垂直Bridgman法变速生长Hg1-xMnxTe晶体

在固液界面迁移理论和SODCM模型(二次反扩散补偿法)的基础上,本文提出采用垂直Bridgman法变速生长Hg1-xMnxTe晶体,并从理论和实验两方面对该方法的可行性进行了验证.与传统垂直Bridgman法的对比实验结果表明,该方法可以在提高轴向组分均匀性的前提下增大抽拉速度,进而提高晶体生长速度.     

改进热交换法生长蓝宝石晶体的气泡研究

采用改进的热交换法生长的蓝宝石晶体,气泡是其主要缺陷之一.本文采用数值模拟研究了晶体生长过程中氦气流量对坩埚内温场、固液界面形状的影响.并结合晶体生长实验结果,分析了在实际的晶体生长过程中,氦气流量的线性增加对晶体内气泡的尺寸、形态和分布的影响.     

泡生法大尺寸蓝宝石晶体的生长速率对固液界面的影响

采用有限元法,对泡生法生长蓝宝石晶体不同生长阶段固液界面的形状和温度梯度进行模拟计算,探讨分析了生长速率对放肩、等径阶段蓝宝石生长的影响.结果表明:固液界面凸出度在放肩阶段较大,在等径阶段凸出度相对较小,固液界面温度梯度随着晶体生长不断减小.在合理速率范围内,放肩阶段0～2 mm/h,速率对固液界面的影响很小,等径阶段2～5 mm/h,速率对固液界面的影响越来越大,固液界面温度梯度和形变均随速率的增大而减小.利用模拟结果,调节实际晶体生长工艺参数,成功长出80 kg的大尺寸高质量蓝宝石晶体.     

LiNbO3晶体的坩埚下降法生长

通过选择合适的原料配比(Li2O 48.6mol;,Nb2O5 51.4mol;),控制固液界面处的温度梯度为20～40℃/cm,晶体生长速度为0.6～1.5mm/h,采用密闭条件下的坩埚下降法工艺成功地生长出了具有良好光学均匀性的完整LiNbO3单晶.用X射线粉末衍射表征获得的LiNbO3晶相,讨论了若干工艺条件对晶体组分与质量的影响.测定了未密闭条件下生长的LiNbO3晶体不同部位样品的紫外可见光谱,发现其吸收边沿生长方向发生红移,并讨论了产生此现象的原因.     

运用数值模拟技术改进VGF法生长GaAs晶体

在VGF法生长GaAs晶体的过程中固液界面凹向晶体,很容易在坩埚圆锥面处生长多晶.本文采用专业晶体生长模拟软件CrysVUn对实验温场进行了计算机模拟并提出改进方案,把底加热器取消并在坩埚底部加入氦气冷源,底部结构类似于热交换法系统.这样改变热场结构,得到凸向熔体的固液界面.     

四方晶系晶体的Bridgman法生长的稳态数值模拟

本文对四方晶系晶体的Bridgman法生长进行了稳态数值模拟.当熔体的导热系数位于晶体横向导热系数和纵向导热系数中间的一小段时,将产生"W"形固液界面.通过比较,指出不同导热系数组合时晶体生长的难易.当熔体的导热系数位于晶体横向导热系数和纵向导热系数中间的一小段时,界面平坦,容易长出较好质量的晶体.对中、低级晶系的生长,晶体横向导热系数应大于纵向导热系数.     

大尺寸优质声光晶体TeO2的生长

采用坩埚下降法生长了二氧化碲(TeO2)声光晶体,从原料角度分析了散射、云雾状云层等缺陷的形成,研究了晶体开裂和晶体结构的关系,从而确定了晶体生长最佳工艺条件为生长速率<0.6mm/h,固液界面的温度梯度约为45°C/cm,沿<110>方向生长可减少开裂.获得了尺寸大于55×55×120mm3的优质TeO2晶体,并测试了晶体的性能.     

