CN1473211A - 单晶,溶液中生长单晶的制造方法和应用 - Google Patents

单晶,溶液中生长单晶的制造方法和应用 Download PDF

Info

Publication number
CN1473211A
CN1473211A CNA018186386A CN01818638A CN1473211A CN 1473211 A CN1473211 A CN 1473211A CN A018186386 A CNA018186386 A CN A018186386A CN 01818638 A CN01818638 A CN 01818638A CN 1473211 A CN1473211 A CN 1473211A
Authority
CN
China
Prior art keywords
crystal
monocrystalline
seed crystal
length
seed
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CNA018186386A
Other languages
English (en)
Other versions
CN1318653C (zh
Inventor
v
V·塔塔特岑科
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Luxium Solutions SAS
Original Assignee
Saint Gobain Cristaux and Detecteurs SAS
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Saint Gobain Cristaux and Detecteurs SAS filed Critical Saint Gobain Cristaux and Detecteurs SAS
Publication of CN1473211A publication Critical patent/CN1473211A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN1318653C publication Critical patent/CN1318653C/zh
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C30—CRYSTAL GROWTH
    • C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B7/00—Single-crystal growth from solutions using solvents which are liquid at normal temperature, e.g. aqueous solutions
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C30—CRYSTAL GROWTH
    • C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B29/00—Single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure characterised by the material or by their shape
    • C30B29/10—Inorganic compounds or compositions
    • C30B29/14—Phosphates
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S117/00—Single-crystal, oriented-crystal, and epitaxy growth processes; non-coating apparatus therefor
    • Y10S117/901—Levitation, reduced gravity, microgravity, space
    • Y10S117/902—Specified orientation, shape, crystallography, or size of seed or substrate

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)

Abstract

本发明涉及一种组成为Z(H，D)2MO4的四方单晶(1，11)，其中Z是一种元素或元素组，或元素混合物和/或元素组混合物，它选自K，N(H，D)4，Rb，Ce组；M是选自P，As的元素；(H，D)是氢和/或氘，它包括大尺寸的近似平行六面体的区域，特别是每个面的边长AC1，AC2，AC3大于或等于200mm，优选大于或等于500mm，它由近似平行六面体籽晶(2，22)在溶液中生长而得到，其中籽晶的面的边长是AG1，AG2，AG3。本发明的特征在于，至少一个籽晶的边长AG1大于或等于十分之一的单晶的边长，优选为四分之一，以及籽晶的至少另一边长AG3小于或等于最长的籽晶边长五分之一，优选为十分之一。本发明同样涉及一种可以得到这种四方单晶的方法。这种晶体特别感兴趣的是制造光学元件，尤其是应用于激光器的光学元件。

