DE1544331A1 - Method for growing garnet single crystals - Google Patents

Method for growing garnet single crystals

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DE1544331A1 DE19661544331 DE1544331A DE1544331A1 DE 1544331 A1 DE1544331 A1 DE 1544331A1 DE 19661544331 DE19661544331 DE 19661544331 DE 1544331 A DE1544331 A DE 1544331A DE 1544331 A1 DE1544331 A1 DE 1544331A1
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Description

7. April 1970 Gzy/bü April 7 , 1970 Gzy / bü

UNION CARBIDE CORPORATION,'270 Park Avenue, New York, N.Y. 10017UNION CARBIDE CORPORATION, '270 Park Avenue, New York, N.Y. 10017

Verfahren zum Züchten von Granat-EinkristallenMethod for growing garnet single crystals

Einkristalle von seltene Erden enthaltendem Granat sind bisher durch Flaaeschmelzen und durch Kristallisieren aus der JMflMe'lfce hergestellt vorden. Die durch das Flaimschmelzen hergestellten Kristalle haben häufig starke innere Spannungen. Die durch Kristallisation aus der Schaelze gewonnenen Kristalle sind in ■der Regel klein und enthalten Verunreinigungen. Verunreinigungen und Unregelmäßigkeiten stören aber die Lichtleitung der Kristalle und verhindern ihre Verwendung in Lasern.Single crystals of rare earth containing garnets are heretofore by melting flakes and by crystallizing from the JMflMe'lfce manufactured before. Those made by flaim melting Crystals often have strong internal tensions. The crystals obtained from the Schaelze by crystallization are in ■ Usually small and contain impurities. Impurities and irregularities, however, interfere with the light conduction of the crystals and prevent their use in lasers.

Ein Ziel der Erfindung ist die Herstellung von Einlcristallen aus Granat, die rein sind und keine inneren Spannungen haben, so daß sie in Laser-Vorrichtungen und für andere technische Zwecke, ebenso auch als Schmuckateine verwendet werden können.One object of the invention is the manufacture of single crystals made of garnet, which are pure and have no internal stress, so they are used in laser devices and for other technical purposes Purposes, can also be used as jewelry.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Züchten von Einkristall len aus mit Yttrium dotiertem Aluminlua-Granat. Das Verfahren besteht darin, daß man eine Schmelze aus den Oxyden von YttriUB und Aluminium und aus den Oxyden von Praseodym und/oder Neodym herstellt, das geschmolzene Material auf die zur Kristallbildung erforderliche Temperatur erwärmt, einen Impfkristall in die Schmelze einbringt und diesen Impfkristall aus der Schmelze mit einer Geschwindigkeit von nicht mehr als 1,25 aa stündlich herauszieht. Hierbei wird ein gleichmäßig dotierter Einkristall erhalten.The invention relates to a method for growing single crystal len made of yttrium-doped aluminum garnet. The procedure consists in making a melt of the oxides of YttriUB and aluminum and from the oxides of praseodymium and / or neodymium produces the molten material on the for crystal formation The required temperature is heated, a seed crystal is introduced into the melt and this seed crystal is removed from the Melt at a rate of not more than 1.25 aa pulls out every hour. Here is a uniformly doped Obtained single crystal.

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Man zieht den Impfkristall aus der Schmelze mit einer Geschwindigkeit heraus, die geringer ist als die maximal zulässige Wachstumsgeschw±ndigkeit des Kristalls. Hierdurch wird das Eindringen überschüssiger Mengen von dotierenden Elementen in den Kristall mit der Bildung einer zweiten Phase in dem Kristall verhindert. Zwischen der Schmelze und der wachsenden Oberfläche des Kristalls bildet sich eine die dotierenden Ioneienthaltende,One pulls the seed crystal from the melt at one speed out, which is less than the maximum allowable growth rate of the crystal. This will make that Penetration of excess amounts of doping elements into the crystal with the formation of a second phase in the crystal prevented. Between the melt and the growing surface of the crystal, a structure containing the doping ions forms,

stehende Schicht, aus welcher die dotierenden Stoffe hineindiffundieren. standing layer from which the doping substances diffuse.

