CN117071078A - 一种键合晶体及其加工方法 - Google Patents
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Abstract
一种键合晶体的加工方法，包括：对于需要键合的两种晶体基片，从进行粗加工；利用清洗剂对待键合晶体基片，进行超声波清洗，清洗完成后进行甩干；将清洗后的待键合晶体基片放置在光胶靠体上，加热并施加推力，使两个键合面接触并吸附，完成光胶；将预键合后的晶体放置在马弗炉中进行热处理，保温后随炉冷却至室温，取出；利用精加工对键合晶体进行加工处理。本发明能够降低键合生产门槛，能够通过简单、可控、高效、成本低的键合加工方法，生产出性能达到客户使用要求的加工产品。
Description
技术领域
本发明涉及晶体加工领域，具体的，涉及一种键合晶体的加工方法，以及利用该方法加工的方法，该方法能够提供一种简单、可控、高效、成本低的键合加工方法。
背景技术
掺钕钒酸钇（Nd:YVO4）已被广泛应用于高功率二极管泵浦全固态激光器，但Nd:YVO4晶体的热学性能，如导热系数，也比Nd:YAG晶体低，在使用过程中会发生热透镜效应。在连续或高频重复使用中，由于其较大的吸收率，Nd:YVO4晶体发生局部过热，在热应力的作用下破裂，影响其在高功率固体激光器中的应用。而使用Nd:YVO4/YVO4键合晶体作为激光工作介质，可以实现键合面处有效的热传导，改善激光介质内的温度分布，减小热应力以及改善光束质量。传统的键合工艺主要分为清洁活化、光胶和热处理三个步骤，如图1所示。对活化后键合面的洁净度要求高，而且在热处理过程中，键合表面的气体难以扩散出去。
专利CN106252206A中提供了一种YAG激光键合晶体加工方法，并用于生产大面积YAG键合晶体。但该方法中涉及到：1.擦拭晶体；2.真空环境光胶保压；3.采用气氛保护热处理；4.热处理过程中对晶体表面恒定施加压力。这些工艺流程对设备和人员操作要求高，上下夹具操作繁琐、易造成夹持面破坏，也拉高了键合晶体的制作成本。并且，该专利也并未对“大截面”作定义。
专利CN115747970A中提供了一种Nd:YVO4/YVO4键合晶体的加工方法，但其要对键合端面进行融化，这很难保证键合面平整，对局部控温要求也很高，在生长过程中会产生新的包络和生长纹，很难保证晶体的内部质量，这也变相拉高了键合晶体的加工成本。
杨宏志在《Nd:YVO4/YVO4晶体的热键合及其激光性质的研究》中提供了一种键合方法，即使用化学试剂清洁晶体表面后进行光胶，再在常规气氛中进行热处理。这种键合方法对于4mm×4mm截面以下的晶体可行，但对于截面较大（4mm×4mm及其以上）尺寸的晶体键合，若未将光键合表面的水汽蒸发完全就进行光胶，则在热处理中键合面的残余气体无法从界面溢出，易造成键合面气泡、开胶。
Akira Sugiyama在《Improved direct bonding method of Nd:YVO4 and YVO4laser crystals》中也提供了一种键合方法，但该方法涉及到1.清洁好的晶体表面进行Ar离子刻蚀活化，2.光胶好的晶体在真空烧结炉中进行热处理。这也同样需要专门的设备，对键合工艺要求高，键合晶体加工成本高。
专利CN108823639A中提供了一种铒钇共掺磷酸盐玻璃Er:Yb:glass复合晶体制备方法，其涉及到清洁、活化、光胶和常压热处理。但本领域技术人员知道大截面键合，键合面需要干净且不能有太多的水汽残留，活化后的键合面结合强度高，若无真空环境或者给键合面加力挤压，在热处理过程中键合面间的水汽无法从键合面逃逸，造成键合面出现麻点气泡、开胶。因此，仅使用该专利所提供的步骤是无法制备出所宣称的成品。
因此，如何能够在减少简化工艺流程的同时，保持已有的晶体键合效果和质量，提高了键合晶体的产能和成品率，成为现有技术亟需解决的技术问题。
