CN202450181U - 一种大尺寸晶体生长的新型装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种大尺寸晶体生长的新型装置，包括釜体，所述的釜体包括有外壳，在所述的釜体外壳内设有内衬层，其特征在于：所述釜体内上部的直径大于釜体内下部的直径。本实用新型的目的是为了克服现有技术中的不足之处，提供一种结构简单，能有效解决晶体回融问题的大尺寸晶体生长的新型装置。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种大尺寸晶体生长的新型装置。
背景技术
磷酸铝晶体是近年发现的一种较好的压电晶体，具有很高的机电耦合系数，磷酸铝晶体的体波的机电藕合系数是石英的2.5倍，对表面波，已计算的温度补偿方位的磷酸铝机电耦合系数是石英ST切型的4倍。这使得磷酸铝晶体是用于高频振荡器的理想单晶材料，它极有希望用于千兆赫的频率范围。磷酸铝晶体还具有零温度补偿切型，即使环境温度变化，其某些方向的谐振频率仍能保持稳定。另外其相变温度比较高，物理化学性质稳定性好，因此工作环境适应性强。除此以外，和石英晶体一样容易切割和加工。磷和铝都是很普通的材料，价格便宜。磷酸铝晶体的生长和石英一样，采用水热法。但它的生长温度和压力比石英晶体低的多，这样既节约能源又有利于安全，同时对生长设备高压釜的要求比较低，是一种有前途的宽频带高品质压电晶体，可望广泛用于高端振荡器、滤波器、延迟线等器件。
垂直温差法是目前生长大尺寸磷酸铝晶体的较好方法，它通过将培养料在冷区溶解，然后在热区的籽晶上结晶，依靠高压釜内的溶液维持温差对流而形成过饱和状态，实现晶体稳定的连续生长，可应用于批量的磷酸铝晶体的工业结晶。
但是磷酸铝晶体在磷酸溶液中溶解度的温度系数为负值，当晶体生长完成后，高压釜需要降回到室温，为了减少晶体热应力，通常降温速率比较慢，这就导致晶体回融，使得晶体的外形变差，晶体的利用率下降。
实用新型内容
本实用新型的目的是为了克服现有技术中的不足之处，提供一种结构简单，能有效解决晶体回融问题的大尺寸晶体生长的新型装置。
为了达到上述目的，本实用新型采用以下方案：
一种大尺寸晶体生长的新型装置，包括釜体，所述的釜体包括有外壳，在所述的釜体外壳内设有内衬层，其特征在于：所述釜体内上部的直径大于釜体内下部的直径。
如上所述的一种大尺寸晶体生长的新型装置，其特征在于在所述的釜体中间设有缓冲器。
如上所述的一种大尺寸晶体生长的新型装置，其特征在于在所述的釜体上端设有可以承受釜体倒立放置的釜盖。
如上所述的一种大尺寸晶体生长的新型装置，其特征在于所述的釜体内部上端的直径为200mm，所述的釜体内部下端的直径为140mm。
如上所述的一种大尺寸晶体生长的新型装置，其特征在于在所述的釜盖下方悬挂有用于盛装自发成核小晶体的多孔白金筐，所述的多孔白金筐设置在釜体内上部的低温区中，在所述的多孔白金筐下方悬挂有多个白金丝，在所述的白金丝上连接有晶形完整且透明的磷酸铝籽晶，所述的磷酸铝籽晶设置在釜体内下部的高温区内。
综上所述，本实用新型相对于现有技术其有益效果是：
本实用新型结构简单，能有效消除晶体的回融问题和提高了晶体的利用率。
附图说明
图1为本实用新型的示意图；
图2为现有技术的示意图。
具体实施方式
下面结合附图说明和具体实施方式对本实用新型作进一步描述：
如图1所示的一种大尺寸晶体生长的新型装置，包括釜体1，所述的釜体1包括有外壳11，在所述的釜体外壳11内设有内衬层12，所述釜体1内上部的直径大于釜体1内下部的直径。
本实用新型中在所述的釜体1中间设有缓冲器2。在所述的釜体1上端设有可以承受釜体1倒立放置的釜盖3。
