲可以为人类提供了前所未有的全新实验手段与极端物理条件，可以开启高能量密度物理研究新篇章，具有前瞻性、基础性和战略性，是世界各科技强国都想抢占的科技制高点。在目前的技术条件下，实现超强超短激光脉冲只有两种技术。一是采用基于钕玻璃或者钛宝石晶体的啁啾脉冲放大技术(CPA)；二是采用基于非线性光学晶体的光参量啁啾脉冲放大技术(OPCPA)；或者两者相结合的技术。

OPCPA技术是在CPA技术的基础上发展而来，具有波长可调、信噪比高等明显优势，是研究的重点。其技术核心是要有大口径高性能的非线性光学晶体。目前，常用的非线性光学晶体主要有：磷酸二氢钾(KH₂PO₄，KDP)、β相偏硼酸钡(β-BaB₂O₄，BBO)、三硼酸锂(LiB₃O₅，LBO)、和硼酸氧钙钇(YCa₄OB₃O₉，YCOB)等四种。这几种材料各有优缺点，LBO和BBO有比较高的非线性光学效应、高的抗光损伤阈值，但是由于都采用助熔剂法生长，生长周期需要数月，且难于获得大尺寸晶体。KDP晶体虽然具有大的可使用口径，但它的有效非线性系数较小，并且还具有较高的红外光学吸收。除此之外，上述三种晶体在空气中会发生潮解，需要防潮，不利于使用和小型化。相比之下，YCOB晶体有着和LBO、BBO相当的非线性光学系数、抗光损伤阈值和良好的机械性能，且YCOB不潮解，可以采用提拉法或者下降法生长晶体，能够在短期内生长出可用口径的晶体。综上可知，YCOB是综合性能最为优异的非线性光学材料，是超快超强激光系统中的最佳候选材料。

关于YCOB晶体制备和应用研究工作以国外为主，美国CPI公司能够提供3英寸晶体，美国利弗莫尔国家实验室和田纳西大学的强激光系统中都使用了其晶体产品。国内，主要研究机构有中国科学院上海硅酸盐研究所和山东大学，都致力于制备大口径YCOB晶体，最大晶体尺寸达到5英寸。但是由于大尺寸YCOB晶体制备难度非常高，容易产生包裹体和开裂等缺陷，可使用的口径非常小，不能满足超强超短激光脉冲应用需求。

发明内容

本发明的目的是解决提拉法制备的5英寸YCOB晶体存在缺陷多和开裂的难题，提供一种适用于高功率激光用的缺陷少、不开裂的5英寸YCOB晶体及其制备方法。

一方面，本发明提供一种提拉法制备5英寸硼酸氧钙钇晶体的生长方法，包括以下步骤：

(a)接种：籽晶在高于晶体生长原料熔化温度5℃～20℃下接触到晶体生长原料熔体；

(b)缩颈：以2～4mm/h的提拉速度、18～24rpm的旋转速度提拉籽晶，并升温，使生长出的晶体直径控制在Φ6～10mm，提拉高度为3～6mm；

(c)扩肩：以0.5～1.5mm/h的提拉速度、14～24rpm的旋转速度提拉晶体，并降温，使晶体的直径从Φ6～10mm经过提拉40～60mm扩大到约Φ125～130mm；

(d)等径：以0.5～1.5mm/h的提拉速度、14～24rpm的旋转速度提拉晶体，使晶体直径控制在Φ125～130mm，并提拉125～135mm；

(e)收尾：以2～5mm/h的提拉速度、20～24rpm的旋转速度提拉晶体，并升温，使晶体直径从Φ125mm～130mm经过提拉20～40mm缩小到Φ20mm～30mm；

(f)原位退火：以40～80mm/min的提拉速度、5～10rpm的旋转速度提拉晶体使其脱离熔体，然后保持晶体位置不变和5～10rpm的旋转速度，降至室温。

本发明通过晶体生长工艺参数的控制，尤其是提拉速度和转速的控制，可制备出缺陷少、不开裂的5英寸YCOB晶体。本发明中，“5英寸”是指晶体尺寸大于Φ125mm×125mm。