Description

单晶，溶液中生长单晶的制造方法和应用
本发明涉及单晶领域，尤其涉及大尺寸四方单晶。它同样涉及可以得到所说的单晶的生长方法，以及用此生长方法制得的单晶所得到单晶片的制造方法。它同样涉及所说单晶片作为光学元件，尤其是作为激光元件的应用和使用。
研制本发明单晶类的晶体尤其便于满足制造高功率激光器，这种激光器需要大尺寸光学元件。
事实上，在惯性约束核熔合的研究领域中，这些激光器需要制备大尺寸KDP单晶(磷酸二氢钾KH2P04)。这些晶体用作光学开关(pockel盒)，或者用作激光源发射的光频率的双倍器或三倍器。同样可以使用氘化磷酸钾晶体或DKDP晶体。
实际上还研究其它晶体组成。
晶体，尤其是KDP晶体被制为球状，其中，被切割成片状元件，它于是用于所涉及的设备。对于Pockel盒，使用与晶体z轴垂直切割的片。对于多倍频器，根据技术人员已知的充分确定的方向切割晶片。例如，对于倍频器，切割晶体片，其主面位于XY面41°的平面上，而且在距X轴和Y轴原点等距的地方切割XY面，如在图4中示意，对于频率三倍器，切成晶片，其主面位于XY面59°，而且在与X轴平行线上切割这个XY面，如在图5中所示意的。
已知的大尺寸四方单晶生长方法，比如在Zaitseva等人，Rapidgrowth of large-scale(40-55cm)KH2P04 crystals，Journal ofcrystals growth 180(1997)255-262(大尺寸KH2PO4晶体(40-55厘米)的快速生长，“晶体生长杂志”)文献中所描述的。
关于大尺寸四方单晶，其中每一个边长，标记为AC1，AC2，AC3，大于或等于100mm，优选是大于或等于200mm和更优选是大于或等于500mm。
在上面的文献中，这个类型的晶体是由籽晶点(germe point)在溶液中生长而得到的，籽晶点也就是说同希望得到的晶体的尺寸相比，尺寸很小的单晶，尤其籽晶尺寸约为1cm3。另外，籽晶的边长十分接近。在这个技术中，如在文献中所记载的，使用过饱和溶液时，在30天内有可能得到在X，Y，Z方向尺寸约为450mm的四方晶体。随后，这个方法被命名为“参考方法”。
此技术，虽然可以制造大尺寸四方单晶，但存在很多缺点。
事实上，随着激光器功率的不断提高，希望的光学元件的尺寸增大，而且现在希望得到两个边长大于400nm的激光器元件片。这就迫使必须得到具有至少底部为600mm和侧面和高足够大的球体，用于切割想要的晶片。
可以考虑增大晶体生长的设备的尺寸。但增大这个尺寸存在难以解决的技术问题。事实上，正如后面所描述的，晶体的生长是装在结晶槽，一般是玻璃结晶槽中的溶液里进行的。可是，制造大尺寸结晶槽非常昂贵，尤其是直径大于1米的结晶槽，需要能盛很大体积的溶液。另一个技术问题涉及使用参考方法的增大晶体的尺寸时，应该增加生长时间。生长时间的增加可能导致得到的晶体具有非常令人遗憾的缺陷。其实，由籽晶在溶液中或可能构成籽晶的生长设备自由表面产生多余晶体的可能性，随生长的时间的增加而显著提高。
另外，提取产率定义为作为所涉及的光学元件的有效晶片体积与球体积的比，使用参考方法的提取产率一般很低，通常约为10％。
本发明的目的是克服上面所说的缺陷，尤其是提高球体中的作为光学元件晶片的提取产率，同时保持合理尺寸生长的设备，这样能够限制球体生长时所需要的溶液体积。
使用大尺寸的合理尺寸生长设备得到可以获得大量晶片的单晶球体的难题，可通过使用特殊形状和尺寸的籽晶加以解决。
本发明的目的是一种组成如下的四方单晶：
Z(H，D)2MO4
式中Z是选自K，N(H，D)4，Rb，Ce的一个元素或元素组，或元素和/或元素组的混合物
M是选自P，As的一种元素
和(H，D)是氢和/或氘
其单晶包括一个大尺寸的近似平行六面体区域，尤其每一个面的边长，AC1，AC2，AC3，大于或等于200mm，优选大于或等于500mm，由近似平行六面体的单晶籽晶在溶液中结晶生长而获得，其籽晶面的边长AG1，AG2，AG3，其中至少一个籽晶边长，AG1，大于或等于单晶面边长的十分之一，优选地四分之一，其中至少另一个籽晶边长，AG3，小于或等于籽晶面较长边长的五分之一，优选十分之一。
此四方单晶可以用作可切成单晶片的球体。
此四方单晶可以是组成为KH2PO4(缩写为KDP)，K(H，D)2PO4(DKDP，也就是氘化KDP)，(NH4)H2PO4(ADP)，N(H，D)4(H，D)2PO4(DADP，氘代ADP)。
同样有可能得到组成为Rb(H，D)PO4和Ce(H，D)PO4(氘化或未氘化)的晶体。
应指出，对于某些应用，使用由选自K，N(H，D)4，Rb，Ce的元素或元素组得到的取代物或混合物是有意义的。
