本技术涉及晶体生长的，具体涉及一种提拉法生长大尺寸氟化钙晶体的方法及氟化钙晶体。
背景技术：
1、提拉法生长晶体是一种重要的晶体生长技术，目前已广泛应用于各种材料科学领域。然而，采用现有的提拉工艺生产大尺寸的晶体时，受温度梯度、机械应力、提拉速度等影响，籽晶容易发生变形，生长后的籽晶长度相比生长前会伸长10-30mm左右，而上述变形会导致生长设备计算晶体直径出现误差，严重影响晶体的质量。
2、目前，针对籽晶变形的问题，一种方法是采用高质量、大直径的籽晶，然而当采用偏大直径的籽晶时，虽然籽晶变形的问题得以解决，但由于籽晶直径增大以及氟化钙晶体的膨胀系数大，导致籽晶无法承受较大的热应力，容易造成拉断或开裂，进而可能破坏设备及热场，造成较大的经济损失；还有一种方法是通过降低设备的提拉速度使籽晶受力更加均匀，从而有效避免变形，但是该方法降低了生产效率，并且籽晶容易发生开裂，造成经济损失。
3、因此，急需提供一种能够避免籽晶发生变形或开裂的提拉法生长工艺。
技术实现思路
1、为了克服现有提拉法生长籽晶过程中籽晶容易发生变形及开裂的问题，本技术提供一种提拉法生长大尺寸氟化钙晶体的方法及氟化钙晶体。
2、第一方面，本技术提供一种提拉法生长大尺寸氟化钙晶体的方法，采用如下的技术方案：
3、一种提拉法生长大尺寸氟化钙晶体的方法，包括以下步骤：三段式放肩，具体如下：
4、第一阶段放肩：籽晶以3-5mm/h的速度向上提拉，直至晶体直径为50mm，第一放肩长度为50-100mm；
5、第二阶段放肩：籽晶以1-4mm/h的速度向上提拉，直至晶体直径为150mm，第二放肩长度为30-60mm；
6、第三阶段放肩：籽晶以0.5-3mm/h的速度向上提拉，直至晶体直径为250-350mm，第三放肩长度为20-40mm。
7、在传统工艺中，籽晶容易发生变形的一个重要原因是放肩结束后，由于籽晶的下端面距离熔体较近，熔体中的热量容易辐射或热传递至籽晶，大量热量在籽晶中聚集，使得籽晶中的温度升高，籽晶发生变形。除此之外，在传统的放肩策略中，由于晶体肩部的表面较小，晶体中的热量无法及时传递出去，导致晶体的热量容易通过热传递至籽晶，从而加剧籽晶的变形。
8、本技术提供的提拉法生长大尺寸氟化钙晶体的方法采用了三段式的放肩工艺，该工艺通过调整放肩过程中的提拉速度，使得晶体放肩部位的直径与放肩长度逐渐增大，从而加速籽晶散热、避免籽晶发生变形；上述三段式放肩工艺具体效果为：一方面晶体的直径逐渐增大，放肩长度逐渐变长，当第一阶段直径增加至50mm时，放肩长度达到50-100mm，此时籽晶部分已经进入温度相对较低的区域，籽晶发生变形的几率大大减小；另一方面，放肩过程中晶体的直径逐渐增大，肩部分的表面积也逐渐增大，此时肩部分靠近顶部距离熔体较远且表面积较大，因此肩部分的散热较快，减少晶体中的热量向籽晶的传递，有效避免籽晶发生变形。
9、在一些实施方案中，所述第一阶段放肩的提拉速度可以为3-4mm/h或4-5mm/h，放肩长度可以为50-80mm或80-100mm。
10、在一个具体的实施方案中，所述第一阶段放肩的提拉速度还可以为3mm/h、4mm/h或5mm/h，放肩长度还可以为50mm、80mm或100mm。
11、在一些实施方案中，所述第二阶段放肩的提拉速度可以为1-2mm/h、1-3mm/h、1-4mm/h、2-3mm/h、2-4mm/h或3-4mm/h，放肩长度可以为30-40mm、30-50mm、30-60mm、40-50mm、40-60mm或50-60mm。
12、在一个具体的实施方案中，所述第二阶段放肩的提拉速度还可以为1mm/h、2mm/h、3mm/h或4mm/h，放肩长度还可以为30mm、40m、50mm或60mm。
13、在一些实施方案中，所述第三阶段放肩的提拉速度可以为0.5-1mm/h、0.5-2mm/h、0.5-3mm/h、1-2mm/h、1-3mm/h或2-3mm/h，放肩长度可以为20-25mm、20-30mm、20-40mm、25-30mm、25-40mm或30-40mm。
14、在一个具体的实施方案中，所述第三阶段放肩的提拉速度还可以为0.5mm/h、1mm/h、2mm/h或3mm/h，放肩长度还可以为20mm、25m、30mm或40mm。
15、可选地，所述提拉法生长大尺寸氟化钙晶体的方法还包括：
16、籽晶加工与处理：将籽晶加工至以下规格，然后垂直放置在退火炉中，在900-1200℃下进行退火处理；
17、所述籽晶由顶部和底部组成，顶部和底部均为圆柱形结构，籽晶底部直径d2为30-50，籽晶底部长度l2≤40mm；籽晶顶部直径d1大于籽晶底部直径d2 3-10mm，籽晶顶部长度l1≤25mm。