较佳地，步骤(a)之前，将晶体生长原料加热至熔化，再在高于熔化温度60℃～100℃下保温5～10小时。

较佳地，步骤(b)中，所述升温是以1～5℃/h的速率升高温度4～8℃，优选5～6℃。

较佳地，步骤(c)中，降温速率为0.5～3℃/h，优选为1～2℃/h；优选地，旋转速度为24～22rpm均匀降低至18～14rpm。

较佳地，步骤(d)中，以-3～3℃/h的速率调节熔体温度；优选地，旋转速度为18～14rpm均匀升高至16～20rpm。

较佳地，步骤(e)中，升温速率为1～5℃/h，优选3℃/h。

较佳地，步骤(f)中，以10～30℃/h的速率使熔体温度降至1200～1430℃，保持10～30h后以10～30℃/h的速率降至室温。

较佳地，所述晶体生长原料通过如下方法制备：将Y元素、Ca元素、B元素的化合物按照硼酸氧钙钇晶体的化学计量比混合，额外添加质量分数为0.2～2％的B元素化合物，压块，在1100～1350℃烧结10～30h得到晶体生长原料。

较佳地，生长气氛为氮气与0.5～3％体积比氧气的混合气体。

较佳地，温度梯度为：径向温度梯度范围是3～10℃/cm，轴向温度梯度范围是10～40℃/cm。

较佳地，坩埚尺寸为：直径Φ190mm×190mm～Φ240mm×240mm，坩埚底呈圆弧状。

本发明还提供由上述生长方法生长的5英寸硼酸氧钙钇晶体。

本发明中，生长的YCOB晶体可以以平界面或者微凸的界面生长，本发明得到的YCOB晶体完全透明、无开裂等宏观缺陷、在20mW的绿光激光器照射下有少量甚至没有散射颗粒，并具备以下特点：(1)晶体性能高：X射线双晶衍射线FWHM小于50″；(2)尺寸大于Φ125mm×125mm；(3)晶体应力小，不开裂。本发明的5英寸硼酸氧钙钇晶体适用于高功率激光用，能够满足超强超短激光脉冲应用需求。

附图说明

图1为本发明中生长5英寸少缺陷、不开裂YCOB晶体的装置示意图；

其中：

1为保温材料(底座)；

2为坩埚；

3为YCOB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为本发明一个示例中生长的YCOB晶体的照片；

图3本发明一个示例中生长的YCOB晶体的X射线双晶衍射线半峰全宽(FWHM)测试结果；

图4为本发明另一示例中生长的YCOB晶体的照片；

图5本发明另一示例中生长的YCOB晶体的X射线双晶衍射线半峰全宽(FWHM)测试结果。

具体实施方式

以下结合附图和下述实施方式进一步说明本发明，应理解，附图及下述实施方式仅用于说明本发明，而非限制本发明。

本发明的目的是着重解决提拉法生长5英寸YCOB晶体存在缺陷多、易开裂的难题，提供一种适用于提拉法生长5英寸少缺陷、不开裂的YCOB晶体的制备方法。

提拉法(Czochralski method，简称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5英寸少缺陷、不开裂的YCOB晶体。

本发明的提拉法通过特定的工艺条件可制备5英寸少缺陷、不开裂的YCOB晶体的生长技术。少缺陷指在20mW的绿光激光器照射下有少量甚至没有散射颗粒；不开裂指晶体完整没有任何裂纹；5英寸指晶体尺寸大于Φ125mm×125mm。

图1示出本发明中生长5英寸少缺陷、不开裂YCOB晶体的装置示意图。如图1所示，该生长装置包括由保温材料1、6、7围成的腔体，这些保温材料1、6、7可用于构筑温场(温度梯度)。在腔体底部设有坩埚2，坩埚2用于盛放晶体生长原料。在坩埚上方设置有籽晶杆5。籽晶杆5可提拉和旋转。在籽晶杆5梢端部装有籽晶4，用于生长YCOB晶体3。