对于也都是上面所提到的晶体组成的任何变化，用As代替P而得到相同结构晶体。
也可以定义“KDP族”，如在L.N.Rashkovichd著作“KDP-单晶族”(Adam hilger IOP Pubulishing Ltd 1991)中所描述的，它还被写入例如以下的文献中：Landolt-Bornsteing 1984(Numerical Dataand Functional Relationships in Science and Technology，NewSeries vol.18-supp1 to vol.111/11-ed K-H Hellwege andA.M.Hellwege-Berlin：Springer)，Eimerl D 1987(1987aElectro-optic，linear，and nonlinear optical properties ofKDP and its isomorphs Ferroelectrics 72 95-130和1987b highaVerage power harmonic generation IEEE J.QuantumElectron.QP-23575-92)，Courtens E 1987(Mixed crystals of theKH2PO4 family Ferroelectrics 72229-44)。
已知四方锥体晶体由近似平行六面体区域组成，这些面中的至少一个面可以延长为锥体，其锥体底边对应于所说面的边。
根据本发明优选的实施方案，籽晶是一个棒，两个较小的边长，AG2，AG3，彼此近似相等，而且小于或等于(棒状籽晶)最长的边长AG1的五分之一，优选十分之一。
这里和在下面文中的“近似相等尺寸”应理解是具有相同的数量级，尤其是其中的一个至多是另一个的两倍。
根据本发明的实施方案的另一种方式，籽晶是晶片，其中两个较大边长AG3，AG1是近似相等的，而且它们大于或等于晶片最短的边长AG2的5倍，优选为10倍。
根据本发明有利的实施方案，单晶籽晶是组成如下的四方单晶：
Z(H，D)2MO4
式中Z是选自于K，N(H，D)4，Rb，Ce的一种元素或元素组，或元素和/或元素的混合物
M是选自于P，As的一种元素
和(H，D)是氢和/或氘
根据本发明的实施方案，四方单晶可以作为球体使用，其中，将其切割得到单晶片，而且单晶籽晶具有同样的化学组分。
本发明也涉及一种四方单晶体的制造方法，该方法使用由近似平行六面体单晶籽晶在溶液中生长而得到四方单晶，其面的边长为AG1，AG2，AG3，籽晶置于浸没在溶液中并旋转的平台上，所说的单晶体在晶体主轴(X，Y，Z)上有相同数量级生长速度(Vx，Vy，Vz)，最慢的生长速度大于或等于最快的生长速度四分之一，优选为二分之一，它至少包含以下步骤：
-从单晶上切割籽晶，以使一个籽晶边长AG3小于或等于籽晶最长边长AG1的五分之一，优选为十分之一，而且至少一个籽晶边长大于或等于25mm，优选为大于或等于50mm；
-按照所希望取向籽晶定位在该平台上；
-插入盛有溶液的结晶槽中，然后旋转这个带有籽晶的平台，以便使单晶生长。
这个制备方法可以得到大尺寸单晶，它可以被制为球，然后被切割成单晶片。
比如在根据已知的生长方法所得到的单晶中，或是在根据上面的方法在前面生长的单体中，切割单晶籽晶。
本技术领域的技术人员已知四方晶体用晶轴X，Y，Z表征。分别根据X，Y，Z轴命名这种晶体面的生长速度Vx，Vy，Vz。
根据优选实施方式，按籽晶生长轴X，Y，Z与籽晶边的轴重合的位置放置籽晶。
根据本发明优选的不同实施方案，在下面方法中使用的籽晶是棒状的，其中两个最小的边长AG2，AG3是基本相等的，而且小于或等于棒状籽晶的最长边长AG1的五分之一，优选为十分之一。
这时得到球状单晶，其中至少两个边长是基本相等的。
根据本发明方法的另一种实施方案，籽晶是晶片，其中两个较长的边长AG3，AG1是基本相等的，而且大于或等于该晶片的最小边长AG2的五倍，优选为十倍。
可以得到球状单晶，其中至少一个边长是小于其它的两个边长。
列举最后两个不同的实施方案作为优选的实施方案，但不排除籽晶为棒状与片状之间中间构型的实施方案。
根据本发明方法的实施方式，单晶籽晶是如下组分的四方单晶：
Z(H，D)2MO4
式中Z是选自于K，N(H，D)4，Rb，Ce的一个元素或元素组，或元素和/或元素组的混合物
M是选自于P，As的一种元素
和(H，D)是氢和/或氘。
根据本发明方法的实施方案，在溶液中生长得到的四方单晶与单晶籽晶具有同样的化学组分。
根据本发明方法的有利实施方案，溶液是过饱和的溶液，特别地过饱和度σ为0.1％到20％之间。
过饱和概念是专业技术人员已知的，例如在上面提到的Zaiteseva等人的文章中已定义，如：