18、本技术中，将籽晶底部长度与籽晶顶部长度控制在上述范围内，一方面能够促进籽晶在纵向的散热，避免籽晶发生变形；另一方面能够平衡晶体的重量，缩短籽晶接触液面的时间。此外，籽晶顶部直径d1要略大于籽晶底部直径d2，一方面是为了便于籽晶的装卡，另一方面籽晶顶部端面的表面积增大，有利于热量的导出，从而避免热量在籽晶中的积累而引起籽晶温度的上升，导致籽晶的变形。
19、本技术中，对籽晶进行退火处理，能够消除籽晶加工过程中产生的应力，有效避免籽晶在提拉过程中发生变形或开裂。通过实验探究发现将退火温度控制在上述范围内，氟化钙籽晶的变形率更小，氟化钙晶体的质量更高。
20、在一些实施方案中，所述籽晶顶部直径d1可以为36-40mm。
21、在一个具体的实施方案中，所述籽晶顶部直径d1还可以为36mm或40mm。
22、在一些实施方案中，所述籽晶底部直径d2可以为30-34mm。
23、在一个具体的实施方案中，所述籽晶底部直径d2还可以为30mm或34mm。
24、在一些实施方案中，所述氟化钙籽晶的退火温度可以为800-900℃、800-1000℃、800-1200℃、800-1300℃、900-1000℃、900-1200℃、900-1300℃、1000-1200℃、1000-1300℃或1200-1300℃。
25、在一个具体的实施方案中，所述氟化钙籽晶的退火温度还可以为800℃、900℃、1000℃、1200℃或1300℃。
26、可选地，所述籽晶底部长度l2为20-40mm；籽晶顶部长度l1为10-15mm。
27、在一些实施方案中，所述籽晶顶部长度l1可以为10-15mm、10-25mm或15-25mm。
28、在一个具体的实施方案中，所述籽晶顶部长度l1还可以为10mm、15mm或25mm。
29、在一些实施方案中，所述籽晶底部长度l2可以为20-30mm或30-40mm。
30、在一个具体的实施方案中，所述籽晶底部长度l2还可以为20mm、30mm或40mm。
31、可选地，所述籽晶顶部与籽晶底部过渡位置与水平方向的夹角a为100-150°。
32、在一个具体的实施方案中，所述籽晶顶部与籽晶底部过渡位置与水平方向的夹角a为120°。
33、可选地，所述三段式放肩步骤中，籽晶的旋转速度为9-10rpm；坩埚的旋转速度为1-2rpm，籽晶与坩埚的旋转速度相反。
34、可选地，所述提拉法生长大尺寸氟化钙晶体的方法还包括：抽真空、充气、升温、引晶、等径生长、降温。
35、第二方面，本技术提供一种氟化钙晶体，采用所述提拉法生长大尺寸氟化钙晶体的方法获得。
36、可选地，所述氟化钙晶体的直径为250-350mm，重量为45-55kg。
37、综上所述，本技术具有以下有益效果：
38、1. 本技术提供一种提拉法生长大尺寸氟化钙晶体的方法，该方法通过采用三段式的放肩工艺，使得晶体放肩部位的直径与放肩长度逐渐增大，从而加速籽晶散热，有效避免籽晶发生变形。
39、2. 本技术提供的提拉法生长大尺寸氟化钙晶体的方法中采用特定规格的氟化钙籽晶，该氟化钙籽晶由顶部和底部组成，顶部和底部均为圆柱形结构，籽晶顶部直径略大于籽晶底部直径，一方面是便于籽晶的装卡，另一方面籽晶顶部端面的表面积增大，有利于热量的导出，从而避免热量在籽晶中的积累而引起籽晶温度的上升，导致籽晶的变形。
40、3. 本技术通过对氟化钙籽晶进行退火处理来消除氟化钙籽晶中的内应力，并进一步经退火温度控制在900-1200℃之间，获得的氟化钙籽晶的质量更好，在提拉过程中更不易发生变形或开裂。
1.一种提拉法生长大尺寸氟化钙晶体的方法，其特征在于，包括以下步骤：三段式放肩，具体如下：
2.根据权利要求1所述的提拉法生长大尺寸氟化钙晶体的方法，其特征在于，所述提拉法生长大尺寸氟化钙晶体的方法还包括：
3.根据权利要求2所述的提拉法生长大尺寸氟化钙晶体的方法，其特征在于，所述籽晶底部长度l2为20-40mm；籽晶顶部长度l1为10-15mm。
4.根据权利要求2所述的提拉法生长大尺寸氟化钙晶体的方法，其特征在于，所述籽晶顶部与籽晶底部过渡位置与水平方向的夹角a为100-150°。
5.根据权利要求1所述的提拉法生长大尺寸氟化钙晶体的方法，其特征在于，所述三段式放肩步骤中，籽晶的旋转速度为9-10rpm；坩埚的旋转速度为1-2rpm，籽晶与坩埚的旋转速度相反。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的提拉法生长大尺寸氟化钙晶体的方法，其特征在于，所述提拉法生长大尺寸氟化钙晶体的方法还包括：抽真空、充气、升温、引晶、等径生长、降温。
7.一种利用权利要求1-6中任一项所述的提拉法生长大尺寸氟化钙晶体的方法获得的氟化钙晶体。
8.根据权利要求7所述的氟化钙晶体，其特征在于，所述氟化钙晶体的直径为250-350mm，重量为45-55kg。