发明内容
本发明的目的在于提出一种键合晶体及其加工方法，在保证已有晶体质量的同时，采用清洁、光胶、热处理键合的方式生产键合晶体，减少、简化了工艺流程，减小了工艺对设备和人员操作的要求，提高了键合晶体的产能和成品率，降低键合晶体的生产加工成本。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
一种键合晶体的加工方法，包括如下步骤：
粗加工步骤S110：对于需要键合的两种晶体基片，从胚料通过定向、切割、磨砂、抛光的方式，加工成所需尺寸；
超声波清洗步骤S120：利用清洗剂对待键合晶体基片，放置在超声波清洗槽内进行超声波清洗，清洗完成后进行甩干；
预键合步骤S130：将清洗后的待键合晶体基片放置在光胶靠体上，并一同放在控温加热板上加热烘烤5min至10min，而后给晶体施加推力，使两个键合面接触并吸附，完成光胶；
热处理步骤S140：将预键合后的晶体放置在马弗炉中进行热处理，保温后随炉冷却至室温，取出；
精加工步骤S150：采用粗磨或滚圆，将晶体整形至所需要的尺寸，再采用抛光的方式对通光面进行修整。
可选的，在粗加工步骤S110中，所需尺寸包括一定的预留量，待键合晶体基片的键合面为正方形，其键合面光洁度达到10/5，平整度＜λ/10，粗糙度达到0.3nm至0.6nm。
可选的，在超声波清洗步骤S120中，所述的超声波清洗用的清洗剂由乙醇和乙醚按照1:1的体积份进行混合，或者是使用pH值为6-7的有机酸溶液，清洗槽的温度为30℃至40℃；所述的超声波清洗使用的超声波频率为40kHz，清洗剂区的清洗时长为2至4min，去离子水区的清洗时长为15min至25min。
可选的，所述控温加热板的温度为95℃至120℃,但考虑到在热光胶操作中，操作人员受洁净要求所限，只能配备乳胶手套和无尘布，隔热效果有限。因此，综合考虑水汽去除和人员安全操作，优选100℃至110℃。
可选的，在热处理步骤S140中，所述热处理的升温速率为0.2℃/min至0.5℃/min，温度为590℃至1600℃，其中YVO4晶体优选590℃至610℃，YAG优选1180℃至1200℃；保温时长为100h至160h，其中YVO4优选150h至160h，YAG优选100h至110h。
可选的，在精加工步骤S150中，所述粗磨整形，将晶体截面整形为H×W的矩形，其中，H∈[2，6]，W∈[2，6]，尺寸单位为mm。
可选的，在精加工步骤S150中，所述滚圆，将晶体截面尺寸整形到直径为D的圆，其中，D∈[2，5]，尺寸单位为mm。
本发明进一步公开了一种使用上述加工方法加工的键合晶体，其特征在于：所述的键合晶体基片可以为任意掺钕浓度的钒酸钇（Nd:YVO4）与纯钒酸钇（YVO4），或者是钇铝石榴石（YAG）与任意浓度的掺钕钇铝石榴石（Nd:YAG）或任意浓度的掺铬钇铝石榴石（Cr:YAG）。
综上，本发明具有如下优点：
（1）采用超声波清洗，避免了人员手动擦拭的不确定性，达成批量清洗，减少人员投入和对人员经验的依赖，提高了晶体表面的清洁度，减少光胶后的不良品率，降低生产成本。
（2）无需进行专门的活化，如等离子清洗、刻蚀或者化学表面活化，降低了制作工艺的技术难度和成本，且避免了因结合力强而使残留气体无法逃逸导致键合面起泡、开胶的问题。
（3）采用热光胶的方法，能够有效去除键合面超声波清洗后的水汽等残留，使其在大气环境中热处理也能避免键合面出现起泡、开胶的现象，提高产品的良品率。
（4）相较于真空烧结炉，采用马弗炉热处理，能够最大程度的缩减热处理的成本，不需要额外采购特殊设备，如真空泵组，且对腔室环境也无特殊要求。
（5）与现有技术的清洁、物理活化、光胶、热处理的工艺流程得到的键合晶体相比，本发明提供的加工方法，得到的同尺寸截面的键合晶体，其键合面的抗剪切力基本相同，约为145N；由于未采用活化，采用本专利的方法得到的键合晶体，其键合面在肉眼观察下的透光程度更好。
