提拉法生长平肩同成分铌酸锂晶体的研究

作     者：秦娟 梁丹丹 孙军 杨金凤 郝永鑫 李清连 张玲 许京军 QIN Juan;LIANG Dandan;SUN Jun;YANG Jinfeng;HAO Yongxin;LI Qinglian;ZHANG Ling;XU Jingjun

作者机构：南开大学物理科学学院天津300071 中国人民解放军陆军工程大学基础部南京211101 南开大学教育部弱光非线性光子学重点实验室天津300071 河南工程大学河南省电子陶瓷材料及应用重点实验室郑州451191 南开大学泰达应用物理学院天津300071 

出 版 物：《无机材料学报》 (Journal of Inorganic Materials)

年 卷 期：2023年第38卷第8期

页      面：978-986页

核心收录：

学科分类：07[理学] 070205[理学-凝聚态物理] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 0702[理学-物理学] 

基　　金：National Natural Science Foundation of China(52072183,12134007,61575099) 111 Project(B07013)。 

主　　题：铌酸锂 热场设计 平肩晶体 提拉法 晶体生长 

摘      要：提拉法生长的晶体肩部形状普遍为斜肩,但斜肩的肩部质量差且加工难度大,会降低晶体的利用率,生长平肩晶体可以解决该问题。然而,平肩晶体对热场和扩肩工艺要求非常高,扩肩阶段易出现多晶和包裹体缺陷。铌酸锂晶体作为一种多功能晶体材料,在电子技术、光通信技术、激光技术及集成光子学技术等领域得到了广泛应用。本研究以同成分铌酸锂晶体为例,利用数值模拟和实验方法,研究了提拉法生长平肩晶体的热场和扩肩工艺。结果表明:提拉法生长平肩晶体时,放肩阶段结晶前沿的界面形状需保持微凸;反射屏降低(10 mm)可减小结晶前沿的温度梯度,避免肩部生成多晶;扩肩速度以监控为主,微调加热功率保证扩肩趋势,适当增大扩肩初期(ϕ≤30 mm)的速度,降低中后期(ϕ≥35 mm)的扩肩速度,可达到不产生包裹体和缩短放肩周期的目的;采用小幅度(Δt=10 min)微调拉速(Δv=0.2 mm/h)和功率的策略,可实现拉速(0~1.5 mm/h)的快速变化(1.5~2 h)而不影响晶体扩肩趋势和质量。使用优化后的热场和扩肩工艺,获得了系列三英寸平肩同成分铌酸锂晶体,晶体光学均匀性良好。