σ＝C-C0/C0
式中C是溶液的浓度，
C0是溶液的平衡浓度。
应当指出优选的过饱和范围可能分为两个特别有利的子范围：
一方面，低过饱和范围，特别地σ在0.1％到0.5％之间，它导致晶体生长缓慢，而且可以得到光学质量优异的晶体。
另一方面，高过饱和范围，特别地σ在1％到20％之间，它可以达到高的晶体生长速度。
根据本发明方法的实施方式，得到的单晶的组成是：
Z(H，D)2MO4
式中Z是选自于K，N(H，D)4，Rb，Ce的一个元素或元素组，或元素和/或元素组的混合物
M是选自于P，As的一种元素
和(H，D)是氢和/或氘。
值得注意的是，使用其组成与希望得到的单晶籽晶不同的籽晶是有利的。
例如，可以使用KDP籽晶来生成DKDP晶体。
其他的结构特征是可能的，只要保持籽晶与晶体之间的化学和晶体相容性。
本发明还涉及至少一种四方单晶的制备方法，其中，使用上面所描述的方法得到的单晶，被称为球，以及在远离籽晶和再生区域的区域切割至少一片单晶片，以便该片达到作为激光器元件使用的光学性能。
术语“再生区域”是指在籽晶周围的区域，其相应于使用籽晶的晶体生长初期阶段，特别地相应于锥体，该锥体形成在与籽晶Z轴垂直的面上，还相应于可以估计一般20％籽晶最小尺寸的区域，该区域与这些籽晶面连接(en continuité)。
这样得到的具有优异光学质量的晶片，尤其可用于激光的应用，作为Pockel盒，或作为倍频器，频率三倍器，这取决于从球体进行切割的取向。
由下面附图描述本发明的实施例，可以得出本发明的其他细节和有利特性：
-图1：根据本发明由棒状籽晶得到的单晶透视图；
-图2：根据本发明由“片状籽晶”得到的单晶透视图；
-图3：适合本发明单晶生长方法的设备的剖面图；
-图4：本发明单晶，和可以切割作为倍频器使用的单晶区域的视图；
图4.1：剖面图；
图4.2：俯视图。
-图5：本发明单晶，和可以切割作为频频三倍器使用的单晶的区域的图；
图5.1：剖面图；
图5.2：俯视图。
图1表示本发明单晶的透视图。单晶1由平行六面体组成，其上为锥体4，该平行六面体的面的边长为AC1，AC2，AC3。
表示出生长单晶1的籽晶2。为了便于阅读附图，此籽晶2用实线表示，它位于单晶1的中央，而且此籽晶的底面与单晶的底面在同一平面上。此籽晶2是平行六面体，两个边长AG2和AG3的尺寸比AG1小很多。根据本发明，AG2，AG3小于或等于AG1的五分之一，甚至是十分之一。此籽晶被称为“棒状籽晶”。
应该提到的是，对于本发明的晶体，一般有可能观察到在生长的晶体1中籽晶2的存在和尺寸大小。事实上如上面所定义的Z(H，D)2MO4族晶体在可见光和/或紫外和/或红外范围内是透明的，而且在晶体1中的籽晶2的界面上存在轻微光学缺陷，它可以很清晰地表征生长晶体的籽晶2。
图2表示根据本发明的另一种单晶的透视图。上面图1的论述同样适用于图2。图1晶体与图2晶体的不同之处在于使用籽晶的形状。图2中的籽晶22是平行六面体，其边AG1和AG3的尺寸比AG2要长很多。这时称之为“片状籽晶”。根据本发明，两个较长的边AG1，AG3的尺寸大于或等于AG3的5倍，甚至是10倍。由籽晶22生长得到的单晶11包含一个平行六面体，此单晶边AC3的尺寸远大于边长AC2。
图3表示适用于实施本发明方法的设备的剖面图。此设备包括一个盛有溶液60的结晶槽70。使用平台50，一般它的尺寸大小稍微大于希望得到的单晶1，11。此平台50置于溶液60中，而且在晶体生长过程中旋转此平台。将籽晶2，22置于平台底部。正如上面所定义的，此籽晶2，22，这里以剖面方式表示，可以是棒状籽晶或片状籽晶。
通常，籽晶2，22以其边对应于结晶轴X，Y，Z的方式放置。在如图3中所示的情况下，籽晶2，22以其中一个较长的边沿着Z轴，其中一个较短的边沿着X轴的方式放置。这样放置决不是限制性的，可以根据希望得到的晶体而变化，例如根据X轴或Y轴放置籽晶2，22的一个较长的边。
这些设备特别有用，因为它可以快速得到大尺寸晶体。事实上，根据本发明，晶体按照X，Y，Z结晶轴的生长速度Vx，Vy，Vz具有相同的数量级。
观察平均生长速度V，而且将所得到的结果与由传统的籽晶点得到的结果进行了比较。籽晶点是平行六面体，其每个边的长度都很接近，而且其长度例如基本上相应于如图3所示的长度AG3。
在这些条件下，在时间t之后，由籽晶点得到一种晶体，其与平台50接触的每一个底边的长度是AG3+2Vt，总高度是AG3+Vt。
使用本发明的方法，在相同时间t之后，由籽晶点得到一种晶体，其与平台50接触的底边的长度是AG3+2Vt，AG2+2Vt，高度是AG1+Vt。
使用本发明的方法由点晶核得到的晶体的高度比使用传统方法得到的晶体的高度大很多。同样，如果选择使用片状籽晶，可以得到具有很长底边的晶体。