（6）本发明的加工方法，能够降低键合生产门槛，能够通过简单、可控、高效、成本低的键合加工方法，生产出性能达到客户使用要求的加工产品。
附图说明
图1是根据本发明具体实施例的键合晶体的加工方法的流程图；
图2是根据本发明具体实施例的键合晶体的加工方法的。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。
本发明主要在于：对于粗加工后的基片晶体，采用超声波进行清洗，然后在加热光胶的方式进行预键合，随后，利用马弗炉升温热处理键合，最后进行后续的处理和滚圆，得到所需尺寸晶体。本发明的加工方法，能够降低键合生产门槛，能够通过简单、可控、高效、成本低的键合加工方法，生产出性能达到客户使用要求的加工产品。
具体的，参见图1，示出了根据本发明的键合晶体的加工方法的流程图，包括如下步骤：
粗加工步骤S110：对于需要键合的两种晶体基片，从胚料通过定向、切割、磨砂、抛光的方式，加工成所需尺寸，所需尺寸包括一定的预留量，例如，预留量为0.5mm至1mm。
在一个具体的实施例中，待键合基片的键合面（即截面）为正方形，其键合面光洁度达到10/5，平整度＜λ/10，粗糙度达到0.3nm至0.6nm。
超声波清洗步骤S120：利用清洗剂对待键合晶体基片，放置在超声波清洗槽内进行超声波清洗，清洗完成后进行甩干。
在一个具体的实施例中，所述的超声波清洗用的清洗剂由工业级的乙醇和乙醚按照1:1的体积份进行混合，或者是使用pH值为6-7的有机酸溶液，清洗槽的温度为30℃至40℃。
所述的超声波清洗使用的超声波频率为40kHz，清洗剂区的清洗时长为2至4min，去离子水区的清洗时长为15min至25min。
采用超声波清洗，能够避免人员手动擦拭的不确定性，达成批量清洗，减少人员投入和对人员经验的依赖，提高了晶体表面的清洁度，减少光胶后的不良品率，降低生产成本。
预键合步骤S130：将清洗后的待键合晶体基片放置在光胶靠体上，并一同放在控温加热板上加热烘烤5min至10min，而后使用棉签给晶体施加推力，使两个键合面接触并吸附，完成光胶。
在一个具体的实施例中，所述控温加热板的温度为95℃至120℃，但考虑到在热光胶操作中，操作人员受洁净要求所限，只能配备乳胶手套和无尘布，隔热效果有限。因此，综合考虑水汽去除和人员安全操作，优选100℃至110℃。
采用热光胶的方法，能够有效去除键合面超声波清洗后的水汽等残留，使其在大气环境中热处理也能避免键合面出现起泡、开胶的现象，提高产品的良品率。
热处理步骤S140：将预键合后的晶体放置在马弗炉中进行热处理，保温后随炉冷却至室温，取出。
相较于真空烧结炉，采用马弗炉热处理，能够最大程度的缩减热处理的成本，不需要额外采购特殊设备，如真空泵组，且对腔室环境也无特殊要求。
在一个具体的实施例中，所述热处理的升温速率为0.2℃/min至0.5℃/min，温度为590℃至1600℃，保温时长为100h至160h，这根据晶体类型而定，且键合本质是离子扩散形成新的化学键，因此需要提供足够的能量（热能）和时间（保温时间）完成足够的离子扩散。
在可选的实施例中，对于YVO4与Nd:YVO4晶体，其键合温度为590-1000℃°，通过比较热处理后的机械强度（键合面剪切力、键合晶体本身强度），990℃±10℃热处理后的键合晶体与600℃±10℃热处理条件后的键合晶体，在相同的热处理时间内，其机械强度并未有明显变化。出于节能的考虑，选择590℃-610℃热处理温度和160h保温时长作为YVO4：Nd:YVO4的优选热处理参数。
对于YAG与Nd:YAG晶体，其熔点为1950℃，热处理温度可以达到1600℃，但在实际的工艺中考虑到节能和实际的键合晶体机械强度，优选热处理温度在1180℃-1200℃，保温时长为100h。
精加工步骤S150：采用粗磨或滚圆，将晶体整形至所需要的尺寸，再采用抛光的方式对通光面进行修整。