紫外非线性光学晶体三硼酸铯的生长和性能

采用泡生法和提拉法生长出三硼酸铯(化学式CsB3O5,简称CBO)晶体,研究了晶体生长工艺条件及晶体生长形态.泡生法生长的CBO晶体的尺寸为40mm×25mm×25mm;生长过程中晶体转速为10～20r/min,降温速率为0.1～0.2℃/d.用提拉法生长出20mm×30mm的CBO晶体;生长过程中液面温度梯度为60℃/cm,提拉速度为8mm/d.在生长过程中Cs2O的挥发速度大于B2O3的挥发速度.CBO单晶的晶面由[011]斜方柱和[010]斜方柱单形组成,属于[011]单形是4个较大的面,属于[101]单形是4个较小的三角形晶面.CBO在紫外波段具有较大的有效非线性光学系数.利用CBO进行Nd∶YAG激光和频获得了高转换率的波长355nm及266nm相干光输出.     

Fe:LiNbO3单晶的坩埚下降法生长及其成分不均匀性研究

本文报道了用坩埚下降法生长Fe:LiNbO3晶体的新工艺.通过选择合适的原料配比、控制固液界面的温度梯度为20～40℃/cm及晶体生长速度0.8～1.5mm/h,生长出掺杂0.04mol;Fe2O3的无宏观缺陷LiNbO3单晶.XRD图谱和DTA曲线用来表征所得晶体,并且测定了从晶体下部到上部的紫外可见吸收光谱.结果表明:沿生长方向,晶胞参数a、c增大,熔点降低,晶体中的Fe2+浓度呈增加趋势,作者分析了造成成分不均匀分布的原因.     

泡生法生长蓝宝石晶体中固液界面形状的数值模拟研究

在泡生法蓝宝石单晶生长中,固液界面形状对晶体生长质量影响极大.本文针对泡生法蓝宝石晶体生长进行数值模拟,研究了晶体半透明性、放肩角、底部钼屏保温层厚度、加热器侧部和底部功率分配比等对固液界面形状的影响.模拟结果发现:不考虑蓝宝石晶体的半透明性,则固液界面凹向熔体生长,反之则固液界面凸向熔体生长;放肩角增大、底部钼屏保温层增厚,都造成固液界面凸度减小;加热器侧部与底部的功率比增大,则固液界面凸度增大.实际的固液界面形状取决于多种参数的综合作用.     

离子晶体生长机理及其生长习性

从阴、阳离子在界面上互相配位的角度介绍了一种新的微观生长机理模型,指出了生长基元进入晶格的驱动力为离子之间的静电引力,其相对大小由各界面上离子的静电键强近似测定.讨论了完好晶体(如ZnS、CsCl、PZT和PbWO4晶体)的生长习性.提出了一种新的生长习性判定法则.即当晶体生长由台阶产生速度决定时,晶体的生长习性与晶体中络合能力最小的离子在各界面上的配位数有关.在界面上离子的配位数越小,该晶面的生长速度越快.当晶体的生长速度由台阶移动速度决定时,晶体的生长习性与晶体中络合能力最小的离子在界面上的密度有关.在界面上离子的密度越小,该晶面的生长速度越快.     

β′—钼酸钆晶体的生长与畴结构观察

用提拉法生长了质量较好的铁电－铁弹β′－G 2(MoO4)3晶体,研究了晶体中包裹物的形成原因及晶体转速,提拉速度,温度梯度等对包裹物的影响,分析了晶体开裂的类型及克服的方法。指出了用提拉法生长高质量β′－Gd2(MoO4)3晶体的合适工艺参数。用偏光显微镜对晶体中的畴结构进行了观察,发现样品中存在宽畴和组畴两种类型,结合同一样品,减薄实验确定了晶体中的宽畴为铁电畴,细畴为铁弹畴。     

高质量GdxY1—xCOB晶体生长及其1．064μm二、三倍频非临界相位匹配性质

本文介绍了高质量非线性光学晶体GdxY1-xCa4O(BO3)3(GdYCOB)的生长,在这类晶体的Y向实现了1．064μm激光的Ⅱ类二倍频（SHG）和Ⅰ类三倍频（THG）的非临界相位匹配（NCPM）;在x=0.20的晶体中实现倍频NCPM,基频输入功率为110mW时,输出的532nm绿光为40.3mW,转换效率达36．7％,在x=0.22的晶体中实现三倍频的NCPM,输入功率为133mW时,输出的355nm紫外光为19.7mW,在输入功率为80mW时,转换效率为21％。     