Es ist bekannt, größere Einkristalle verschiedener Stoffe durch Herausziehen eines einzelnen Kristalls aus einem geschmolzenem Gemisch der den Kristall bildenden Sto/fe herzustellen. Die Geschwindigkeit des Herausziehen« ist in der Regel abhlng-Ig von der maximalen zulässigen Geschwindigkeit des Kristallwachstums; diese ist wieder abhängig von der Wärmeübertragung auf die Wachstumsflache. Es wurde nun gefunden, daß bei der Herstellung von Einkristallen aus Yttrium-Aluminium-Granat die Wachstumsgeschwindigkeit wesentlich geringer sein muß als die normale zulBssige Wachstumsgeschwindigkeit, um das Auftreten von einer zweiten Phase in dem fertigen Kristall zu vorhindern.It is known to produce larger single crystals of various substances Pulling out a single crystal from a molten mixture of the substances forming the crystal. The speed at which it is withdrawn is as a rule dependent on the maximum allowable rate of crystal growth; this again depends on the heat transfer on the growth area. It has now been found that the Production of single crystals from yttrium-aluminum-garnet the growth rate must be much slower than that normal allowable growth rate to the occurrence to prevent a second phase in the finished crystal.

Beim Verfahren zum Züchten von Kristallen aus der Schmelze besteht gewöhnlich eine Bewegung zwischen dem festen Kristall und dar Schmelze, die z.B. durch Rotieren des Kristalls erzielt wird oder durch Röhren der Schmelze durch Konvektionsströme. Hierbei besteht eine feststehende Schicht von geschmolzenem Material, die oft die Diffulsonsschicht genannt wird, und der Oberfläche des festen Kristalls direkt benachbart ist. Das ' Material in der Hauptmasse der Schmelze wird durch Konvektionsströme bewegt; in dieser Schicht aber ist eine atomare Diffusion das einzige Mittel zum Härten von Ionen durch die Diffusionsschicht von oder zu der Wachsturnsoberfläche. Beim Wachsen des Kristalls erhärtern die Ausgangsstoffe in der Diffusions-In the process of growing crystals from the melt consists usually movement between the solid crystal and the melt, for example achieved by rotating the crystal or by condensing the melt through convection currents. This consists of a fixed layer of molten material, often called the diffusion layer, and the Surface of the solid crystal is directly adjacent. The 'material in the bulk of the melt is caused by convection currents emotional; but in this layer atomic diffusion is the only means of hardening ions through the diffusion layer from or to the growth surface. While growing of the crystal harden the starting materials in the diffusion