所述粗磨整形，将晶体截面整形为H×W的矩形，其中，H∈[2，6]，W∈[2，6]，尺寸单位为mm。
所述滚圆，将晶体截面尺寸整形到直径为D的圆，其中，D∈[2，5]，尺寸单位为mm。
与现有的清洁、物理活化、光胶、热处理的工艺流程得到的键合晶体相比，本发明的加工方法，得到的同尺寸截面的键合晶体，其键合面的抗剪切力基本相同，约为145N；由于未采用活化，采用本专利的方法得到的键合晶体，其键合面在肉眼观察下的透光程度更好。
本发明的加工方法，能够降低键合生产门槛，能够通过简单、可控、高效、成本低的键合加工方法，生产出性能达到客户使用要求的加工产品。
实施例1
加工尺寸为4×4×(20+2)mm3的Nd:YVO4/YVO4晶体键合工艺，其包含以下步骤：
S110. 加工磨抛待键合晶体：两种基片晶体由胚料，通过定向、切割、磨砂、抛光等方式，分别加工成尺寸为4.5×4.5×20.5和4.5×4.5×2.5、键合面（即截面）为正方形的Nd:YVO4基片和YVO4的基片。其键合面光洁度达到10/5，平整度＜λ/10，粗糙度达到0.3nm至0.6nm。
S120. 待键合晶体基片表面清洁：将晶体上夹具，放入超声波清洗槽中进行清洗，清洗药液为由工业级的乙醇和乙醚按照1:1的体积份混合的溶液，温度为30℃至35℃，超声波清洗频率40kHz，清洗剂区时长3min至4min，去离子水区时长为15min至16min，清洗完成后进行甩干。
S130. 加热光胶：将两个待键合晶体放置在光胶靠体上，并一同放在控温加热板上加热烘烤5min至10min，控温加热板温度控制在95℃至105℃，而后使用棉签给晶体施加推力，使两个键合面接触并吸附，完成光胶。
S140. 将光胶后的晶体放置在马弗炉中进行热处理，升温速率为0.2℃/min至0.5℃/min，温度为590℃至610℃，保温时长为160h，保温后随炉冷却至室温，取出。
S150. 采用粗磨的方式，将键合晶体整形至4mm×4mm截面尺寸，再采用抛光的方式对通光面进行修整，使键合晶体总长度为22mm，其中Nd:YVO4为20mm，YVO4为2mm。
实施例2
加工尺寸为5×5×(30+5)mm3的Nd:YVO4/YVO4晶体键合工艺，其包含以下步骤：
S110. 加工磨抛待键合晶体：两种基片晶体由胚料，通过定向、切割、磨砂、抛光等方式，分别加工成尺寸为5.5×5.5×30.5和5.5×5.5×5.5、键合面（即截面）为正方形的Nd:YVO4基片和YVO4的基片。其键合面光洁度达到10/5，平整度＜λ/10，粗糙度达到0.3nm至0.6nm。
S120. 待键合晶体基片表面清洁：将晶体上夹具，放入超声波清洗槽中进行清洗，清洗药液为由工业级的乙醇和乙醚按照1:1的体积份混合的溶液，温度为30℃至35℃，超声波清洗频率40kHz，清洗剂区时长3min至4min，去离子水区时长为15min至16min，清洗完成后进行甩干。
S130. 加热光胶：将两个待键合晶体放置在光胶靠体上，并一同放在控温加热板上加热烘烤5min至10min，控温加热板温度控制在95℃至105℃，而后使用棉签给晶体施加推力，使两个键合面接触并吸附，完成光胶。
S140. 将光胶后的晶体放置在马弗炉中进行热处理，升温速率为0.2℃/min至0.5℃/min，温度为590℃至610℃，保温时长为160h，保温后随炉冷却至室温，取出。
S150. 采用粗磨的方式，将晶体整形至5mm×5mm截面尺寸，再采用抛光的方式对通光面进行修整，使键合晶体总长度为30mm，其中Nd:YVO4为30mm，YVO4为5mm。
实施例3
加工尺寸为6×6×(25+5)mm3的Nd:YVO4/YVO4晶体键合工艺，其包含以下步骤：