考虑使用相同设备并在相同的生长条件下，有可能得到这样的晶体，它的几何结构允许切割得到比用参考方法多得多的光学元件的许多晶片。
在某些情况下，正如下面实施例所说明的，可能的是在使用本发明方法的一个晶体中得到的晶片数是使用参考方法的一个晶体中得到的晶片数的至少十倍。
发现提取产率显著提高，系数至少为3。
这样显著节约了制造成本。
必须指出，晶体生长速度可以通过改变溶液60的过饱和参数σ来控制。σ越高，生长就越快。
由得到的晶体可以切割得到作为光学元件使用的单晶片。
这种切割除了在籽晶2，22和紧邻籽晶2，22的界面的再生区域3之外的晶体1，11中进行。
图4表示根据本发明而得到的单晶1，其中表明了可以切割得到作为倍频器使用的单晶片100的切割区域。
在上面举出的例子中，使用棒状籽晶2生长晶体1。同样可以使用其它的籽晶，如根据本发明所定义的籽晶。
图4.1表示单晶1的剖面图，其中有被再生区域3所包围的籽晶2。图4.2是俯视图，这里为了容易理解此图，晶片用实线表示，隐藏底边用虚线表示。为了得到可作为倍频器使用的晶片100，沿着与XY面呈41°且距X轴和Y轴原点等距的平面进行切割。可以得到边长为a，b，c的晶片100。
图5表示根据本发明的单晶1，其中切割得到作为三倍频率器使用的晶片200。图4中的非限制性的论述和条件适用于图5。为了得到作为三倍频率器使用的晶片200，沿着与XY面呈59°切割，且在平行于X轴的线上切割XY平面。
为了说明本发明的晶体和方法的优点，描述一个比较例。
比较在同等生长条件，相同设备和相同溶液的条件下，根据参考方法和本发明说明书的方法而得到的晶体。
使用的设备包括一个直径为1米玻璃结晶槽和直径为850mm的平台。
正如上面所提到的，设备的这些元件有超过可能得到的尺寸，但是就导致大量附加的费用。
使用这样的平台可以得到侧边至多600mm的正四方底面的晶体。
使用过饱和KDP溶液，它得到下面的生长速度：
V垂直＝Vz＝9mm/天
V水平＝Vx＝Vy＝6mm/天
生长速度可能存在约10％的变化差异。
根据参考方法的例子EX1是使用10×10×10mm3籽晶点所得到晶体的例子。
根据本发明的例子EX2是使用10×10×150mm3棒状籽晶所得到晶体的例子，该籽晶放置时以其较小的面与平台接触。
在这些条件下，这两种晶体的水平生长速度是相同的，而且50天后达到最大尺寸。
这段时间之后，晶体EX1的高度为450mm，晶体EX2的高度为600mm。
这点不同是非常重要的，因为这种高度的不同，有可能从EX2中获得有用的晶体比EX1中多得多。
事实上，在法国MEGAJOULE功率激光器计划的实践中，应该得到至少a＝405mm，b＝420mm，c＝12mm的倍频器。使用根据EX1得到的晶体，且考虑尺寸的变化，仅约三分之一的EX1晶体能提取出这样的倍频器晶体片。因此，根据参考方法，必须等待150天才能得到这样的倍频器晶体片。
使用根据EX2得到的晶体，能提取5-7片上面所定义的倍频器晶体片。根据本发明，在150天内可以得到至少15片这样的倍频器晶体片，而根据参考方法，仅能得到一片这样的倍频器晶体片。
相同的比较可以开发利用于得到与上面的倍频器晶体片具有相同尺寸的三倍频率器晶体片。
值得注意的是，借助于本发明的说明书，可以得到大量高性能元件的晶片，而保持合理的生长设备的尺寸时，适当提高球体的高度时(约提高三分之一的高度)，就可以达到来自于球体的晶体片数量的大幅度提高。因而，非常有益地节约了材料，因为若使用参考方法，可以利用最好约10％的球体积，而如果使用本发明的方法，可以利用30％以上的球的体积。
比较这些例子明显证明地本发了明可以大幅提高切割晶片的有效体积，因此，也相应提高了可作为光学元件的晶片产率。
本发明不限于这些特殊类型的实施方案，应该被非限制性地解释说明，而且包括所有如下组分的单晶：
Z(H，D)2MO4
Z是选自于K，N(H，D)4，Rb，Ce的一个元素或元素组，或元素和/或元素组的混合物
M是选自于P，As的一种元素
和(H，D)是氢和/或氘
包含一个大尺寸近似平行六面体区域，其中每一个面的边长，AC1，AC2，AC3大于或等于200mm，优选大于或等于500mm，由近似平行六面体的单晶籽晶(2，22)在溶液中结晶生长而获得，其中籽晶的边长AG1，AG2，AG3，其特征在于至少一个籽晶边长，AG1，是大于或等于单晶面边长的十分之一，优选四分之一，至少另一个籽晶边长，AG3是小于或等于籽晶面最长的边长五分之一，优选十分之一。
本发明同样涉及可以得到这样的晶体的生长方法，但可以非限制性地用于所有四方单晶的生长，其生长速度在主要晶体轴上具有相同数量级。
优选晶体是“KDP族”的晶体。

