CN1439495A - 准确定向切割晶体的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及晶体加工技术，尤其是能准确定向切割晶体的方法，属于晶体材料切割加工技术领域。常用的方法只能凭据x射线衍射定向仪和万能角度尺，边测量角度边研磨修正，花费时间又浪费晶体，尤其是一些贵重的晶体，很可惜的。一些体积比较小的晶体，由于基准面小测量误差比较大，加工精度无法保证。本发明将激光器的光束调至与内圆切割机的刀片相垂直，在激光束的正上方做一直线N，N上任意点的垂线M通过激光束，晶体的参考面使激光反射点返回原点，利用公式：tg2θ＝Y/L，调整θ₁、θ₂角，即可准确地确定切割晶体的方向，能一次切割成所需要的任意晶向的晶体，质量、效率高，不浪费晶体，能耗低和节省工序。

Description

准确定向切割晶体的方法

技术领域

本发明涉及晶体加工技术，尤其是准确定向切割晶体的方法，属于晶体材料加工

技术领域。

背景技术

晶体加工是一种特殊的专门技艺，由于构成晶体原子在其内部的有序性，导致晶体具有一系列特有的性质，尤其是各向异向性的晶体，使得任何晶体的加工都离不开方向性，而常规的“xy”“xz”“yz”等正切晶体，经常不能满足特定用途的需要。在实际应用中往往需要从母晶中切出的晶片大多数是与XYZ轴成一定角度的晶片。常用的方法只能凭据x射线衍射定向仪和万能角度尺，一边测量角度一边研磨修正，这种情况既花费时间又浪费晶体，尤其是一些贵重的晶体，被研磨掉是很可惜的。还有一些体积比较小的晶体，由于基准面小测量误差相对比较大，加工精度也就无法保证。

发明内容

本发明的目的是提供一种高精度准确定向切割晶体的方法，可以克服现有技术的缺点，能一次切割成所需要的任意晶向的晶体。

本发明的技术方案是利用几何光学的反射原理，将氦氖激光器与传统的晶体材料切割装置合理的结合起来，使用激光器、内圆切割机。激光器发出的光束与内圆切割机的刀片相垂直，激光束的正上方有一直线，直线上任意点的垂线通过激光束，垂线与激光束所确定的平面垂直于刀片，晶体参考面(晶体部分抛光表面)，激光束在参考面有入射角、反射角，反射激光束在刀片的垂直、水平方向上有位移，利用三角公式：tg2θ＝位移/L(L-激光束的长度)，可以计算出晶体在垂直、水平方向上的偏转角度，从而确定切割晶体的方向。

本发明的有益效果：能准确地确定切割晶体的方向，切割质量、效率高，能耗低和节省工序。

附图说明

图1.激光从刀片反射回原点的示意图

图2.激光从晶体反射回原点的示意图

图3.激光反射点在垂直方向上的位移示意图

图4.激光反射点在水平方向上的位移示意图

图中

1.切割机的刀片  2.氦氖激光器  3.显示反射激光束的屏幕  4.待切割的晶体  5.激光束  N.激光束正上方一直线  M.N上任意点通过激光束的垂线Y.激光反射点在垂线M上的位移  X.激光反射点在水平X方向上的位移θ₁.切割面与参考面之间在Y方向的夹角  θ_2.切割面与参考面在水平X方向的夹角

具体实施方式

下面结合附图详细描述本发明：

首先将氦氖激光器2的光束5调至与内圆切割机的刀片1相垂直，即使内圆切割机刀片上的激光反射光束反射回原点，如图1所示。之后在激光束的正上方做一直线N，并保证N上任意点的垂线M通过激光束，此时垂线M与激光束所确定的平面必定垂直于刀片。切割晶体时将晶体的参考面抛光或在晶体的参考面上贴一平行玻璃片。如果抛光的晶体参考面或平行玻璃上的激光反射束(点)返回原点，则切割出的平面与参考面平行，如图2所示。如果反射点在垂线M上有位移Y，根据几何光学的反射定律，入射角偏转θ，反射角偏转2θ。再利用三角公式：tg2θ＝Y/L，Y是反射点在垂线M上的位移，L是垂线M到晶体的距离，便可以计算出切割面与参考面之间在Y方向的夹角θ₁，如图3所示。如果反射点除了在垂直方向有位移Y，同时在水平方向也有位移X，同理可以计算出切割面与参考面在水平X方向的夹角θ₂，如图4所示。按此原理调整θ₁、θ₂角即可方便、准确地确定切割晶体的方向，切割出所需要的任意晶向的晶体。

实施例1

要加工一块铌酸锂晶体，要求的通光方向是以y轴为基准向z轴偏转10度；再以该面为基准向x轴偏转10度。加工时先将晶体的x、y、z轴用X光定向好，再把晶体的x面(或z面)粘在玻璃托上用螺丝将玻璃托固定在刀板上。将一片5毫米平方的平行玻璃片用真空脂贴在y面上，将刀板安装到机器上调整方向，使激光束照在玻璃片上的反射点在屏幕上的垂直位移是1624毫米。因为tg2θ＝Y/L；θ＝10度；L＝5米，Y＝1624毫米。再将该光点沿水平方向移动1624毫米，固定后切出的晶片的法线就是要求的晶向。

实施例2

要在111方向生长的硅单晶上找到一个最佳的实验晶向。已知该晶向与111轴垂直。加工时先将晶体的110、111方向定好，将111面粘在玻璃垫块上，以110面为起始基准面，围绕111轴每隔10度切一片，当切到第12片时就与第一片相同了。因为111方向生长的硅单晶的三个生长棱是对称的，通过实验将11片晶体中相邻的3片实验效果好的晶片再平分角度切割，比如10、20、30度的好，就再切15度和25度的。如此只须切十几次就能找到最佳的实验晶向。

Claims (3)

1.一种准确定向切割晶体的方法，其特征在于它包括下列步骤：

(1)将激光器的光束调至与内圆切割机的刀片相垂直；

(2)在激光束的正上方做一直线N，并保证N上任意点的垂线M通过激光束，垂线M与激光束所确定的平面垂直于刀片；

(3)将晶体的参考面抛光(或在晶体的参考面上贴一平行玻璃片)，使激光反射点返回原点，使切割出的平面与参考面平行，利用三角公式：tg2θ＝Y/L，其中，切割面与参考面之间在Y方向的夹角是θ₁，切割面与参考面在水平X方向的夹角是θ₂，Y是反射点在垂线M上的位移，L是垂线M到晶体的距离，调整θ₁、θ₂角，即可切割出所需要的任意晶向的晶体。

2.按照权利要求1所说的准确定向切割晶体的方法的装置，其特征在于它包括：

  激光器               用于发出激光束

  内圆切割机           用于切割晶体

  参考面               用于确定切割面与参考面之间在Y方向的夹角是θ₁，切割面与参考面在水平X方向的夹角是θ₂

3.按照权利要求1和2所说的准确定向切割晶体的方法的装置，其特征在于所说的激光器是氦氖激光器。