S110. 加工磨抛待键合晶体：两种基片晶体由胚料，通过定向、切割、磨砂、抛光等方式，分别加工成尺寸为6.5×6.5×25.5和6.5×6.5×6.5、键合面（即截面）为正方形的Nd:YVO4基片和YVO4的基片。其键合面光洁度达到10/5，平整度＜λ/10，粗糙度达到0.3nm至0.6nm。
S120. 待键合晶体基片表面清洁：将晶体上夹具，放入超声波清洗槽中进行清洗，清洗药液为pH值为6-7的有机清洗液，温度为40℃至45℃，超声波清洗频率40kHz，清洗剂区时长2min至3min，去离子水区时长为24min至25min，清洗完成后进行甩干。
S130. 加热光胶：将两个待键合晶体放置在光胶靠体上，并一同放在控温加热板上加热烘烤5min至10min，控温加热板温度控制在95℃至105℃，而后使用棉签给晶体施加推力，使两个键合面接触并吸附，完成光胶。
S140. 将光胶后的晶体放置在马弗炉中进行热处理，升温速率为0.2℃/min至0.5℃/min，温度为590℃至610℃，保温时长为160h，保温后随炉冷却至室温，取出。
S150. 采用粗磨的方式，将晶体整形至6mm×6mm截面尺寸，再采用抛光的方式对通光面进行修整，使键合晶体总长度为30mm，其中Nd:YVO4为25mm，YVO4为5mm。
实施例4
加工尺寸为φ5×(25+5)mm3的Nd:YVO4/YVO4晶体键合工艺，其包含以下步骤：
S110. 加工磨抛待键合晶体：两种基片晶体由胚料，通过定向、切割、磨砂、抛光等方式，分别加工成尺寸为5.5×5.5×25.5和5.5×5.5×6.5、键合面（即截面）为正方形的Nd:YVO4基片和YVO4的基片。其键合面光洁度达到10/5，平整度＜λ/10，粗糙度达到0.3nm至0.6nm。
S120. 待键合晶体基片表面清洁：将晶体上夹具，放入超声波清洗槽中进行清洗，清洗药液为由工业级的乙醇和乙醚按照1:1的体积份混合的溶液，温度为30℃至35℃，超声波清洗频率40kHz，清洗剂区时长3min至4min，去离子水区时长为15min至16min，清洗完成后进行甩干。
S130. 加热光胶：将两个待键合晶体放置在光胶靠体上，并一同放在控温加热板上加热烘烤5min至10min，控温加热板温度控制在95℃至105℃，而后使用棉签给晶体施加推力，使两个键合面接触并吸附，完成光胶。
S140. 将光胶后的晶体放置在马弗炉中进行热处理，升温速率为0.2℃/min至0.5℃/min，温度为590℃至610℃，保温时长为160h，保温后随炉冷却至室温，取出。
S150. 采用滚圆的方式，将晶体整形至φ5mm的截面尺寸，再采用抛光的方式对通光面进行修整，使键合晶体总长度为30mm，其中Nd:YVO4为25mm，YVO4为5mm。
实施例5
加工尺寸为φ2×(15+3)mm3的Nd:YAG/YAG晶体键合工艺，其包含以下步骤：
S110. 加工磨抛待键合晶体：两种基片晶体由胚料，通过定向、切割、磨砂、抛光等方式，分别加工成尺寸为2.5×2.5×15.5和2.5×2.5×3.5、键合面（即截面）为正方形的Nd:YAG基片和YAG的基片。其键合面光洁度达到10/5，平整度＜λ/10，粗糙度达到0.3nm至0.6nm。
S120. 待键合晶体基片表面清洁：将晶体上夹具，放入超声波清洗槽中进行清洗，清洗药液为pH值为6-7的有机清洗液，温度为40℃至45℃，超声波清洗频率40kHz，清洗剂区时长2min至3min，去离子水区时长为24min至25min，清洗完成后进行甩干。
S130. 加热光胶：将两个待键合晶体放置在光胶靠体上，并一同放在控温加热板上加热烘烤5min至10min，控温加热板温度控制在105℃至120℃，而后使用棉签给晶体施加推力，使两个键合面接触并吸附，完成光胶。
S140. 将光胶后的晶体放置在马弗炉中进行热处理，升温速率为0.2℃/min至0.5℃/min，温度为790℃至810℃，保温时长为100h，保温后随炉冷却至室温，取出。