Claims (16)

1.四方单晶(1，11)组成：
Z(H，D)2MO4
式中Z是选自K，N(H，D)4，Rb，Ce的一种元素或元素组，或元素和/或元素组的混合物
M是选自P，As的元素
和(H，D)是氢和/或氘
其单晶包括一个大尺寸的近似平行六面体区域，其每一个面的边长，AC1，AC2，AC3大于或等于200mm，优选大于或等于500mm，由近似平行六面体的单晶籽晶(2，22)在溶液中结晶生长而获得，其中，籽晶面的边长是AG1，AG2，AG3，其特征在于至少一个籽晶边长AG1大于或等于单晶面边长的十分之一，优选地四分之一，其特征还在于至少另一个籽晶边长AG3小于或等于籽晶面最长边长的五分之一，优选十分之一。
2.根据权利要求1的单晶(1)，其特征在于籽晶是棒(2)，其两个较小的边长，AG2，AG3彼此近似相等，而且小于或等于棒杆状籽晶最长边长的五分之一，优选十分之一。
3.根据权利要求1的单晶(11)，其特征在于籽晶是晶片(22)，其两个较大的边长AG3，AG1是彼此近似相等的，而且它们大于或等于晶片最短的边长AG2的5倍，优选为10倍。
4.根据权利要求1-3中任一权利要求的单晶(1，11)，其特征在于单晶籽晶(2，22)是具有下述组成的四方单晶：
Z(H，D)2MO4
Z是选自K，N(H，D)4，Rb，Ce的一种元素或元素组，或元素和/或元素组的混合物
M是选自P，As的元素
和(H，D)是氢和/或氘。
5.根据权利要求4的单晶(1，11)，其特征在于单晶(1，11)和单晶籽晶(2，22)具有相同的化学组成。
6.由近似平行六面体单晶籽晶(2，22)在溶液中生长得到的四方单晶(1，11)的制造方法，其籽晶的边长为AG1，AG2，AG3，该籽晶置于浸没在溶液(60)中并旋转的平台(50)上，所说的单晶(1，11)生长速度(Vx，Vy，Vz)在晶体主轴(X，Y，Z)上具有相同数量级，特别地最慢的生长速度大于或等于最快的生长速度的四分之一，特别为二分之一，其特征在于它至少包括以下步骤：
-从单晶上切割籽晶，以便至少一个籽晶边长AG3小于或等于籽晶最长边长AG1的五分之一，优选为十分之一，至少一个籽晶边长大于或等于25mm，特别为大于或等于50mm；
-按照所希望的取向，籽晶被定位在平台(50)上；
-插入盛有溶液(60)的结晶槽(70)中，然后旋转这个有籽晶的平台(50)，使单晶(1，11)生长。
7.根据权利要求6的方法，其特征在于籽晶是棒(2)，其两个较小的边长，AG2，AG3，是彼此近似相等的，而且小于或等于棒状籽晶最长边长AG1的五分之一，优选十分之一。
8.根据权利要求6的方法，其特征在于籽晶是晶片(22)，其两个较长的边长AG3，AG1是彼此近似相等的，而且它们大于或等于晶片最短的边长AG2的5倍，优选为10倍。
9.根据权利要求6-8中任一个权利要求的方法，其特征在于单晶籽晶(2，22)是具有如下组成的四方单晶：
Z(H，D)2MO4
Z是选自K，N(H，D)4，Rb，Ce的一种元素或元素组，或元素和/或元素组的混合物
M是选自P，As的元素
和(H，D)是氢和/或氘。
10.根据权利要求6-9中任一权利要求的方法，其特征在于在溶液中生长而得到的四方单晶(1，11)与单晶籽晶(2，22)具有相同的化学组成。
11.根据权利要求6-10中任一权利要求的方法，其特征在于溶液是过饱和的溶液，特别地过饱和度σ在0.1％-20％之间的过饱和溶液。
12.根据权利要求6-11中任一权利要求的方法，其特征在于得到的单晶(1，11)的组成是：
Z(H，D)2MO4
Z是选自K，N(H，D)4，Rb，Ce的一种元素或元素组，或元素和/或元素组的混合物
M是选自P，As的元素
和(H，D)是氢和/或氘。
13.至少一个四方单晶(100，200)的制造方法，其特征在于使用根据权利要求6-12中任一权利要求的方法得到的单晶(1，11)，其特征还在于在远离籽晶(2，22)和再生区域(3)的区域切割至少一片单晶片(100，200)以便达到可以用作激光元件晶片(100，200)的光学性质。
14.采用权利要求13的方法得到的单晶片作为Pockel盒的应用。
15.采用权利要求13的方法得到的单晶片(100)作为倍频器的应用。
16.采用权利要求13的方法得到的单晶片(200)作为三倍频率器的应用。
CNB018186386A 2000-11-09 2001-11-07 溶液中生长单晶的制造方法 Expired - Fee Related CN1318653C (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR0014423A FR2816330B1 (fr) 2000-11-09 2000-11-09 Monocristaux, procede de fabrication de monocristaux par croissance en solution et applications
FR00/14423 2000-11-09