保温材料1、6、7可为氧化铝或者氧化锆制品等常用保温材料。温度梯度包括径向温度梯度和轴向温度梯度，其可通过调节保温材料的厚度来实现。例如，其中径向温度梯度通过调节保温材料1、6的厚度来实现。径向温度梯度可为3～10℃/cm，优选4～6℃/cm。轴向温度梯度可通过调节保温材料7的厚度来实现。轴向温度梯度可为10～40℃/cm，优选30～35℃/cm。

坩埚2可由铱金加工而成。坩埚2的尺寸可为：直径Φ190mm×190mm～Φ240mm×240mm，优选Φ200mm×200mm。坩埚2的底部可为圆弧状凸起，这样可以增加熔体流动，使熔体混合更加充分。例如，Φ190mm坩埚底圆度可为R115～R235，优选R150～R200。Φ200mm坩埚底圆度可为R125～R260，优选R170～R200。Φ220mm坩埚底圆度可为R125～R300，优选R170～R220。Φ240mm坩埚底圆度可为R130～R370，优选R200～R250。

生长YCOB晶体时，生长气氛可为氮气与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。

晶体生长原料可为YCOB多晶原料。一个示例中，晶体生长原料通过如下方法制备：将Y元素、Ca元素、B元素的化合物，按照YCOB晶体的化学计量数配制，并额外添加质量分数为0.2～2％的B元素化合物，经过混合、压块和固相合成工艺得到多晶YCOB的生长原料。通过额外添加质量分数为0.2～2％的B元素化合物，可以补充原料合成和生长过程中的挥发，从而保证原料配比准确。Y元素、Ca元素、B元素的化合物的纯度可为99.99％以上。Y元素的化合物可以选用Y的氧化物，其中优选氧化物Y₂O₃。Ca元素的化合物优选氧化物或者碳酸盐，其中优选碳酸盐CaCO₃。B元素的化合物优选氧化物或者硼酸，其中优选硼酸H₃BO₃。固相合成时，烧结温度可为1100～1350℃，优选1250℃。烧结时间可为10～30h，优选20h。

本发明一实施方式中，生长工艺包括：接种、缩颈、扩肩、等径、收尾和原位退火。以下，作为示例，详细说明生长工艺。

首先，将晶体生长原料装入坩埚中，加热至熔化。再在高于熔化温度60℃～100℃(优选80℃～90℃)下保温5～10小时(优选8小时)使熔体稳定。所述的熔化温度为YCOB晶体的熔点，大约1510℃。

然后，进行接种。一个示例中，采用b向YCOB籽晶在高于熔化温度5℃～20℃左右(优选10℃或15℃)下接触到熔体，并开始提拉籽晶且旋转籽晶。籽晶旋转速度可为22～24rpm，优选23～24rpm。提拉速度可为0.5～2mm/h，优选1～1.5mm/h。

接种后，进行缩颈，使生长出的晶体直径控制在Φ6～10mm。缩颈过程中，提拉高度可为3～6mm。提拉速度可为2～4mm/h，优选3mm/h。旋转速度可为18～24rpm，优选22～24rpm。缩颈过程中，优选适当提高熔体温度，例如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℃。

缩颈后，进行扩肩，使晶体的直径从Φ6～10mm扩大到约Φ125～130mm。提拉高度可为40～60mm。晶体的提拉速度优选为较快，例如可为0.5～1.5mm/h，优选为0.8mm/h。旋转速度可为14～24rpm，优选逐渐降低旋转速度，例如从24～22rpm均匀降低至18～14rpm。扩肩过程中，优选适当降低熔体温度。降温速率可为0.5～3℃/h，优选为1～2℃/h。例如以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约Φ125～130mm。

