碲化鋅晶體空間生長用石英安瓿的制作方法
【專利摘要】本專利公開了一種碲化鋅晶體空間生長用石英安瓿。它是一種石英雙層結(jié)構(gòu)安瓿。內(nèi)部是樣品石英坩鍋，依次裝入材料、石英塞子，將其在真空下熔融封裝，石英坩鍋兩頭要求平坦。然后將石英坩鍋及減振材料按順序安裝，填入石英安瓿外管內(nèi)，抽真空后封裝成雙層安瓿。它的結(jié)構(gòu)安全可靠，尤其適合應(yīng)用在對力學(xué)環(huán)境要求嚴(yán)格的空間生長實驗中。
【專利說明】碲化鋅晶體空間生長用石英安瓿
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及晶體生長制備領(lǐng)域，既能滿足晶體熔融生長的要求，抗振性能又佳的生長安瓿，特別適用于力學(xué)環(huán)境比較惡劣的空間微重力條件下生長應(yīng)用于太赫茲的碲化鋅晶體材料。
【背景技術(shù)】
[0002]太赫茲(THz)電磁波又被稱為T 一射線，亞毫米波。在電磁波譜上，THz電磁波介于毫米波和紅外波之間。太赫茲電磁波在很多基礎(chǔ)研究領(lǐng)域、工業(yè)應(yīng)用及軍事應(yīng)用領(lǐng)域有相當(dāng)重要的應(yīng)用。隨著THz技術(shù)的發(fā)展，THz技術(shù)在生物學(xué)、醫(yī)學(xué)、微電子學(xué)、農(nóng)業(yè)及其它領(lǐng)域也有很大的應(yīng)用潛力。
[0003]碲化鋅晶體被國際上公認(rèn)為較好的太赫茲(THz)輻射源和探測器材料，在THz輻射與探測理論及應(yīng)用方面均得到廣泛研究。
[0004]碲化鋅晶體的碲溶劑法晶體生長采用真空密封的安瓿結(jié)構(gòu)。在空間微重力環(huán)境下生長碲化鋅與地面不同，最主要是裝有晶體生長安瓿的晶體生長爐，在空間飛行器發(fā)射和回收過程中，需經(jīng)受嚴(yán)格的力學(xué)環(huán)境考驗。在進(jìn)行空間實驗前，樣品安瓿需要在地面力學(xué)環(huán)境模擬試驗中經(jīng)受加速度、沖擊、正弦振動掃描、隨機振動等檢驗。這對石英安瓿的強度提出了很高的要求。
[0005]沈杰等人(專利號98225116.5)設(shè)計的應(yīng)用于空間生長的石英安瓶，需要在管底燒制結(jié)構(gòu)較復(fù)雜的石英棒及喇叭口，周彥飛等人(專利號200720066563.6)設(shè)計的石英安瓿，需要在石英內(nèi)關(guān)的兩端分別插入凹凸的石英塞以固定材料。這兩種石英安瓿制作工藝都較復(fù)雜。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本實用新型的目的是提供一種適用于空間環(huán)境下的安全可靠的碲化鋅晶體生長用石英安瓿。解決現(xiàn)有空間生長的石英安瓿結(jié)構(gòu)及制作工藝復(fù)雜的技術(shù)問題。
[0007]本專利空間生長用石英安瓿如附圖1所示，它包括:石英坩鍋1，石英塞子2，石英安咅瓦外管3,減振材料4,金屬箔5和石英頂管6。
[0008]所述的石英坩鍋I形狀為平底圓形長管，所述的石英塞子2是一個一端封閉的中空的圓柱，所述的石英安瓿外管3是一個試管狀的長管，所述的石英頂管6是一個一端封閉的中空的圓柱；
[0009]在石英坩鍋I中加入晶體生長用材料7后用石英塞子2堵塞住石英坩鍋I上方開口，抽真空后將它們?nèi)鄯庠谝黄?；在石英安瓿外?底部填入減振材料4后放入裹上一層金屬箔5的石英坩鍋1，在石英坩鍋I上部填入減振材料4，裝入石英頂管6，抽真空后將石英頂管6與石英安瓿外管3熔融封裝。
[0010]所述的減振材料(4 )采用氮化硼或石墨。
[0011]所述的金屬箔(5)采用不銹鋼箔或銅箔。[0012]本專利的優(yōu)點在于:
[0013]I全石英結(jié)構(gòu)，有如下優(yōu)點:確保生長晶體的純度；有利于保持高真空度的狀態(tài)下封裝；在相同的晶體生長溫度下，與金屬安瓿結(jié)構(gòu)相比，熱輻射和熱傳導(dǎo)小，因此功耗??；