RbTiOAsO4晶体中的生长缺陷和生长机制

采用溶盐法生长了大尺寸ＲｂｉＯＡｓＯ４晶体。利用同步辐射形貌术和化学腐蚀法，研究了ＲｂＴｉＯＡｓＯ４晶体中的生长缺陷。发现该晶体中的生长缺陷主要生长位错和生长扇界。大部分位钷沿「１００」方向，Ｂｕｒｇｅｒｓ适量为「００１」。在扫描电镜下，对原生ＲｂＴｉＯＡｓＯ４晶体的表面形态进行了观察，根据其表面二次电子像的特征，对不同晶面的生长控制机制进行了讨论。     

Growth Rate Effects during Indium-Antimony Crystal Growth

Local interface velocities are tracked radioscopically in the III-V semiconductor compound indium-antimony grown in a vertical Bridgman-Stockbarger furnace. Comparisons are made of interface velocities from five different compositions (40, 49, 50, 55, and 60 at.% Sb). Under specific growth conditions, the growth velocity for stoichiometric melts was comparatively constant and very close to the translation velocity. Measured chemical homogeneity was excellent, though polycrystallinity could occur when concentration boundary layers formed ahead of the interface. Off-stoichiometric melts exhibited initial supercooling, resulting in transient interface velocities and polycrystallinity. The observed supercooling is governed by chemical segregation in the melt. Thus, local growth velocity fluctuations are unambiguously attributed to a coupling of ompositional effects in the melt and crystal facetting kinetics.     

晶体生长溶液、熔体结构与生长基元

根据喇曼光谱、红外光谱测试了晶体生长的水溶液、溶剂和熔体的结构,并且在水热条件下进行了外加直流电场的实验,证实了晶体生长基元为负离子配位多面体,在不同的温度和溶液浓度条件下,负离子配位多面体相互联结成不同结构形式和不同维度的生长基元(聚集体),不同维度的生长基元往晶体各个面族上的叠合速率是各不相同的,表现在同一种晶体在不同的生长条件下,其结晶形态可以各不相同,由此进一步阐述了负离子配位多面体生长基元理论模型的合理性.     

点籽晶定向生长70％DKDP晶体的研究

磷酸二氢钾(KDP)类晶体快速生长主要采用点籽晶快速生长方法,三维生长的点籽晶不可避免的会使晶体产生柱锥交界线,从而影响晶体的性能和质量.本文通过所设计的载晶架,改进传统点籽晶快速生长方法,采用点籽晶定向生长方法,成功生长出磷酸二氘钾晶体(70%DKDP),避开生长晶体中的柱锥交界线取片,并对其氘含量、透过率、抗激光损伤性能以及光学均匀性等指标进行了测试.结果表明:所生长的晶体氘含量符合设计要求,晶体透过率和抗激光损伤性能和传统点籽晶快速生长晶体保持一致.光学均匀性结果表明样片内部无柱锥交界线,对于大口径70%DKDP晶体的生长具有指导意义.     

激光加热基座技术生长超细单晶光纤研究

单晶光纤(SCF)是具有纤维结构的“准一维”功能晶体材料,在高能激光、高温传感、辐射探测、信息通信等国防民生领域展现出了巨大的应用前景。本文采用激光加热基座技术成功制备出直径60~100 μm、长径比>6 000∶1的超细Al₂O₃、YAG单晶光纤,单晶光纤平均直径起伏<4%,展现出良好的柔韧性与波导特性,为单晶光纤器件的小型化与集成化创造了条件。     

β‘—相掺钕钼酸钆晶体生长和性质研究

采用提拉法生长β‘-相掺钕钼酸钆晶体。在1000℃温度下烧结72h2合成钼酸钆粉末样品。研究了生长工艺,拉速0.3-3mm/h,转速10-40r/min。沿[001]方向生长出φ35mm的掺钕钼酸钆单晶,晶体为紫色,透明。钕离子分凝系数数略大于1。