坩埚下降法生长BGO晶体过程中微凸界面的控制

摘要

微凸界面生长晶体有利于避免坩埚引起的寄生成核及其它缺陷 ,从而生长出优质晶体 ,是闪烁晶体BGO较理想的生长界面。本文通过独特的温场设计制作辅以合理的生长工艺参数 ,成功地进行了闪烁晶体BGO的微凸界面生长。在生长过程中随意停止生长 ,以观察生长各阶段的界面形状。使用的下降炉为垂直两温区结构 ,采用铁铬铝丝加热 ,温区之间以陶瓷板隔热。通过在炉管外自上而下将保温材料逐渐增厚的“梯次填充法”保温 ,配合密封炉管减小热对流 ,以及在陶瓷坩埚托中心插入导热金属棒且与水冷散热器相连接 ,改善了生长界面的纵向和径向热环境。具体参数如下 :晶体尺寸5 0mm× 80mm ;生长方向 [1 1 0 ],[0 0 1 ],[1 1 1 ];下降速率 0 .3～0 .5mm/h ,界面纵向温度梯度 2 5～ 32℃ /cm。在以上条件下进行的闪烁晶体BGO生长过程中 ,界面自始至终保持了理想的微凸状 ,炉内温度波动极小 ,晶体生长界面位置移动小 ,生长出的晶体无色 ,透明度高。用QJH 3型He Ne激光光源照射无缺陷。使用X射线定向仪检测结果表明方向偏差小 ,无寄生成核等缺陷。