S150. 采用滚圆的方式，将晶体整形至φ2mm的截面尺寸，再采用抛光的方式对通光面进行修整，使键合晶体总长度为18mm，其中Nd:YAG为15mm，YAG为3mm。
实施例6
加工尺寸为5×5×(30+5)mm3的Nd:YAG/YAG晶体键合工艺，其包含以下步骤：
S110. 加工磨抛待键合晶体：两种基片晶体由胚料，通过定向、切割、磨砂、抛光等方式，分别加工成尺寸为5.5×5.5×30.5和5.5×5.5×5.5、键合面（即截面）为正方形的Nd:YAG基片和YAG的基片。其键合面光洁度达到10/5，平整度＜λ/10，粗糙度达到0.3nm至0.6nm。
S120. 待键合晶体基片表面清洁：将晶体上夹具，放入超声波清洗槽中进行清洗，清洗药液为由工业级的乙醇和乙醚按照1:1的体积份混合的溶液，温度为30℃至35℃，超声波清洗频率40kHz，清洗剂区时长3min至4min，去离子水区时长为15min至16min，清洗完成后进行甩干。
S130. 加热光胶：将两个待键合晶体放置在光胶靠体上，并一同放在控温加热板上加热烘烤5min至10min，控温加热板温度控制在105℃至120℃，而后使用棉签给晶体施加推力，使两个键合面接触并吸附，完成光胶。
S140. 将光胶后的晶体放置在马弗炉中进行热处理，升温速率为0.2℃/min至0.5℃/min，温度为1180℃至1200℃，保温时长为100h，保温后随炉冷却至室温，取出。
S150. 采用粗磨的方式，将晶体整形至5mm×5mm截面尺寸，再采用抛光的方式对通光面进行修整，使键合晶体总长度为30mm，其中Nd:YAG为30mm，YAG为5mm。
实施例7
加工尺寸为5×5×(30+5)mm3的Cr:YAG/YAG晶体键合工艺，其包含以下步骤：
S110. 加工磨抛待键合晶体：两种基片晶体由胚料，通过定向、切割、磨砂、抛光等方式，分别加工成尺寸为5.5×5.5×30.5和5.5×5.5×5.5、键合面（即截面）为正方形的Nd:YVO4基片和YVO4的基片。其键合面光洁度达到10/5，平整度＜λ/10，粗糙度达到0.3nm至0.6nm。
S120. 待键合晶体基片表面清洁：将晶体上夹具，放入超声波清洗槽中进行清洗，清洗药液为由工业级的乙醇和乙醚按照1:1的体积份混合的溶液，温度为30℃至35℃，超声波清洗频率40kHz，清洗剂区时长3min至4min，去离子水区时长为15min至16min，清洗完成后进行甩干。
S130. 加热光胶：将两个待键合晶体放置在光胶靠体上，并一同放在控温加热板上加热烘烤5min至10min，控温加热板温度控制在105℃至120℃，而后使用棉签给晶体施加推力，使两个键合面接触并吸附，完成光胶。
S140. 将光胶后的晶体放置在马弗炉中进行热处理，升温速率为0.2℃/min至0.5℃/min，温度为1180℃至1200℃，保温时长为100h，保温后随炉冷却至室温，取出。
S150. 采用粗磨的方式，将晶体整形至5mm×5mm截面尺寸，再采用抛光的方式对通光面进行修整，使键合晶体总长度为30mm，其中Cr:YAG为30mm，YAG为5mm。
本发明进一步公开了一种使用上述加工方法加工的键合晶体，其特征在于，其中键合晶体基片可以为任意掺钕浓度的钒酸钇（Nd:YVO4）与纯钒酸钇（YVO4），或者是钇铝石榴石（YAG）与任意浓度的掺钕钇铝石榴石（Nd:YAG）或任意浓度的掺铬钇铝石榴石（Cr:YAG）。
综上，本发明具有如下优点：
（1）采用超声波清洗，避免了人员手动擦拭的不确定性，达成批量清洗，减少人员投入和对人员经验的依赖，提高了晶体表面的清洁度，减少光胶后的不良品率，降低生产成本。
（2）无需进行专门的活化，如等离子清洗、刻蚀或者化学表面活化，降低了制作工艺的技术难度和成本，且避免了因结合力强而使残留气体无法逃逸导致键合面起泡、开胶的问题。
（3）采用热光胶的方法，能够有效去除键合面超声波清洗后的水汽等残留，使其在大气环境中热处理也能避免键合面出现起泡、开胶的现象，提高产品的良品率。