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schicht und werden ersetzt durch Stoffe aus der Hauptmenge der Schmelze, die entsprechend der Zusammensetzung der Schmelze zusammengesetzt sind. Der Gehalt des festen Kristalls an dotierenden Ionen entspricht nur selten dem Gehalt der Schmelze an diesen Stoffen. Der Verteilungskoeffizient ist das Verhältnis der Konzentration des dotierenden Stoffes in dem Kristall zu der Konzentration des dotierenden Stoffes in der Schmelze, dit sich la Gleichgewicht Bit dem Kristall befindet. Wenn der Verteilungekoeffizient größer als 1 ist, d.h. wenn die Konzentration des dotierenden Stoffes in dem Kristall höher ist als in der Schmelze, dann wird die Diffusioneschicht allmählich an Dotierungsstoffen verarmen. Umgekehrt, wenn der Verteilungs-· kocffizient kleiner als 1 ist, d.h. wenn, die Konzentration des Dotlerungsstoffes in der Flüssigkeit größer ist als in dem Kristall, dann ill—t die Konzentration der dotierenden Stoffe In der Diffuaionsachicht zu. Wenn die Zunahme der Konzentration der dotierenden Stoffe In der Diffuisonsschicht zu einer Vertnderung und zur Bildung einer zweiten l&ase führt, dann können diese zweiten Phasen In de« Kristall eingeschlossen werden. Diese zweiten Phasen verursachen eine Refraktion und eine Reflektlon des Lichtes In dem Kristall und beeinträchtigen damit die optischen Eigenschaften. Daher sind solche Kristalle nicht erfolgreich als Laser zu benutzen, da hohe Schwellenwerte für die Laserwirkung überschritten werden müssen. Eine übermäßige Ausfällung .von dotierenden Zusatzstoffen kann auch den Kristall wolkig oder opak machen, was seine Eigenschaften als Schouckstein beeinträchtigt.layer and are replaced by substances from the main amount of the melt, which are composed according to the composition of the melt. The content of doping ions in the solid crystal rarely corresponds to the content of the melt on these substances. The partition coefficient is the ratio of the concentration of the dopant in the crystal the concentration of the doping substance in the melt, that the equilibrium bit is in the crystal. When the distribution coefficient is greater than 1, i.e. when the concentration of the dopant in the crystal is higher than in the melt, then the diffusion layer gradually becomes depleted of dopants. Conversely, if the distribution coefficient is less than 1, i.e. if the concentration of Dopant in the liquid is greater than in that Crystal, then ill — t the concentration of the doping substances In the Diffuaionsachicht too. When the increase in concentration of the doping substances in the diffusion layer leads to a change and the formation of a second l & ase, then can these second phases are included in the crystal. These second phases cause a refraction and a reflection of the light in the crystal and thus impair the optical properties. Therefore, such crystals are unsuccessful to use as lasers because of the high threshold values for the laser effect must be exceeded. Excessive precipitation of doping additives can also make the crystal cloudy or opaque, which can affect its properties as Schouckstein impaired.

Ein Kittel zur Verhinderung übermäßig hoher Konzentration von Dotierungsstoffen in der Diffusionsschicht besteht darin, daß ■an den Gehalt an Dotierungsstoffen in der Schmelze herabsetzt. Wenn aber zu wenig Dotierungsstoffe in der Schmelze enthalten sind und dadurch auch nur wenige dotierende Ionen in denA gown to prevent excessively high concentration of Dopants in the diffusion layer is that ■ reduces the content of dopants in the melt. But if the melt does not contain enough dopants are and therefore only a few doping ions in the

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Kristall eingebaut werden, so kann diese nicht genug aktive Ionen in dem Granat-Gitter enthalten, um optimale Eigenschaften für Laser oder als Schmucksteine zu haben. Das erfindungsgemäße Verfahren erlaubt die Verwendung richtiger Mengen von dotierenden Stoffen in der Schmelze zur Gewinnung eines hoch dotierten Kristalls, der trotzdem keine zweiten Phasen enthält.Crystal are built in, so this cannot contain enough active ions in the garnet lattice to have optimal properties for lasers or as gemstones. The inventive method allows the use of correct amounts of doping substances in the melt to obtain a highly doped crystal that still does not contain any second phases.