扩肩后，进行等径生长，使晶体直径控制在Φ125mm～130mm之间。提拉高度可为125mm～135mm。提拉速度可为0.5～1.5mm/h，优选为0.8mm/h。旋转速度可为12～24rpm，优选逐渐升高旋转速度，例如从旋转速度为14～18rpm均匀升高至16～20rpm。等径生长过程中，可以-3～3℃/h(优选-1～1℃/h)的速率调节熔体温度。

等径生长后，进行收尾，使晶体直径从Φ125mm～130mm缩小到Φ20mm～30mm。提拉高度可为20～40mm。提拉速度优选为较快，例如为2～5mm/h，优选3mm/h。旋转速度可保持恒定，例如为20～24rpm，优选20rpm。收尾过程中，适当升高熔体温度。升温速率可为1～5℃/h，优选3℃/h。

收尾后，提拉晶体使晶体脱离熔体。提拉速度优选为较快，例如为40～80mm/min，优选60mm/min。旋转速度可为5～10rpm，优选6～8rpm。然后，进行原位退火。原位退火优选保持晶体位置不变，并优选为保持晶体旋转速度不变(例如为5～10rpm)。一个示例中，以10～30℃/h(优选10～20℃/h)的速率使熔体温度降至1200～1430℃(优选1350℃)，保持10～30h(优选20h)后以10～30℃/h(优选10～15℃/h)的速率降至室温。

通过生长条件和生长工艺的优化，解决了提拉法生长5英寸YCOB存在的缺陷多、易开裂的难题。使用本发明的制备技术制备YCOB晶体可以保证以微凸的界面生长，得到的YCOB晶体完全透明、无开裂等宏观缺陷、在20mW的绿光激光器照射下有少量甚至没有散射颗粒，并具备以下特点：(1)晶体性能高：X射线双晶衍射线FWHM小于50″；(2)尺寸大于Φ125mm×125mm；(3)晶体应力小，不开裂。

下面进一步例举实施例以详细说明本发明。同样应理解，以下实施例只用于对本发明进行进一步说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，本领域的技术人员根据本发明的上述内容作出的一些非本质的改进和调整均属于本发明的保护范围。下述示例具体的工艺参数等也仅是合适范围中的一个示例，即本领域技术人员可以通过本文的说明做合适的范围内选择，而并非要限定于下文示例的具体数值。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。

实施例1

(1)采用纯度为99.99％的Y₂O₃、CaCO₃、H₃BO₃作为原料，按Y:Ca:B＝1:4:3配料，并额外添加质量分数为1％的H₃BO₃，经过混合，压块，烧结成多晶YCOB原料，然后填入到Φ200mm铱金坩埚(坩埚底圆度为R170)内，将坩埚放入晶体生长提拉炉的炉腔中，调节图1中保温材料1、6的厚度使径向温度梯度为6℃/cm，调节图1中保温材料7的厚度使轴向温度梯度为30℃/cm，保护气氛采用N₂+1％O₂(体积比)；

(2)加热升温直至多晶YCOB原料熔化，再在高于熔化温度80℃下保温8小时使熔体稳定，然后采用b向YCOB籽晶在高于熔化温度10℃左右下接触到熔体，并开始24rpm的速度旋转籽晶，开始生长；

(3)开始生长1h后将提拉速度改为3mm/h，提拉5mm，旋转速度为24rpm，并在1h时间内均匀升高温度5℃，使晶体的直径为Φ6-10mm；

(4)将提拉速度从3mm/h改为0.8mm/h，并以1℃/h的降温速率降温，使晶体的直径从Φ6～10mm经过提拉50mm扩大到约Φ125mm，并在此过程中使晶体的转速从24rpm均匀降至15rpm；

(5)待晶体直径达到Φ125mm后，以-2～2℃/h的速率调节熔体温度使晶体直径控制在Φ125mm～128mm之间，提拉125mm，同时并保持晶体的提拉速度为0.8mm/h，旋转速度均匀从15rpm升高到18rpm；