[0014]2石英安瓿為雙層結(jié)構(gòu)，若里層的石英坩鍋在晶體生長過程中由于熱膨脹等原因破裂了，也不會污染生長爐；
[0015]3將依次裝有碲溶劑、多晶錠及石英塞子的石英坩鍋進(jìn)行抽真空，在熔封前先烘烤坩鍋底部的碲溶劑，使其熔化后再固化與多晶錠底部粘牢，減小由于碲溶劑(通常為塊狀)產(chǎn)生的力學(xué)不穩(wěn)定性，提高在空間實驗的惡劣力學(xué)環(huán)境中的安全可靠性。
【專利附圖】

【附圖說明】:
[0016]圖1為本實用新型提供的空間生長用石英安瓿的結(jié)構(gòu)剖視圖。
[0017]圖中:1_石英坩鍋，2-石英塞子，3-石英安瓿外管，4-減振材料，5-金屬箔，6-石英頂管，7-材料。
[0018]圖2為實施例中的碲化鋅晶體空間生長用石英安瓿結(jié)構(gòu)剖視圖；圖(&)是石英坩鍋，圖(b)為石英安瓿總結(jié)構(gòu)；圖中:8 —碲化鋅晶錠，9 一碲溶劑。
【具體實施方式】:
[0019]以生長直徑8mm的碲化鋅晶體為例，具體安瓿制備方法如下:
[0020]石英坩鍋1:高純氣煉管，直徑12臟，公差-0.2臟，長度105 ± 5mm，壁厚2mm，錐度1:150。
[0021]石英塞子2:直徑4 ± 0.5mm,壁厚1_。
[0022]石英安瓿外管3:標(biāo)準(zhǔn)石英管，直徑15.67-0.2mm,壁厚2mm。
[0023]減振材料4:選用氮化硼,厚5mm。
[0024]金屬箔5:選用銅箔，厚0.38±0.5mm。
[0025]石英頂管6:直徑為8±0.2mm,壁厚1mm。
[0026]在石英坩鍋I底部加入碲溶劑9 (I克)，裝入碲化鋅多晶錠8 (直徑8mm，長度70±10mm)及石英塞子2，抽真空。用氫氧焰烘烤石英坩鍋I底部的碲溶劑至熔化，待其冷卻凝固與碲化鋅多晶錠8底部粘住后，再根據(jù)樣品長度在石英塞子2處熔封。將石英坩鍋I的熔封處放于氫氧焰上用石墨塊將其壓平整。
[0027]所說的碲化鋅多晶錠8，為用高純原料鋅、碲高溫合成的多晶錠，尺寸要求與石英坩鍋內(nèi)徑匹配，經(jīng)在乙醇中超聲波清洗，干燥后待用。碲溶劑9，選用高純碲，它對碲化鋅的溶解度隨溫度的升高而增大。
[0028]在石英安瓿外管3內(nèi)填入減振材料4后，將兩頭平整的石英坩鍋I放入，若石英坩鍋與石英安瓿間間隙大，則在坩鍋外部裹上一層金屬箔5后放入安瓿內(nèi)，再填入減振材料4，裝入石英頂管6。石英頂管6頂緊后，將石英安瓿8與其封住，抽真空封裝。
【權(quán)利要求】
1.一種碲化鋅晶體空間生長用石英安瓿，它包括:石英坩鍋(1)，石英塞子(2)，石英安瓿外管(3)，減振材料(4)，金屬箔(5)和石英頂管(6);其特征在于: 所述的石英坩鍋(I)形狀為平底圓形長管，所述的石英塞子(2)是一個一端封閉的中空的圓柱，所述的石英安瓿外管(3)是一個試管狀的長管，所述的石英頂管(6)是一個一端封閉的中空的圓柱； 在石英坩鍋(I)中加入晶體生長用材料(7 )后用石英塞子(2 )堵塞住石英坩鍋(I)上方開口，抽真空后將它們?nèi)鄯庠谝黄?；在石英安瓿外?3)底部填入減振材料(4)后放入裹上一層金屬箔(5)的石英坩鍋(1)，在石英坩鍋(I)上部填入減振材料(4)，裝入石英頂管(6)，抽真空后將石英頂管(6)與石英安瓿外管(3)熔融封裝。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種碲化鋅晶體空間生長用石英安瓿，其特征在于:所述的減振材料(4 )采用氮化硼或石墨。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種碲化鋅晶體空間生長用石英安瓿，其特征在于:所述的金屬箔(5 )采用不銹鋼箔或銅箔。
【文檔編號】C30B30/08GK203768487SQ201420028339
【公開日】2014年8月13日 申請日期:2014年1月17日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月17日
【發(fā)明者】陸液, 林杏潮, 張莉萍, 陸榮, 邵秀華, 王仍, 焦翠靈, 張可鋒, 杜云辰 申請人:中國科學(xué)院上海技術(shù)物理研究所