Ein besonders gutes Laser-material ist ein Yttrium-Aluminium-Granat, der alt verschiedenen Mengen von Ionen der seltenen Erden dotiert ist, und zwar bis zu 50 Atom-Prozent; die Atoaprozente des Dotierungsmittels sind die Mol-Prozente der dotie«· rendcn Ionen, geteilt durch die Summe der Mol-Prozente der dotierenden Ionen und der Yttriumionen. Reine Yttrium-Aluminiua-Grmnmte achaelzen kongruent und können aus einer Schmelze alt Vachatimafeachwindifkelten bia zu 12 - 13 »»/Stunde gewonnen werden. VJJl »an aber «inen Granat züchten, dar alt 1,5 Atoaprotent Neodya dotiert 1st» ao können dia für dan reinen Granat geeigneten Vachsttaufeachvindigkeiten nicht angewendet werden, wall hierbei zweite In dem Kristall eingeschlossene Phasen entstehen. Derartige Produkte sind nicht geeignet für Laser oder als Schauckateina. Selbst wenn man die Konzentration das Neodraa auf 0,06 Atonprozent herabsetzt, so entstehen trotzdem zweite Phasen, welche die erfolgreiche Verwendung dea Kristalls als Laser verhindern. Größere Mengen von Dotierungsmittel vergrößern auch die Menge der zweiten Phasen.A particularly good laser material is a yttrium-aluminum garnet, which contains various amounts of ions of the rare age Earth is doped, up to 50 atomic percent; the atomic percent of the dopant is the mole percent of the dopant «· rendcn ions divided by the sum of the mole percent of the doping ions and the yttrium ions. Pure yttrium-aluminum groups achaelzen congruent and can old from a melt Vachatimafeachwindifkelten gained about 12-13 »» / hour will. VJJl "on but" cultivate a garnet, since 1.5 Atoaprotent Neodya is endowed with 1.5 In the process, second phases enclosed in the crystal arise. Such products are not suitable for Laser or as a show file. Even if the concentration of Neodraa is reduced to 0.06 atomic percent, it is created nevertheless second phases, which the successful use of dea Prevent crystals as a laser. Larger amounts of dopant also increase the amount of the second phases.

Der Verteilungekoeffizient für Neodym in Yttrlum-Aluminlum-Granat liegt bei etwa 0,25. Vie oben erklärt wurde, wachst alao die Konzentration des Neodyms in der Diffusionsschicht sehr schnell nach Beginn des Kristallwachstums. Die Anreicherung der Diffusionsschicht an Neodym kann durch das erflndtnaqgemäße Verfahren verringert werden, und zwar durch Herabsetzung der Geschwindigkeit, mit welcher- der Kristall aus der Schmelze herausgezogen wird. " .The distribution coefficient for neodymium in yttrium-aluminum-garnet is around 0.25. As explained above, the alao grows Concentration of the neodymium in the diffusion layer very quickly after the start of crystal growth. The enrichment of the diffusion layer in neodymium can be achieved by the method according to the invention can be reduced by reducing the speed at which the crystal is pulled out of the melt will. ".

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Dadurch wird die Ersterrungsgeschwindigkeit des in der Diffusionsschicht enthaltenen Materials herabgesetzt, zugleich ■it dem Zustrom von zusätzlichem, Neodym enthaltenden Material aus der Schmelze. Der in der Diffusionsschicht enthaltene Überschuß an Neodym kann also aus der Diffusionsschicht in die Hauptmasse der Schmelze hineindiffundieren.This increases the speed of the first in the diffusion layer contained material is reduced, at the same time ■ with the influx of additional, neodymium-containing material from the melt. The excess of neodymium contained in the diffusion layer can therefore be extracted from the diffusion layer in diffuse in the bulk of the melt.

Es wurde gefunden, daß die Geschwindigkeit des Herausziehens des Kristalls zur Gewinnung eines Einkristalles aus dotiertem Yttrium-Aluminium-Granat abhängig ist von dem Ionenradius der dotierenden seltenen Erden und ihrem Verhältnis zu dem Ionenradius des Yttriums, das durch die dotierenden Ionen ersetzt wird; ebenso ist diese Geschwindigkeit abhängig von der Konzentration des Dotierungsmittels. Will man mit 1,5 Atomprozent Neodym-oder Praseodym-dotierte Kristalle herstellen, so muß etwa die 4-fache Menge der dotierenden Ionen in der Schmelze vorhanden sein; der Kristall muß hierbei mit einer Geschwindigkeit von 1,25 na/h aus der Schmelze herausgezogen werden. Will man Kristalle ait 3 Atoeprozent Dotierungsmittel herstellen» so beträgt die maximale Wachstumgsgeschifindigkeit 0,6 mm/h.It was found that the pull-out speed of the crystal for obtaining a single crystal from doped yttrium-aluminum-garnet depends on the ionic radius doping rare earths and their relationship to the ionic radius the yttrium that is replaced by the doping ions; this speed is also dependent on the concentration of the dopant. If one wants to produce crystals doped with 1.5 atomic percent neodymium or praseodymium, then one must about 4 times the amount of doping ions in the melt to be available; the crystal must be pulled out of the melt at a speed of 1.25 Na / h. Want to produce crystals with a 3 atomic percent dopant »see above the maximum growth rate is 0.6 mm / h.