(6)将提拉速度改为3mm/h，并以3℃/h的升温速率升温使晶体直径从Φ125mm～128mm经过提拉35mm缩小到约Φ25mm，并保持转速为20rpm；

(7)将提拉速度改为60mm/min，旋转速度为8rpm，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15℃/h的降温速率使熔体温度降至1350℃，保持20h后以12℃/h的速率降至室温，获得尺寸为Φ125mm×125mm的少缺陷、无开裂YCOB晶体。

所得无开裂晶体结果如图2所示，可以看出该晶体为5英寸，且无开裂。所得晶体的X射线双晶衍射线FWHM测试结果如图3所示，可以看出X射线双晶衍射线FWHM为47.1″。在20mW的绿光激光器照射下基本有没有散射颗粒。

实施例2

(1)采用纯度为99.99％的Y₂O₃、CaCO₃、H₃BO₃作为原料，按Y:Ca:B＝1:4:3配料，并额外添加质量分数为1％的H₃BO₃，经过混合，压块，烧结成多晶YCOB原料，然后填入到Φ220mm铱金坩埚(坩埚底圆度为R200)内，将坩埚放入晶体生长提拉炉的炉腔中，调节图1中保温材料1、6的厚度使径向温度梯度为4℃/cm，调节图1中7保温材料的厚度使轴向温度梯度为35℃/cm，保护气氛采用N₂+1.5％O₂(体积比)；

(2)加热升温直至多晶YCOB原料熔化，再在高于熔化温度70℃下保温8小时使熔体稳定，然后采用YCOB同质籽晶在高于熔化温度12℃左右下接触到熔体，并开始23rpm的速度旋转籽晶，开始生长；

(3)开始生长1h后将提拉速度改为4mm/h，提拉3mm，旋转速度为23rpm，并在1h时间内均匀升高温度4℃，使晶体的直径为Φ8～10mm；

(4)待提拉4mm后，将提拉速度从4mm/h改为1mm/h，并以0.8℃/h的降温速率降温，使晶体的直径从Φ8～10mm经过提拉60mm扩大到约Φ130mm，并在此过程中使晶体的转速从23rpm均匀降至17rpm；

(5)待晶体直径达到Φ130mm后，以-1～1℃/h的速率调节熔体温度使晶体直径控制在Φ129±2mm，提拉130mm，同时并保持晶体的提拉速度为1mm/h，旋转速度均匀从17rpm升高到19rpm；

(6)将提拉速度改为3mm/h，通过2～3℃/h的升温速率升温使晶体直径从Φ129±2mm经过提拉35mm缩小到约Φ30mm，并保持转速为21rpm；

(7)将提拉速度改为70mm/min，旋转速度为7rpm，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20℃/h的速率使熔体温度降至1320℃，保持25h后以15℃/h的速率降至室温，获得尺寸为Φ130×130mm的少缺陷、无开裂YCOB晶体。

所得无开裂晶体结果如图4所示，可以看出该晶体为5英寸，且无开裂。所得晶体的X射线双晶衍射线FWHM测试结果如图5所示，可以看出X射线双晶衍射线FWHM为46.5″。在20mW的绿光激光器照射下基本没有散射颗粒。

实施例3

(1)采用纯度为99.99％的Y₂O₃、CaCO₃、H₃BO₃作为原料，按Y:Ca:B＝1:4:3配料，并额外添加质量分数为1％的H₃BO₃，经过混合，压块，烧结成多晶YCOB原料，然后填入到Φ240mm铱金坩埚(坩埚底圆度为R240)内，将坩埚放入晶体生长提拉炉的炉腔中，调节图1中保温材料1、6的厚度使径向温度梯度为7℃/cm，调节图1中7保温材料的厚度使轴向温度梯度为30℃/cm，保护气氛采用N₂+1.5％O₂(体积比)；

(2)加热升温直至多晶YCOB原料熔化，再在高于熔化温度100℃下保温6小时使熔体稳定，然后采用YCOB同质籽晶在高于熔化温度10℃左右下接触到熔体，并开始以1mm/h的速度提拉、24rpm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5mm，旋转速度为24rpm，并在1h时间内均匀升高温度6℃，使晶体的直径为Φ6～8mm；

