大尺寸Al₂O₃基晶体的二步法制备方法

摘要

本发明公开了大尺寸Al2O3基晶体的二步法制备方法。将Al2O3粉料和掺杂粉料制成素坯棒，将素坯棒作为籽晶棒或料棒，使籽晶棒顶端或料棒末端与卤素灯处于同一水平线上；在空气氛围中，卤素灯以2720～3060W/h的功率输出，对素坯棒往复扫描加热，直至素坯棒熔化、结晶，得到多晶料棒；将多晶料棒一根作为籽晶，一根作为原料棒，使原料棒末端与籽晶棒顶端接触，并且接触处与卤素灯处于同一在水平线上，在空气氛围中，卤素灯以3200～3400W/h的功率输出，籽晶和原料棒逆向旋转，原料棒和籽晶棒分别向下、向上移动通过熔区，进行晶体生长。本发明方法得到的晶体无杂质，小角度晶界较少，表现出良好的晶体质量。

主权项

大尺寸Al2O3基晶体的二步法制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)将Al2O3粉料和掺杂粉料置于球磨罐中，球磨，烘干，过筛；(2)将(1)中制得粉料装入长条橡胶气球中压实，将装有粉料的橡胶球置于等静压下制成素坯棒；(3)将(2)中制得素坯棒固定于单晶炉的籽晶杆上作为籽晶棒，调解籽晶棒位置，使籽晶棒顶端与卤素灯处于同一水平线上；或者将步骤(2)制得素坯棒悬挂于原料杆上作为料棒，调节料棒位置，使料棒末端与卤素灯处于同一水平线上；(4)在空气氛围中，单晶炉的卤素灯以2720～3060W/h的功率输出，籽晶棒或料棒以20～30rpm旋转，料棒以20～30mm/h的速率向下或籽晶棒以20～30mm/h的速率向上移动通过卤素灯加热区域，卤素灯对料棒或籽晶棒进行往复扫描加热，直至料棒或籽晶棒熔化，结晶，得到致密的多晶料棒；(5)将(4)中制得多晶料棒一根固定于单晶炉的籽晶杆上作为籽晶棒，一根悬挂于原料杆上作为原料棒，调节籽晶杆、原料杆位置，使原料棒末端与籽晶棒顶端接触，并且接触处与卤素灯处于同一在水平线上，两料棒在竖直方向上成一条直线；(6)在空气氛围中，单晶炉的卤素灯以3200～3400W/h的功率输出，籽晶棒和原料棒逆向旋转，旋转速度分别为15～20rpm，并且原料棒和籽晶棒分别以3～5mm/h的速率向下、向上移动通过熔区，进行晶体生长，晶体生长完成后，在1～2h时间内将卤素灯输出功率降至0，最终Al2O3基晶体包括Fe:Al2O3晶体或Ni:Al2O3晶体；步骤(1)所述的掺杂粉料为NiO粉料或Fe2O3粉料，NiO粉料的掺杂量为1‑6wt％， Fe2O3粉料掺杂量为0.1‑2wt％。