Zur Durchführung des Verfahrens bringt man die Ausgangsstoffe, Yttriuaoxyd, Aluasiniumoxyd und die Oxyde der Zusatzstoffe, in einen geeigneten feuerfesten Behälter oder Tiegel. Dieser Behalter oder Tiegel soll »us eine» feuerfesten Material bestehen» dessen Scheelzpunkt Über der erforderlichen Arbeitetemperetür bei etwa 2Ö50°C liegt. Der Tiegel sollte auch gegenüber der Schnelze inert sein. Iridium ist ein gutes Tiegelmaterial.To carry out the process, you bring the starting materials, Yttrium oxide, aluminum oxide and the oxides of additives, in a suitable refractory container or crucible. This container or crucible should "consist of a" refractory material " its Scheelzpunkt above the required working temperature door is around 2Ö50 ° C. The crucible should also face the Must be inert. Iridium is a good crucible material.

Die Ausgangsstoffe können mittels Induktionsheizung, Widerstandsheizung, Flammen, Lichtbogen und heißen Gasströaen geschmolzen werden. Bei der Induktionsheizung dient der TiegelThe starting materials can be prepared using induction heating, resistance heating, Flames, arcs and hot gas streams melted will. The crucible is used for induction heating

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als Suszepter für ein elektrisches Wechselfeld. Induktions*- ströme werden in dem Tiegel erzeugt und erhitzen ihn auf hohe Temperaturen, wobei das Yttriumoxyd, das Aluminiumoxyd und die Zusatzstoffe durch Leitung erwärmt werden.as a suscepter for an alternating electric field. Induction * - Currents are generated in the crucible and heat it to high levels Temperatures at which the yttrium oxide, the aluminum oxide and the additives are heated by conduction.

Die Induktionsheizung kann bei Atmosphärendruck oder der Drukken darüber oder darunter durchgeführt werden. Man kann aber auch den Tiegel durch ein direktes elektrisches Potential erhitzen und hierbei Widerstandsströme durch den Tiegel laufen lassen. Ebenso kann auch eine Flamme, z.B. aus Sauerstoff und Wasserstoff, auf den Tiegel gerichtet werden% Ein elektrischer Lichtbogen kann den Tiegel berühren».und der Tiegel kann gleich* zeltig durch Widerstand erhitzt werden. Andere Möglichkeiten . bestehen in der Verwendung eines durch einen Lichtbogen erhitzten Gasstromes.Induction heating can be carried out at atmospheric pressure or pressures above or below. But you can also heat the crucible by a direct electrical potential and let resistance currents run through the crucible. Likewise, a flame, for example made up of oxygen and hydrogen, can be directed at the crucible% An electric arc can touch the crucible and the crucible can be heated instantaneously by resistance. Other possibilities . consist in the use of a gas stream heated by an arc.

Nach der Bildung der Schmelz· wird a±*ae «larch Konvektion·· ströme gerührt und erhält dadurch »ine gleichmäßige Zuaiftwi setzung. Nan kann natürlich ai£h andere Mittel zum Rühren verwenden.After the enamel has formed, a ± * ae "larch convection" is stirred and thereby receives an even consistency. Nan can of course also use other means of stirring.