本实用新型中所述的釜体1内部上端的直径为200mm，所述的釜体1内部下端的直径为140mm。
本实用新型中在所述的釜盖3下方悬挂有用于盛装自发成核小晶体4的多孔白金筐5，所述的多孔白金筐5设置在釜体2内上部的低温区6中，在所述的多孔白金筐5下方悬挂有多个白金丝7，在所述的白金丝7上连接有晶形完整且透明的磷酸铝籽晶8，所述的磷酸铝籽晶8设置在釜体2内下部的高温区9内。
AlPO4晶体在H3PO4溶液中溶解度的温度系数为负值，即温度越高，溶解度越小。因此，AlPO4晶体的生长方法只能采用底部籽晶双温区生长法。如图2所示，装在多孔白金筐里自发成核的小晶体(而非采用市场上的磷酸铝粉末)置于高压釜上端的低温区，挑选晶形完整且透明的磷酸铝籽晶由白金丝悬挂于高压釜下端的高温区，中间为开孔率不一的缓冲器。低温区H3PO4溶液中AlPO4浓度比较大，且密度比较高，透过缓冲器，向下流动。高温区H3PO4溶液中AlPO4浓度比较小，且密度比较小，透过缓冲器，向上流动。这样在高压釜内形成一密闭内循环，从而将低温区养料(AlPO4)源源不断的输送到高温，提供给籽晶，籽晶持续生长。
由于AlPO4晶体在H3PO4溶液中溶解度的温度系数为负值，当晶体生长完成后，高压釜需要降回到室温，为了减少晶体热应力，通常降温速率比较慢，这就导致晶体回融。
本实用新型如图1的新型高压釜，其特点是上端内部直径较大，空间相应比较大，这样晶体生长结束后，将高压釜倒置处理，由于磷酸填充率不足80％，磷酸将流向养料区，生长后的晶体不再浸泡在磷酸中，可以消除晶体回融的问题。
Claims (5)
1.一种大尺寸晶体生长的新型装置，包括釜体(1)，所述的釜体(1)包括有外壳(11)，在所述的釜体外壳(11)内设有内衬层(12)，其特征在于：所述釜体(1)内上部的直径大于釜体(1)内下部的直径。
2.根据权利要求1所述的一种大尺寸晶体生长的新型装置，其特征在于在所述的釜体(1)中间设有缓冲器(2)。
3.根据权利要求1所述的一种大尺寸晶体生长的新型装置，其特征在于在所述的釜体(1)上端设有可以承受釜体(1)倒立放置的釜盖(3)。
4.根据权利要求1所述的一种大尺寸晶体生长的新型装置，其特征在于所述的釜体(1)内部上端的直径为200mm，所述的釜体(1)内部下端的直径为140mm。
5.根据权利要求3所述的一种大尺寸晶体生长的新型装置，其特征在于在所述的釜盖(3)下方悬挂有用于盛装自发成核小晶体(4)的多孔白金筐(5)，所述的多孔白金筐(5)设置在釜体(2)内上部的低温区(6)中，在所述的多孔白金筐(5)下方悬挂有多个白金丝(7)，在所述的白金丝(7)上连接有晶形完整且透明的磷酸铝籽晶(8)，所述的磷酸铝籽晶(8)设置在釜体(2)内下部的高温区(9)内。
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| CN104178801A (zh) * | 2014-09-04 | 2014-12-03 | 中国有色桂林矿产地质研究院有限公司 | 一种含有泡沫金属结晶部件的高温高压水热釜 |
| CN104695006A (zh) * | 2015-03-30 | 2015-06-10 | 中国有色桂林矿产地质研究院有限公司 | 一种用于热液法晶体生长的变口径高压釜 |
| CN114438582A (zh) * | 2022-01-11 | 2022-05-06 | 武汉大学 | 用于提高氨热法氮化镓晶体生长速度的反应釜结构 |
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