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冷坩堝法晶體生長工藝
點擊次數(shù)：1019 發(fā)布時間：2010-11-8
首先將生O2與穩(wěn)定劑Y2O3按摩爾比9：1的比例混合均勻，裝入紫銅管圍成的杯長合成立方氧化鋯晶體所使用的粉料Zr狀"冷坩堝"中，在中心投入4-6g鋯片或鋯粉用于"引燃"。接通電源，進行高頻加熱。約8小時后，開始起燃。起燃1-2分鐘，原料開始熔化。先產生了小熔池，然后由小熔池逐漸擴大熔區(qū)。在此過程中，鋯金屬與氧反應生成氧化鋯。同時，紫銅管中通入冷水冷卻，帶走熱量，使外層粉料未熔，形成"冷坩堝熔殼"。待冷坩堝內原料*熔融后，將熔體穩(wěn)定3O-6O分鐘。然后坩堝以每小時5-15mm的速度逐漸下降，“坩堝”底部溫度先降低，所以在熔體底部開始自發(fā)形成多核結晶中心，晶核互相兼并，向上生長。只有少數(shù)幾個晶體得以發(fā)育成較大的晶塊。 晶體生長完畢后，慢慢降溫退火一段時間，然后停止加熱，冷卻到室溫后，取出結晶塊，用小錘輕輕拍打，一顆顆合成立方氧化鋯單晶體便分離出來。 整個生長過程約為2O小時。每一爐zui多可生長6Okg晶體，未形成單晶體的粉料及殼體可回收再次用于晶體生長。生長出的晶塊呈不規(guī)則柱狀體，無色透明，肉眼見不到包裹體和氣泡。 合成立方氧化鋯晶體易于著色，對于彩色立方氧化鋯晶體的生長，需要在氧化鋯和穩(wěn)定劑的混合料中加入著色劑。將無色合成立方氧化鋯晶體放在真空下加熱到2000℃進行還原處理，還能得到深黑色的合成立方氧化鋯晶體。
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