(4)待提拉5mm后，将提拉速度从5mm/h改为0.6mm/h，并以2℃/h的降温速率降温，使晶体的直径从Φ6～8mm经过提拉40mm扩大到约Φ128mm，并在此过程中使晶体的转速从24rpm均匀降至16rpm；

(5)待晶体直径达到Φ128mm后，以-3～3℃/h的速率调节熔体温度使晶体直径控制在Φ128±2mm，提拉130mm，同时并保持晶体的提拉速度为0.6mm/h，旋转速度均匀从16rpm升高到18rpm；

(6)将提拉速度改为4mm/h，通过1℃/h的升温速率升温使晶体直径从Φ128±2mm经过提拉40mm缩小到约Φ20mm，并保持转速为20rpm；

(7)将提拉速度改为70mm/min，旋转速度为7rpm，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的降温速率使熔体温度降至1350℃，保持25h后以10℃/h的速率降至室温，获得Φ128×130mm的少缺陷、无开裂YCOB晶体。

Claims (7)

1.一种提拉法制备5英寸硼酸氧钙钇晶体的生长方法，其特征在于，包括以下步骤：

（a）接种：籽晶在高于晶体生长原料熔化温度5℃～20℃下接触到晶体生长原料熔体；

（b）缩颈：以2～4mm/h的提拉速度、18～24rpm的旋转速度提拉籽晶，并以1～5℃/h的速率升高温度4～8℃，使生长出的晶体直径控制在Φ6～10mm，提拉高度为3～6mm；

（c）扩肩：以0.5～1.5mm/h的提拉速度、22～24rpm的旋转速度提拉晶体，并以0.5～3℃/h的降温速率降温同时旋转速度均匀降低至18～14rpm，使晶体的直径从Φ6～10mm经过提拉40～60mm扩大到Φ125～130mm；

（d）等径：以0.5～1.5mm/h的提拉速度、14～17 rpm的旋转速度提拉晶体同时均匀升高旋转速度至18～20rpm，使晶体直径控制在Φ125～130mm，并提拉125～135mm；

（e）收尾：以2～5mm/h的提拉速度、20～24rpm的旋转速度提拉晶体，并以1～5℃/h升温速率升温，使晶体直径从Φ125mm～130mm经过提拉20～40mm缩小到Φ20mm～30mm；

（f）原位退火：以40～80mm/min的提拉速度、5～10rpm的旋转速度提拉晶体使其脱离熔体，然后以10～30℃/h的速率使熔体温度降至1200～1430 ℃，保持10～30h后以10～30℃/h的速率降至室温；

步骤（a）之前，控制温度梯度为：径向温度梯度范围是3～10℃/cm，轴向温度梯度范围是10～40℃/cm，生长气氛为氮气与0.5～3%体积比氧气的混合气体；再将晶体生长原料加热至熔化，再在高于熔化温度60℃～100℃下保温5～10小时。

2.根据权利要求1所述的生长方法，其特征在于，步骤（b）中，以1～5℃/h的速率升高温度5～6℃。

3.根据权利要求1所述的生长方法，其特征在于，步骤（c）中，降温速率1～2℃/h。

4.根据权利要求1所述的生长方法，其特征在于，步骤（d）中，以-3～3℃/h的速率调节熔体温度。

5.根据权利要求1所述的生长方法，其特征在于，步骤（e）中，升温速率为3℃/h。

6.根据权利要求1所述的生长方法，其特征在于，所述晶体生长原料通过如下方法制备：将Y元素、Ca元素、B元素的化合物按照硼酸氧钙钇晶体的化学计量比混合，额外添加质量分数为0.2～2%的B元素化合物，压块，在1100～1350℃烧结10～30h得到晶体生长原料。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的生长方法，其特征在于，坩埚尺寸为：直径Φ190mm×190mm～Φ240mm×240mm，坩埚底呈圆弧状。

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