壳熔法生长蓝宝石单晶的进展

摘要

早先文献中曾报道,壳熔法熔化蓝宝石时,由于出现"去耦"现象,不能长时间地保持蓝宝石熔体稳定的熔化状态,熔体倾向于在一段时间(3～4h)后缓慢地"去耦",即减弱熔体与电磁场的耦合程度而自发地凝固,故无法进行正常的定向结晶而生长出较大的晶体。通过具体的壳熔法生长蓝宝石晶体实验找到了减弱和防止"去耦"现象出现的方法,壳熔法设备的参数是:射频电源频率为0.8～1.8MHz,电源额定功率为100kW,冷坩埚内径为200mm,坩埚下降速度为3～10mm/h。并从理论上分析了出现"去耦"现象的原因,进而改进了壳熔法蓝宝石晶体生长工艺,采用壳熔定向结晶法,第一次得到了厘米级蓝宝石单晶。与壳熔法生长立方氧化锆晶体的情况相比,壳熔法生长的晶体材料可以分成二类:一类材料在熔点上下的电阻率都比较小(1～0.1Ω.cm量级,导电体);另一类材料在熔点之下的电阻率比较大(104Ω.cm量级,介电体),在熔点之上的电阻率急剧减小(0.1Ω.cm量级,导电体)。这二类材料在用壳熔法生长晶体时有很多不同的特点,有待深入研究。