Dann bringt man einen monokristallin«n Impfkristall der gewünschten Zusammensetzung der gewünschten Kristallorientierung in Berührung mit der Oberfläche der Schaelze. Ein kleiner Teil des Impfkristalles schmilzt, und ein Temperaturgefälle entsteht zwischen dem festen Teil des Impfkristalles und der Schmelze. Dann zieht man den Impfkristall langsam aus der Schaelze heraus, und zwar mit der oben angegebenen Geschwindigkeit. Hierbei erstarrt das geschmolzene Material an der Oberfläche zwischen de« festen Impfkristall und der DIffueionsschicht. Das Temperaturgefällein der Pestphase, die dieser Oberfläche unmittelbar benachbart 1st, wird auf einem Wert gehalten, der es ermöglicht, die gewünschten Wachstumsbedingungen zu erhalten. Wenn man den Impfkristall herauszieht, bildet sich ein länglicher Einkristallkörper. Das Material ist ein Yttrium-Alumlnium-Granat der FormelA monocrystalline seed crystal of the desired composition and the desired crystal orientation is then introduced in contact with the surface of the Schaelze. A small part of the seed crystal melts and a temperature gradient is created between the solid part of the seed crystal and the melt. Then you pull the seed crystal slowly out of the Schaelze, at the speed indicated above. The molten material solidifies on the surface between the solid seed crystal and the effusion layer. The temperature gradient in the plague phase affecting this surface immediately adjacent 1 is kept at a value which makes it possible to obtain the desired growth conditions. If you have the When the seed crystal pulls out, an elongated single crystal body is formed. The material is a yttrium aluminum garnet of the formula

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£ bei des dl« gewählten dotierenden Atoae von dem Geftige de· Ytterium-Aluminlua-Cranats beherbergt werden. Der dotierende Kristall, z.B. Y-Al5O,..: Nd, ist gleichmäßig und in hoher Konzentration alt Neodymionen dotiert, und zwar infolge der langsamen Geschwindigkeit, mit welcher der Kristall erfindungsgemäß aus der Schmelze herausgezogen wird. Beim Ziehen des Impfkristalle sollte dieser auch gedreht werden. Die Rotationsgeschwindigkeit beträgt Im allgemeinen 60 Umdrehungen pro Minute.In the case of the doping atoae chosen, they are housed by the violent ytterium-aluminum-cranate. The doping crystal, for example Y-Al 5 O,.. When pulling the seed crystal, it should also be rotated. The speed of rotation is generally 60 revolutions per minute.

Die Erfindung sei nachstehend anhand der Zeichnung erläutert1 10 1st ein Tiegel auf einem Gestell 12. Spulen 14 für die Induktionsheizung umgeben den Tiegel und erhitzen ihn. Die Schmelze 16 in dem Tiegel wird durch Wärmeleitung von den Wandungen des Tiegels erhitzt. Konduktionsstrume sorgen für den umlauf innerhalb der Schmelze. Im vorliegenden Fall kann die Schmelze aus eine« Oeaiaeh «er Oxyde von Yttrium, Aluminium und Neodym bestehen. Ein Kristall 18 wird aus der Schmelze nach oben gezogen, wobei er um seine Längsache rotiert. Die Wachstumsoberfläche 20 1st hler beispielsweise kegelförmig gezeigt. Durch die KonvektionsstrOme innerhalb der Schmelze und durch das Rotieren des kontinuierlich herausgezogenen Kristalls entsteht eine stagnierende Schicht 22 von geschmolzenem Material zwischen der Vachstumsoberfläche des Kristalls und der eigentlichen Schmelz·. In dieser stagnierenden Diffuisonsschlcht wandern dl· dotierenden Ionen durch Diffuieon und nicht durch die KonvektlonsstrBme. Da die Wachatumageschwlndigkeit genügend langsam ist, kOnnen die nicht verwendeten dotierenden Ionen aus der Diffusionsschlcbt in die eigentliche Schmtlze zurückdiffundieren. Eine Übermäßige Konzentration dotierender Ionen in der Diffusionsschicht'wird dadurch vermieden. Ea entsteht ein einphasiger Kristall.The invention is explained below with reference to the drawing 10 1st a crucible on a rack 12. Coils 14 for induction heating surround the crucible and heat it. the Melt 16 in the crucible is heated by conduction from the walls of the crucible. Conduction strums take care of the circulation within the melt. In the present case, the Melt from an "Oeaiaeh" er oxides of yttrium, aluminum and neodymium. A crystal 18 is made from the melt pulled upwards, rotating around its longitudinal axis. The growth surface 20 is shown, for example, conical. Due to the convection currents within the melt and the rotation of the continuously withdrawn crystal creates a stagnant layer 22 of molten material between the growth surface of the crystal and the actual enamel ·. In this stagnant diffusion layer, the doping ions migrate through diffusion and not through the convection currents. Since the wachatuma speed is sufficiently slow, the unused doping ions can escape from the diffusion slot into the actual melt diffuse back. This avoids an excessive concentration of doping ions in the diffusion layer. A single-phase crystal is created.