Related Child Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN2006101216460A Division CN1924114B (zh) 2000-11-09 2001-11-07 单晶及其应用

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN1473211A true CN1473211A (zh) 2004-02-04
CN1318653C CN1318653C (zh) 2007-05-30

Family

ID=8856266

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN2006101216460A Expired - Fee Related CN1924114B (zh) 2000-11-09 2001-11-07 单晶及其应用
CNB018186386A Expired - Fee Related CN1318653C (zh) 2000-11-09 2001-11-07 溶液中生长单晶的制造方法

Family Applications Before (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN2006101216460A Expired - Fee Related CN1924114B (zh) 2000-11-09 2001-11-07 单晶及其应用

Country Status (6)

Country Link
US (1) US6929693B2 (zh)
CN (2) CN1924114B (zh)
AU (1) AU2002223766A1 (zh)
FR (1) FR2816330B1 (zh)
RU (1) RU2280719C2 (zh)
WO (1) WO2002038836A1 (zh)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107805844A (zh) * 2017-10-21 2018-03-16 中国科学院上海光学精密机械研究所 Kdp类晶体长籽晶限制生长方法
CN109283769A (zh) * 2018-11-26 2019-01-29 山东大学 一种宽带倍频晶体器件
CN110055579A (zh) * 2019-04-10 2019-07-26 中国科学院上海光学精密机械研究所 Kdp类晶体长籽晶单锥生长方法
CN111876827A (zh) * 2020-07-21 2020-11-03 山东大学 一种磷酸二氢钾类单晶光纤及其生长方法与应用

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7996901B2 (en) * 2006-03-31 2011-08-09 Lenovo (Singapore) Pte. Ltd. Hypervisor area for email virus testing
CN105256377B (zh) * 2015-11-10 2017-10-20 中国科学院上海光学精密机械研究所 Kdp类晶体生长的载晶架
FR3087451B1 (fr) * 2018-10-17 2020-11-06 Commissariat Energie Atomique Procede de fabrication d'un monocristal par croissance en solution permettant un piegeage de cristaux parasites
CN113089074B (zh) * 2021-03-30 2023-01-20 中国科学院上海光学精密机械研究所 Dkdp晶体长籽晶二维运动生长方法