（4）相较于真空烧结炉，采用马弗炉热处理，能够最大程度的缩减热处理的成本，不需要额外采购特殊设备，如真空泵组，且对腔室环境也无特殊要求。
（5）与现有技术的清洁、物理活化、光胶、热处理的工艺流程得到的键合晶体相比，本发明提供的加工方法，得到的同尺寸截面的键合晶体，其键合面的抗剪切力基本相同，约为145N；由于未采用活化，采用本专利的方法得到的键合晶体，其键合面在肉眼观察下的透光程度更好。
（6）本发明的加工方法，能够降低键合生产门槛，能够通过简单、可控、高效、成本低的键合加工方法，生产出性能达到客户使用要求的加工产品。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施方式仅限于此，对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单的推演或替换，都应当视为属于本发明由所提交的权利要求书确定保护范围。
Claims (10)
1.一种键合晶体的加工方法，其特征在于，包括如下步骤：粗加工步骤S110：对于需要键合的两种晶体基片，从胚料通过定向、切割、磨砂、抛光的方式，加工成所需尺寸；超声波清洗步骤S120：利用清洗剂对待键合晶体基片，放置在超声波清洗槽内进行超声波清洗，清洗完成后进行甩干；预键合步骤S130：将清洗后的待键合晶体基片放置在光胶靠体上，并一同放在控温加热板上加热烘烤5min至10min，而后给晶体施加推力，使两个键合面接触并吸附，完成光胶；热处理步骤S140：将预键合后的晶体放置在马弗炉中进行热处理，保温后随炉冷却至室温，取出；精加工步骤S150：采用粗磨或滚圆，将晶体整形至所需要的尺寸，再采用抛光的方式对通光面进行修整。
2.根据权利要求1所述的加工方法，其特征在于：在粗加工步骤S110中，所需尺寸包括一定的预留量，待键合晶体基片的键合面为正方形，其键合面光洁度达到10/5，平整度＜λ/10，粗糙度达到0.3nm至0.6nm。
3.根据权利要求1所述的加工方法，其特征在于：在超声波清洗步骤S120中，所述的超声波清洗用的清洗剂由乙醇和乙醚按照1:1的体积份进行混合，或者是使用pH值为6-7的有机酸溶液，清洗槽的温度为30℃至40℃；所述的超声波清洗使用的超声波频率为40kHz，清洗剂区的清洗时长为2至4min，去离子水区的清洗时长为15min至25min。
4.根据权利要求1所述的加工方法，其特征在于：所述控温加热板的温度为95℃至120℃。
5.根据权利要求1所述的加工方法，其特征在于：在热处理步骤S140中，所述热处理的升温速率为0.2℃/min至0.5℃/min，温度为590℃至1600℃，保温时长为100h至160h。
6.根据权利要求5所述的加工方法，其特征在于：对于YVO4晶体的键合，温度为590℃至610℃，保温时间为150h至160h。
7.根据权利要求5所述的加工方法，其特征在于：
对于YAG晶体的键合，温度为1180℃至1200℃，保温时间为100h至110h。
8.根据权利要求1所述的加工方法，其特征在于：
在精加工步骤S150中，所述粗磨整形，将晶体截面整形为H×W的矩形，其中，H∈[2，6]，W∈[2，6]，尺寸单位为mm。
9.根据权利要求1所述的加工方法，其特征在于：在精加工步骤S150中，所述滚圆，将晶体截面尺寸整形到直径为D的圆，其中，D∈[2，5]，尺寸单位为mm。
10.一种使用权利要求1-9中任一项所述加工方法加工的键合晶体，其特征在于：
所述的键合晶体基片可以为任意掺钕浓度的钒酸钇（Nd:YVO4）与纯钒酸钇（YVO4），或者是钇铝石榴石（YAG）与任意浓度的掺钕钇铝石榴石（Nd:YAG）或任意浓度的掺铬钇铝石榴石（Cr:YAG）。
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