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.,.,\ Beispiel I.,., \ Example I

Zur Herstellung eines Kristalls aus Yttrium-Aluminium-Granat» der mit Neodym dotiert war, ging man wie folgt vor. In dem Tiegel wurden 32,51 g pulverförmiges Y-0*» 25*47 g Al.CL· (zerkleinerter Saphir) und 2,02 g Nd 0, in Pulverform eingebracht. Diese Menge entsprach einen Gehalt von 1,5 Atomprozent 3-verti-, gen Neodyms in dem Kristall. Als Impfkristall wurde reiner Yttrium-Aluminium-Granat verwendet. Die Temperatur der Schmelze wurde zwischen 2035 und 2050 C gehalten. Die Wachstumsgeschwindigkeit des Kristalls betrug 1,25 mm stündlich. Der Kristall wurde mit 60 Umdrehungen Je Minute rotiert. Man erhielt einen Kristall mit einer Länge von* 3,8 cm und einem Durchmesser von 0,5 cm. Der Kristall enthielt keine zweiten Phasen, keine Einschlüsse und hatte eine leicht blaue Farbe.To produce a crystal from yttrium-aluminum-garnet which was doped with neodymium, the procedure was as follows. In the crucible 32.51 g of powdered Y 0 were * "25 * 47 g Al.CL · (crushed sapphire) and 2.02 g Nd 0 is introduced in powder form. This amount corresponded to a content of 1.5 atomic percent 3-vertigen neodymium in the crystal. Pure yttrium aluminum garnet was used as the seed crystal. The temperature of the melt was kept between 2035 and 2050 C. The growth rate of the crystal was 1.25 mm per hour. The crystal was rotated at 60 revolutions per minute. A crystal was obtained with a length of 3.8 cm and a diameter of 0.5 cm. The crystal contained no second phases, no inclusions and was slightly blue in color.

Aus diesem Kristall wurde ein Laserstab hergestellt. Der Stab hatte einen Durchmesser von 3 ma und eine Länge von 30 aa alt sphärischen Enden, die Bit einem mehrschichtigen Dielektrika· überzogen waren. Ein 4-Riasen-Laser wurde daraus hergestellt; der Laseratab wurde bei Raumtemperatur mit einer Quciksilber-Bogenlampe alt einem Schwellwert von 1,96 Jeules getrieben. Ebenso konnte man den Laser kontinuierlich bei Rausrtenperatur mit einer Volframlampe von 350 W betrieben.A laser rod was made from this crystal. The rod had a diameter of 3 ma and a length of 30 aa old spherical ends coated with a multilayer dielectric bit. A 4-Riasen laser was made from it; The Laseratab was driven at room temperature with a mercury arc lamp with a threshold value of 1.96 Jeules. You could also use the laser continuously at room temperature operated with a volfram lamp of 350 W.

Wenn die Wschsturasgeechwindigkeit von Kristallen dieser Art erhöht wird, so entstehen Einschlüsse von zweiten Phasen, welche die Kristalle unbrauchbar für Laβ erzwecke machen.If the washing speed of crystals of this type is increased, inclusions of second phases arise, which make the crystals unusable for La β purposes.

Ein Kit Pr&eeodfn dotierter Krlßt«31 von YttriuB-Aluminiua-ar* mA litir&o wie folgt hergestellt. V&nrendet r~fi.r«icn in einem Ir-IA kit Pr & eeodfn doped Krlasst «31 manufactured by Yttri uB-Aluminiua-ar * mA litir & o as follows. Used in an Ir-I

BAD ORIGiNAL MBATH ORIGiNAL M

15U33115U331

dium-Tiegel 32,529 g gepulvertes Y0O3, 25,492 Al^O, (zerkleinerter Saphir) und 2.044 g Pr^O11 in Pulverform, was einem Gehalt von 1,5 Mol-Prozent PrgO.,^ in der Schmelze entsprach. Als Impfkristall wurde reiner Yttrium-Aluminium-Granat verwendet. Die Temperatur der Schmelze wurde hei etwa 203O°C gehalten. Man ließ den Kristall mit einer Geschwindigkeit von 1,25 mm stündlich wachsen, wobei er mit 60.Umdrehungen je Minute rotierte. Man erhielt einen Kristall von etwa 3»8 pro Länge» Der Kristall war einphasig: und hatte eine blä'ßgelte Farbe.dium crucible 32.529 g of powdered Y 0 O 3 , 25.492 Al ^ O, (crushed sapphire) and 2.044 g of Pr ^ O 11 in powder form, which corresponded to a content of 1.5 mol percent PrgO., ^ in the melt. Pure yttrium aluminum garnet was used as the seed crystal. The temperature of the melt was maintained at about 2030 ° C. The crystal was allowed to grow at a speed of 1.25 mm per hour while rotating at 60 revolutions per minute. A crystal was obtained about 3/8 per length. The crystal was single-phase: and had a pale yellow color.

009826/1644009826/1644

Claims (4)

- ίο - Patentansprüche- ίο - claims 1. Verfahren zum Züchten von Einkristallen aus dotiertem Yttrium---. Aluminium-Granat, dadurch gekennzeichnet» daß man eine Schmelze aus den Oxyden von Yttrium und AliiminiUip(und den Oxyden von Praseodym und/oder Neodym lie^st^lt, di«se Schmel-* ze auf die zur Kristallbildung erforderliche Temperatur bring, einen impfkristall in das geschmolzene Material einbringt und diesen Impfkristall aus der Sch&elze mit einer 1,25 mm atündlich nicht (Iberschreitenden Geschwindigkeit ; herauszieht. · 1. Method of growing single crystals from doped yttrium ---. Aluminum garnet, characterized in that a melt of the oxides of yttrium and aluminum minium and the oxides of praseodymium and / or neodymium is made, this melt is brought to the temperature required for crystal formation introducing a seed crystal into the molten material, and this seed crystal of the Sch & elze with a 1.25 mm atündlich not (Iberschreitenden speed; · extracts. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatu ten wird. 2. The method according to claim 1, characterized in that the Temperatu is th. Temperatur der Schaelze auf etwa 2030 bis etwa 205O0C gehal- Gehal- Schaelze temperature of about 2030 to about 205O 0 C. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dafl man ein Ausgangsgeniseh au* 32,51 g Y2O3, 25,47 g A1„O- und 2,02 g !fd^O- verwendet. 3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that a starting mixture of 32.51 g Y2O3, 25.47 g A1 “O- and 2.02 g! Fd ^ O- is used. 4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,4. The method according to claim 1 or 2, characterized in that daß man ein Auagangegeaiech aus 52,529 g ^2 0V 2^f492 g und 2.044 g PTgO-.,- verwendet. that one uses an Auagangegeaiech of 52.529 g ^ 2 0 V 2 ^ f 492 g and 2.044 g PTgO - ., - . BAD ORIGINALBATH ORIGINAL 009S26/164*009S26 / 164 *
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