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4517048A (en) * 1983-10-31 1985-05-14 The United States Of America As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Space Administration Method for minimizing convection during crystal growth from solution
JPS61191588A (ja) * 1985-02-16 1986-08-26 Univ Osaka 電気透析法を用いた水溶性イオン結晶の育成法
AT398255B (de) * 1992-09-04 1994-11-25 Avl Verbrennungskraft Messtech Hydrothermalzuchtverfahren zum züchten von grossen kristallen oder kristallschichten aus einem metallorthophosphat unter verwendung einer keimplatte
CN2289806Y (zh) * 1996-03-13 1998-09-02 中国科学院福建物质结构研究所 磷酸二氢钾大单晶生长用的载晶架及其籽晶
FR2764909B1 (fr) * 1997-06-24 1999-07-16 Commissariat Energie Atomique Fabrication de monocristaux en forme de plaques par croissance en solution
US5904772A (en) * 1997-08-18 1999-05-18 The Regents Of The University Of California Device for isolation of seed crystals during processing of solution
CN2326617Y (zh) * 1997-10-28 1999-06-30 中国科学院福建物质结构研究所 用于快速生长大截面磷酸二氢钾晶体的载晶架

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107805844A (zh) * 2017-10-21 2018-03-16 中国科学院上海光学精密机械研究所 Kdp类晶体长籽晶限制生长方法
CN109283769A (zh) * 2018-11-26 2019-01-29 山东大学 一种宽带倍频晶体器件
CN110055579A (zh) * 2019-04-10 2019-07-26 中国科学院上海光学精密机械研究所 Kdp类晶体长籽晶单锥生长方法
CN111876827A (zh) * 2020-07-21 2020-11-03 山东大学 一种磷酸二氢钾类单晶光纤及其生长方法与应用

Also Published As

Publication number Publication date
CN1924114A (zh) 2007-03-07
RU2280719C2 (ru) 2006-07-27
US20040011278A1 (en) 2004-01-22
FR2816330B1 (fr) 2003-06-20
AU2002223766A1 (en) 2002-05-21
WO2002038836A1 (fr) 2002-05-16
CN1924114B (zh) 2010-05-12
CN1318653C (zh) 2007-05-30
FR2816330A1 (fr) 2002-05-10
US6929693B2 (en) 2005-08-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN1324168C (zh) SiC结晶的制造方法以及SiC结晶
CN1894446A (zh) 大面积、均匀低位错密度GaN衬底及其制造工艺
CN1313651C (zh) 基本无生长缺陷的外延硅片
CN1277142C (zh) 液晶玻璃基板的化学抛光方法及化学抛光装置
CN1380449A (zh) 往氮化镓结晶掺杂氧的方法和掺杂氧的n型氮化镓单晶基板
CN1894093A (zh) 用于高质量同质外延的连位氮化镓衬底
CN1768165A (zh) 氧化锌单晶
CN1473211A (zh) 单晶,溶液中生长单晶的制造方法和应用
US10053796B2 (en) Method for manufacturing group III nitride substrate formed of a group III nitride crystal
CN1515641A (zh) 表面处理组合物及其用途
CN1840472A (zh) 金刚石单晶衬底的制造方法和金刚石单晶衬底
CN1470888A (zh) 角隅棱镜阵列和制造角隅棱镜阵列的方法
DE202012011360U1 (de) Kristalliner Siliciumblock und daraus gefertigter Silicium-Wafer
JP2013082587A (ja) β−Ｇａ２Ｏ３系単結晶の成長方法
CN1227395C (zh) 硅片及硅单晶的制造方法
CN1590600A (zh) Ⅲ－ⅴ族氮化物系半导体衬底及其制造方法
CN1402317A (zh) 硅半导体晶片及其制造方法
CN1105490C (zh) 栽培装置及其制造方法
CN1873060A (zh) 化合物半导体单晶及其生长用容器和制造方法
CN1958886A (zh) 半导体晶体的生产方法
CN1152331A (zh) 液晶组合物和液晶显示元件
Yang et al. Dependence of Si-faceted dendrite growth orientation on twin spacing and undercooling
CN1026823C (zh) 通过液相外延生长的M1-xNxTiAst-aPaO5波导
CN107002283A (zh) 13族元素氮化物结晶基板及功能元件
CN113430648A (zh) 一种利用全回料生长磷化铟单晶的工艺

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20070530

Termination date: 20161107

CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee