铌酸钾锂晶体的生长和缺陷

用电阻加热提拉法生长了一系列较大尺寸,组分离子均匀性较好的铌酸钾锂晶体.利用X射线荧光光谱法测量了不同配比的熔体中生长出的晶体组成,用同步辐射X射线测量了晶体结构,结果表明随晶体组成变化,晶体的晶格常数发生了变化.根据晶体组分离子浓度与折射率的关系研究了晶体折射率变化情况,结果表明用本方法生长的大尺寸KLN晶体,寻常折射率no在测量误差范围内没有变化,非寻常折射率ne的变化率在820nm仅为1.22×10-4/mm,在410nm仅为1.93×10-4/mm.晶体的干涉条纹证明了晶体有良好的光学均匀性.结合晶体生长实验,探讨了改进晶体组分离子浓度分布均匀性的方法,结果表明采用籽晶和坩锅向相同方向旋转可以改善晶体生长界面处组分离子浓度的波动,提高晶体组分离子均匀性.晶体的缺陷研究表明晶体结构完整性较好,位错形状与晶体结构相一致,密度为7.5×104,[001]轴是晶体的极化轴.晶体对890～960nm波长范围的cw-Ti:sapphire激光倍频结果表明晶体有良好的倍频性能.     

大尺寸PWO:(Mo,Y)晶体发光均匀性的研究

报道了用改进的Bridgman法生长的大尺寸PbWO4:(Mo,Y)晶体发光均匀性的表征研究.通过对大尺寸的PbWO4:(Mo,Y)晶体不同部位的透射光谱、X射线激发发射光谱、光产额和抗辐照损伤能力等光学和闪烁性能的测试,结果表明在实验所涉及的掺杂浓度范围,Mo、Y双掺杂能显著改善PbWO4晶体的发光均匀性,增强其抗辐照损伤能力.     

新型Q开关晶体Cr^4＋：YAG的生长和退火研究

采用二阶Ca离子作为电荷补偿离子由提拉法生长出了具有高光学质量的调Q开关晶体Cr^4 :YAG并对该晶体进行了退火研究。吸收光谱测量表明原生态晶体中已有少量Cr^4 离子存在。晶体经空气中退火后Cr^4 离子浓度和1.06μm处的吸收系数均显著提高，晶体生长和退火实验显示出晶体中Cr^4 离子的浓度不仅取决于掺杂的Cr^3 离子的浓度，而且同晶体中的Ca/Cr浓度比密切相关。     

新型Q开关晶体Cr4+∶YAG的生长和退火研究

采用二价Ca离子作为电荷补偿离子由提拉法生长出了具有高光学质量的调Q开关晶体Cr4+∶YAG并对该晶体进行了退火研究.吸收光谱测量表明原生态晶体中已有少量Cr4+离子存在.晶体经空气中退火后Cr4+离子浓度和1.06μm处的吸收系数均显著提高.晶体生长和退火实验显示出晶体中Cr4+离子的浓度不仅取决于掺杂的Cr3+离子的浓度,而且同晶体中的Ca/Cr浓度比密切相关.     

含硼助熔剂对YAG∶Ce荧光粉晶相、形貌及发光性能的影响

采用高温固相法分别以H3BO3和Na2B4O7作为助熔剂合成了Ce离子掺杂的Y3Al5O12(YAG∶ Ce)黄色荧光材料.采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、荧光分光光度计(PL)对合成出的YAG∶ Ce样品进行了表征,在此基础上研究了H3BO3和Na2B4O7助熔剂浓度对YAG∶ Ce的晶相、微观形貌及光学性能的影响.结果表明,随着H3BO3的增加,发光强度先增大后降低,并且当H3BO3用量为1.5wt;时,发光强度达到最大,同时颗粒分散性最好;然而当增加Na2B4O7用量时,发光强度先增强再降低,晶体发育程度及颗粒分散性先改善再恶化,当用量为6.0wt;时,发光强度最大,颗粒分散性最优.此外,含硼助熔剂由于B离子的引入,有效地提高了YAG晶体对发光中心Ce离子的容纳量.H3BO3和Na2B4O7使Ce离子猝灭浓度分别提高到了0.15和0.10.     

新型( Yb3+,La3+)∶Gd2SiO5和(Yb3+,Tb3+)∶GdTaO4单晶生长及分凝研究

采用提拉法生长了尺寸为φ30 mm × 50 mm的(Yb3+,La3+)∶Gd2SiO5单晶和尺寸为φ24 mm×57 mm的( Yb3+,Tb3)∶GdTaO4单晶,用X射线荧光法测量了掺杂样品的组分浓度在晶体中的分布,拟合了掺杂离子的有效分凝系数,结果表明:Yb3+在Gd2SiO5晶体中的分凝系数为1.185(15),接近单位1,而La3+则为0.68 (10),偏离单位1较多,对晶体的光学均匀性会有较大的影响;Yb3+和Tb3+在GdTaO4中的分凝系数为0.84(14)和0.84(5),接近单位1,对晶体的光学均匀性影响较小.     

Li掺杂浓度对NaI∶Tl,Li晶体光学和闪烁性能的影响

具有中子-伽马双模探测能力的卤化物闪烁晶体在辐射探测领域展现出广阔的应用前景。本文使用布里奇曼法生长得到高光学质量的NaI∶Tl和NaI∶Tl, Li闪烁晶体，并系统研究了不同Li浓度掺杂NaI∶Tl晶体的光致激发和发射光谱、时间分辨光致发光曲线、X射线辐照发光光谱、伽马射线激发能谱，以及中子-伽马甄别性能。研究表明，NaI∶Tl晶体和NaI∶Tl, Li晶体在X射线激发下的发光峰位于345和410 nm,均来源于Tl⁺的sp-s²跃迁发光。随着Li浓度的增加，晶体的光产额由41 000 photons/MeV下降到23 000 photons/MeV,662 keV处的能量分辨率由7.0%劣化到9.6%。1%Li(原子数分数)掺杂的NaI∶Tl晶体具有最优的中子-伽马脉冲形状甄别(PSD)性能，品质因子(FoM)值达到4.56。     

提拉法生长KTa_(1-x)Nb_xO_3晶体的组分均匀性研究

本文报道了使用提拉法在KNbO3-KTaO3固熔体体系中生长立方相KTa1-xNbxO3(KTN)晶体的工艺。从理论上分析了影响KTN晶体均匀性的主要原因为熔体组分和生长温度,并根据KNbO3-KTaO3固溶体相图分析了晶体组分变动和生长温度的定量关系;对相同组分熔体体系中生长出的不同尺寸KTa0.64Nb0.36O3晶体的均匀性测试表明,采用大坩埚生长小晶体的工艺方法可有效改善KTN晶体的均匀性。     

温度梯度法生长大尺寸钛宝石晶体研究

采用温度梯度法生长了不同掺杂浓度的钛宝石(Ti∶ Al2O3)激光晶体,经退火加工获得的最大晶体尺寸达到φ86 mm×37 mm.室温下利用紫外-可见-近红外分光光度计测试了晶体300～ 1000 nm波段的吸收,分析了该系列晶体的吸收特性.结合晶体径向527 nm的吸收测试分析了晶体径向掺杂均匀性,同时使用Zygo干涉仪测试了晶体的光学均匀性,结果表明所生长的大尺寸钛宝石晶体具有良好的掺杂及光学均匀性.通过化学腐蚀法,利用光学显微镜观察表征了晶体位错密度,为2.9 × 103/cm2.     

Ge掺杂β-Ga2O3晶体的发光性能研究

采用浮区法(FZ)生长Ge掺杂β-Ga2O3晶体,利用XRD和Raman光谱研究了掺杂对晶体结构的影响.透射光谱测试表明,随着Ge离子掺杂浓度增加,Ge∶ β-Ga2O3晶体光学带隙增大.在4.67 eV紫外光激发下,Ge∶ β-Ga2O3晶体的发光强度与β-Ga2O3晶体相当,发光衰减时间比β-Ga2O3晶体更快.     

掺钕钒酸钇原料合成与熔体特性的关系

钒酸钇原料(熔料)在高温氧气氛中钒的氧化物具有预蒸发,而在高温缺氧的气氛中高价钒离子(V5+)会分解成低价钒离子(V4+或V3+)以及在晶体生长过程中存在着掺质Nd3+的分凝效应等特性.因此,在原料合成中,除了强调原料合成规范化(保纯性、均匀性及重复性)外,还要对初始原料及添加料的组分和掺质浓度进行适度调节.其目的是在熔体剩料多次重复使用时,所生长的晶体中Nd3+浓度基本不变,而且所生长的晶体能保持单相生长.     

γ-LiAlO2晶体的生长及掺镓研究

由于与GaN晶格失配小(约1.4;),γ-LiAlO2单晶有望成为GaN外延衬底材料.本文首先使用提拉法生长出了尺寸达φ45×50mm3的γ-LiAlO2单晶,然后采用Ga2O3作为掺杂剂,仍用提拉法生长出了三种不同掺镓浓度的LiAl1-xGaxO2(x=0.1,0.2,0.3)晶体,并用X射线粉末衍射(XRPD)分别对晶体及坩锅中剩余的熔体的成份进行了表征.结果表明LiAl-xGaxO2(x=0,0.1,0.2,0.3)晶体归属于γ-LiAlO2结晶结构,Ga3+离子部分地取代Al3+离子,发生分凝且分凝系数小于1.     

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.     

Ge掺杂β-Ga_2O_3晶体的发光性能研究（英文）

采用浮区法(FZ)生长Ge掺杂β-Ga_2O_3晶体,利用XRD和Raman光谱研究了掺杂对晶体结构的影响。透射光谱测试表明,随着Ge离子掺杂浓度增加,Ge∶β-Ga_2O_3晶体光学带隙增大。在4.67 eV紫外光激发下,Ge∶β-Ga_2O_3晶体的发光强度与β-Ga_2O_3晶体相当,发光衰减时间比β-Ga_2O_3晶体更快。     

Cs+:RbTiOPO4晶体的铁电相变和电导特性

在二元体系RbTiOPO4-CsTiPO5中通过助熔剂法生长出不同Cs+掺杂浓度的Cs+:RbTiOPO4晶体,X射线粉末衍射确定所获晶体的物相为斜方晶系Pna21型,研究了晶体的铁电相变及离子电导等物理性质,发现该类晶体具有典型的铁电体二次相变特征.     

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.     

高抗灰迹KTP晶体生长与性能研究

采用顶部熔盐籽晶法生长了具有高抗灰迹性能的KTiOPO4(HGTR-KTP)晶体,并对其透过光谱、光学均匀性、相位匹配角、抗激光损伤阈值等性能进行了表征和测试,与普通KTP晶体的对比和大功率激光实验表明该晶体具有高的抗灰迹性能。     

Ⅰ类高氘DKDP晶片性能研究

受到晶体尺寸以及非线性光学性能的影响,目前可供选择的非线性晶体非常有限。DKDP晶体作为传统大尺寸光电材料,在光参量啁啾脉冲放大(OPCPA)装置中得到了应用。高氘化的DKDP晶体有更好的光学性能,然而生长出高氘化DKDP晶体对生长环境等有更加严格的要求。本文通过改良的原料合成罐以及生长槽,采用点籽晶快速生长法成功生长出高氘DKDP晶体。按照Ⅰ类(θ=37.23°, φ=45°)切割方式制备样品,并对其氘含量、透过率、光学均匀性以及晶体激光损伤阈值进行测试。实验结果表明,晶体的平均氘含量达到98.49%,在可见-近红外波段下具有较宽的透过波段和较高的透过性能。R-on-1的测试结果显示,在3 ns、527 nm条件下,DKDP晶体的激光损伤阈值达到了19.92 J/cm²。晶体光学均匀性均方根达到了1.833×10^-9,表明晶体具有良好的光学均匀性。     

焦硅酸镥(Lu2Si2O7:Ce)闪烁晶体的生长与发光性能研究

铈掺杂的焦硅酸镥晶体(简写为LPS:Ce)是新近发现的一种具有潜在应用价值的无机闪烁晶体.本文用提拉法成功地生长出尺寸为φ15mm×40mm的LPS:Ce晶体.XRD结构测试表明,该晶体属于单斜晶系,C2/m空间群,晶体中分布有少量的LPS和石英颗粒包裹体.对从毛坯中切割出的无色透明晶体样品在室温下分别进行了透射光谱、紫外激发、X射线激发发射光谱和衰减时间测试.结果表明,铈(Ce3+)离子掺杂使LPS晶体的紫外吸收边从175nm红移到350nm,紫外和X射线激发的荧光光谱中都可以分解出384nm和412nm两个发射峰,它们分别对应于电子从铈(Ce3+)离子的5d轨道向4f轨道的两个能级(2F5/2和2F7/2)的辐射跃迁,从衰减曲线中可以拟合出一个38.75ns的时间常数.这些发光特征与该晶体独特的晶体结构密切相关.     

氟化钇锂激光晶体生长与键合技术研究

采用密闭反应气氛电阻加热熔体提拉法与上称重自动控径技术生长稀土离子掺杂氟化钇锂系列(Re:YLF)激光晶体,通过优化热场设计,有效地解决了大尺寸YLF系列激光晶体生长过程中的开裂和直径控制起伏的问题,成功生长出了直径大于50 mm的YLF系列激光晶体,晶坯无晶界、基本无散射,光学均匀性良好.同时开展了YLF系列激光晶体热扩散键合技术研究,通过定向切割、轴向匹配和面形匹配光胶、构造高温度均匀性热键合温场,成功制备出了YLF键合激光晶体.