Способ выращивания монокристаллов гадолиний-скандий- галлиевого граната

 

Изобретение относится к материалам квантовой электроники, в частности к технологии выращивания монокристаллов гадолиний-скандий-галлиевого граната (ГСГГ), которые используются для изготовления активных элементов, и позволяет улучшить оптическое и структурное совершенство монокристаллов. Берут затравку ГСГГ, вытянутую в направлении112} и выполненную в форме цилиндра или прямоугольного параллелепипеда с боковыми поверхностями, соответствующими кристаллографическим плоскостям и , и осуществляют рост монокристалла из расплава методом Чохральского. 1 табл.

Изобретение относится к материалам квантовой электроники, в частности к технологии выращивания монокристаллов гадолиний-скандий-галлиевого граната (ГСГГ), которые используются для изготовления активных элементов. Цель изобретения улучшение оптического и структурного совершенства монокристаллов. П р и м е р 1. На рентгеновском дифрактометре "ДРОН-0,5" на МОоK_α1- излучении на цилиндрической затравке кристалла ГСГГ проверяют точность ориентации торца затравки относительно кристаллографической плоскости112} в двух взаимно перпендикулярных направлениях по максимуму отражений второго порядка 224} 2Θ₂₂₄=15^o54'; Θ₂₂₄=7^o57'; действительное действительное Θ₂₂₄^I=7^o33'; Θ₂₂₄^II=8^o11'; измеренное измеренное Разориентация торца затравки относительно кристаллографической плоскости 112} в двух взаимно перпендикулярных направленных составляет 24^I и 14^I. Общая разориентация торца затравки относительно кристаллографической плоскости находится согласно номограмме (ОСТ 11 070.825-81. Приложение 11) и не превышает 0^о30^I. Далее кристалл ГСГГ вытягивают из расплава по методу Чохральского на затравку, вращающуюся со скоростью 20 об/мин. Скорость вытягивания 4,1 мм/ч. П р и м е р 2. На рентгеновском дифрактометр "ДРОН-0,5" на МоK_α1-излучении на прямоугольной затравке кристалла ГСГГ, вытянутой по112} проверяют точность ориентации торца затравки относительно кристаллографической плоскости 112} в двух взаимно перпендикулярных направлениях по максимуму отражений второго порядка224} 2Θ₂₂₄=15^o54^I,Θ₂₂₄=7^o57^I, Θ₂₂₄^I=7^o47^I,Θ₂₂₄^II=7^o42^I. измеренное измеренное Разориентация торца затравки относительно кристаллографической плоскости 112} в двух взаимно перпендикулярных направлениях составляет 7^I и 15^I. Общая разориентация торца прямоугольной затравки относительно кристаллографической плоскости находится согласно номограмме и не превышает 0^о18^I. Разориентацию боковых граней прямоугольной затравки относительно кристаллографических плоскостей21} и10} находят также в двух взаимно перпендикулярных направлениях по максимуму отражений второго порядка442} для плоскости21} и по максимуму отражений четвертого порядка440} для плоскости10} 2Θ₄₄₂=19^o30^I;Θ₄₄₂=9^o45^I;
действительное действительное
2Θ₄₄₀=18^o22^I;Θ₄₄=9^o11^I
для МоK_α1
действительное действительное
Θ₄₄₂^I=9^o30^I;Θ₄₄₂^II=9^o53^I,
измеренное измеренное
Θ₄₄₀^I=9^o03^IΘ₄₄₀^II=9^o24^I
измеренное измеренное
Разориентация боковой грани затравки ГСГГ относительно кристаллографической плоскости21} в двух взаимно перпендикулярных направлениях составляет 15^I и 8^I. Общая разориентация находится по номограмме и не превышает 0^o18^I.
Разориентация другой боковой грани затравки ГСГГ относительно кристаллографической плоскости10} и в двух взаимно перпендикулярных направлениях составляет 8^I и 13^I. Общая разориентация находится по номограмме и не превышает 0^о16^I. Далее затравку опускают в расплав, оплавляют и кристалл вытягивают по методу Чохральского на вращающуюся затравку аналогично примеру 1. Мозаичность выращенных кристаллов ГСГГ: Nd³⁺, Cr³⁺ определяют путем записи на ленте потенциометра КСП-4 полуширины дифракционных пиков рентгеновских отражений при сканировании рентгеновским пучком плоскости112} кристалла. Полуширина дифракционного пика составляет 3-5^I, что значительно меньше, чем для алюмоиттриевого граната АИГ: Nd³⁺ (5-7^I). Лазерные характеристики активных элементов одного типоразмера, изготовленных из монокристаллов ГСГГ; Nd³⁺, Cr³⁺, выращенных по предлагаемому способу и изготовленных из монокристаллов АИГ Nd³⁺ и АИ Nd³⁺, приведены в таблице. Из таблицы видно, что при примерно одинаковом уровне пассивных потерь и пороговых энергий накачки дифференциальный КПД выращенного по предлагаемому способу кристалла ГСГГ: Nd³⁺, Cr³⁺ превосходит дифференциальный КПД кристалла АИГ: Nd³⁺ в 1,8 раза.

Формула изобретения

СПОСОБ ВЫРАЩИВАНИЯ МОНОКРИСТАЛЛОВ ГАДОЛИНИЙ-СКАНДИЙ-ГАЛЛИЕВОГО ГРАНАТА Gd₃(Sc_xGa_1-x)₅O₁₂:Nd³⁺, Cr³⁺ вытягиванием из расплава на затравку, отличающийся тем, что, с целью улучшения оптического и структурного совершенства монокристаллов, вытягивание осуществляют на затравку, вытянутую в напралении {112} и выполненную в форме цилиндра или прямоугольного параллелепипеда с боковыми поверхностями, соответствующими кристаллографическим плоскостям и

РИСУНКИ

Рисунок 1