坩埚底角形状对提拉法生长同成分铌酸锂晶体的影响

作     者：郝永鑫 秦娟 孙军 杨金凤 李清连 黄贵军 许京军 HAO Yongxin;QIN Juan;SUN Jun;YANG Jinfeng;LI Qinglian;HUANG Guijun;XU Jingjun

作者机构：南开大学物理科学学院天津300071 山西大学极端光学协同创新中心太原030006 杭州光学精密机械研究所杭州311421 中国科学院新疆理化技术研究所晶体材料研究中心特殊环境条件功能材料与器件全国重点实验室新疆功能晶体材料重点实验室乌鲁木齐830011 

基　　金：国家自然科学基金(61575099) 

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

年 卷 期：2024年第39卷第10期

页      码：1167-1174页

摘      要：铌酸锂晶体集压电、非线性、电光、光折变等效应于一身,同时其物理化学性质稳定,在集成光学领域极具应用潜力。然而,大尺寸铌酸锂晶体生长的热场设计难度大,其中坩埚形状作为热场设计的重要因素,对晶体生长的影响显著。坩埚直径和高度受制于装料量和晶体直径等硬性约束,因此通常通过改变坩埚局部的形状以改善热场。针对坩埚底角形状对大尺寸同成分铌酸锂晶体生长的影响,本研究使用两种底角形状的坩埚进行了四英寸同成分铌酸锂晶体生长实验。通过数值模拟,分析了坩埚底角形状对固液界面附近晶体内和熔体内轴向温度梯度的影响,以及对固液界面下方熔体内温度分布的影响,进而结合晶体生长结果分析了坩埚底角形状对晶体生长的影响。研究表明:坩埚底角形状的变化会引起坩埚侧壁上温差的变化和熔体内温度梯度的变化,并改变熔体自然对流的强弱;与底部斜角坩埚相比,使用底部弧角坩埚时,固液界面附近晶体内和熔体内的轴向温度梯度较大,固液界面下方熔体内的轴向温度梯度较大,自然对流更强。这一研究结果有助于解决晶体生长脊展宽和胞状界面生长等问题。

主 题 词：晶体生长 铌酸锂晶体 坩埚 温度梯度 自然对流 固液界面 

学科分类：07[理学] 070205[070205] 08[工学] 080501[080501] 0805[工学-能源动力学] 0703[理学-化学类] 0702[理学-物理学类] 

核心收录：

D　O　I：10.15541/jim20240207

馆 藏 号：203144190...