Croissance en surfusion et germination spontanée - cristech
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Croissance en surfusion et germination spontanée - cristech
Laboratoire MatériauxUniversity Optiques, et Systèmes – CNRS UMR 7132 of MetzPhotonique and Supélec 2 rue E. Belin - 57070 METZ - France Tél : 03-87-37-85-57 (ou 58) - Fax : 03-87-37-85-59 – http://www.lmops.supelec.fr Croissance en surfusion et germination spontanée du métaborate de baryum β-BBO Alain Maillard Cristech 2008 Oléron 6- 8 octobre • Le métaborate de baryum BaB2O4fait partie des quelques cristaux pour l’UV. Par mélange d’onde jusqu’à λ =186 nm*. Plus communément 266 nm, 244 nm etc. • Actuellement 2 techniques de croissance En solution, flux de Na2O (la plus utilisée) Czochralski en surfusion. * Kouta H. Opt.Lett. 24-17 (1999)1230 METHODES DE CROISSANCE • Diagramme de phase • TSSG • Utilisation d’un solvant. • Composition du bain: 22 à 31% de Na2O. • Tirage à 0,5 mm/jour. • Cz • Surfusion. • Composition : BaB2O4. • Tirage à 0,5 mm/heure. Huang Q.Z. et.al. Acta Physica Sinica 30-4(1981) 559 ETAT DYNAMIQUE DU BAIN Vue de dessus de la surface libre du bain. Chauffage inductif en creuset de platine Paramètres : position creuset = 41 mm tension = 3354 V 1200 Pente interne = 24,3°/cm 1100 Température [°C] 1000 Pente ext = 550°/cm = 55°/mm 900 800 Pente sortie=44,4°/cm 700 600 500 20 40 60 80 100 Thermocouple position relative[mm] 120 Les mouvements de convection réguliers témoignent de la présence de forts gradients thermiques verticaux et radiaux. Qualité du Cz-BBO • Vitesse de tirage 24 x plus grande. • Pas de solvant => source d’impureté en moins. • Un traitement thermique atténue les centres diffusants. • Coefficients d’absorption décalé vers les courtes longueurs d’onde. Inconvénient majeur : germination très susceptible. Fusion partielle du germe. Traitement des germes à l’acide orthophosphorique Dans le bain en surfusion la fusion partielle du germe est impossible. Afin de limiter la prolifération de défauts à partir du germe celui si est poli chimiquement. Li2B4O7 Cz-BBO TSSG CZ LMOPS Metz LPM Nancy Tsvetkov E.G. JCG 275,1-2 (2005) 53 Kohk A.E. Kouta H. JCG 275,1-2 (2005) 669 JCG 166(1996)497 Fujian Castech Crystal Chine Cristal Laser Oxide Japan germination spontanée ou presque 10 µg. • La germination détermine la qualité du cristal. • Travaux sur KNbO3 et Tungstate KY(WO4)2 Gérard Métrat au Laboratoire de Physico Chimie des Matériaux Luminescents LPCML Lyon. KY(WO4)2 Métrat G. JCG 197 (1999) 883 KNbO3 Kalisky Y. Métrat G. et al. Opt.Comm. 225 (2003) 377 Seule la tension de surface maintien le cristal à la surface. Application à BBO • La densité du bain a été mesurée* ρ = 4,453 - 0,000545 x (T+273) T en °C ρ = 3,707 à T=1095°C Densité BBO solide 3,849 à T=20°C Coefficient de dilatation thermique a : 4 10-6/K c : 36 10-6/K => densité BBO solide 3,732 à T=1050°C 3,679 à T=1050° Le cristal flotte sur le bain ce que nous vérifions plus simplement en laissant tomber un morceau de cristal suffisamment gros dans le bain. * Xinming Huang et al. JCG165(1996)413 Fusion Germination Fusion apparition de bulles. Apparition d’un cristal surnageant. Mouvements de convection. Le cristal est au centre du bain. Symétrie C3v Le cristal est récupéré à la cuillère. La surface n’est pas lisse elle semble être attaquée. Taille: 5 x 1 mm Objectif : récupération et tirage du cristal. La technique développée pour KNbO3 et KY(WO4)2 consiste à aspirer le cristal à l’aide d’un tube de platine. Puis de tirer le cristal, cette opération est facilité par la flottabilité de BBO dans le bain.