KDP类晶体快速生长技术研究

概述了本课题组在KDP类晶体快速生长领域的研究及进展情况.通过集成生长设备的管道系统、升级连续过滤系统、研发晶体生长过程的实时监控系统以及高精度退火设备,实现晶体生长系统的集成化;通过数值模拟优化晶体表面流场状态、全流程量化控制实现晶体稳定生长以及精密热退火进一步提升晶体性能;针对点籽晶快速生长KDP类晶体中存在的柱锥交界面问题,相继提出了长籽晶锥区限制生长法和长籽晶自由生长法,为大尺寸高性能KDP类晶体生长提供新的技术方案.     

大尺寸红外非线性光学晶体LiInSe2的生长与退火研究

硒铟锂(LiInSe2,LISe)晶体在长波红外激光领域有重要应用价值.目前高质量、大尺寸LISe晶体的稳定生长仍然面临挑战,通过气氛退火后处理工艺能够有效提高晶体光学质量.本文采用定向籽晶垂直布里奇曼法,通过精确控制籽晶熔接,实现大尺寸(φ40 mm×60 mm)LISe晶体的批量稳定制备,为目前国际上报道的最大尺寸LISe晶体.另外,系统探索了LISe晶体的退火工艺,研究表明在740℃、LISe本征气氛下退火150 h,可以明显提高LISe晶体器件光学质量.     

熔体法生长大尺寸有机晶体

大尺寸有机晶体在太赫兹波产生、中子探测、微波激射等多个关系国计民生、涉及国家安全的领域具有重要应用前景。但大尺寸有机单晶生长一直是国际公认的难题,无论是在生长理论、生长方法还是生长设备方面都远远落后,在整个人工晶体领域相对小众;而且有机晶体硬度低、脆性高、易解理等本征特性为加工和后期应用带来了很多困难,制约了相关领域的发展。有机分子晶体的物化性质决定了其生长方法多采用溶液或气相方法,熔体生长方法在结晶质量控制方面难度更大;但针对上述应用所需的大尺寸单晶和掺杂要求,熔体生长方法相比溶液和气相方法更具优势。本文对熔体法生长大尺寸有机晶体进行分类总结,对影响生长过程和晶体质量的原料提纯、籽晶生长、安瓿设计、固液界面控制、生长及降温速度调控、加热温区等因素进行分析,结合本课题组近年来利用熔体法生长大尺寸有机晶体的实际经验,旨在为大尺寸有机晶体的生长研究提供理论基础和实践经验,突破高质量、大尺寸有机单晶生长的国际难题。     

影响生长大尺寸和高质量β-BBO晶体的因素

本文讨论顶部籽晶法各种生长条件对大尺寸、高质量β-BaB2O4晶体的影响,诸如助熔剂、温度梯度、晶体转速、降温速率、籽晶方向等晶体生长工艺参数.采用NaF作为助熔剂、[001]向的定向籽晶、接近液面温度梯度为3～8℃/cm、5～20r/min的转速、0.05～0.1℃/h降温速率的生长工艺,使用直径为100mm的铂坩埚,成功地生长出100mm×40mm、光学均匀性为4.326×10-6的大尺寸高质量的β-BBO晶体.     

BiB3O6晶体最佳生长方向的确定

非线性光学晶体BiB3O6属单斜晶系,晶体的极性生长严重.采用不同方向的籽晶,晶体的形状、尺寸、质量和生长速度有着很大的差异.为了确定晶体的最佳生长方向,热膨胀性能被考虑.通过分析热膨胀椭球,[101]方向被确定为最佳籽晶方向.在适合的高温溶液条件和工艺参数下,沿着该方向,成功生长了尺寸为30mm×30mm×40mm、重120g的BiB3O6晶体.     

上海光机所无锥柱交界面KDP类晶体长籽晶快速生长技术取得重要进展

<正>近期,上海光机所应用于Ⅱ类切割的430 mm口径KDP类晶体的长籽晶快速生长技术取得重要进展。利用自主研发的KDP类晶体连续过滤快速生长系统,在国际上首次结合长籽晶点晶技术(籽晶长度260 mm)获得长籽晶KDP晶体(图1),晶体尺寸为471 mm×480 mm×400 mm(长×宽×柱面高)。初步测试结果表明,晶体透明度好,可以满足无锥柱交界面的     

底部籽晶法:一种高温溶液晶体生长新方法

为了从高温溶液中生长非一致熔融的单晶材料,发展了一种叫做"底部籽晶法"的新生长方法.通过设计大的垂直温度梯度,解决了助熔剂或高温溶液对籽晶的侵蚀问题;采用后加热系统,有效地控制了晶体的开裂.采用底部籽晶法,成功地生长了新型弛豫铁电晶体(1-x)Pb(Zn1/3Nb2/3)O3-xPbTiO3(0≤x≥0.2)、近化学计量比LiNbO3晶体以及非线性光学晶体铌酸钾锂K3Li2-xNb5+xO15+2x(0相似文献   

静态溶液中KDP籽晶长大的浮力对流模拟研究

采用有限容积法,对KDP籽晶在静态溶液中的生长过程进行了数值模拟,研究了籽晶长大过程中的形状变化,考察了体过饱和度和籽晶特征尺寸对籽晶表面过饱和度及剪切力的影响,重点分析了籽晶长大过程中的尺寸效应.结果表明,当籽晶的特征长度小于临界尺寸时,籽晶的生长速率随着晶体尺寸的增大而加快;而当籽晶的特征长度大于临界尺寸时,籽晶的生长速率随着晶体尺寸的增大而减慢.     

点状籽晶法生长DKDP晶体的研究

本文研究了影响溶液稳定性的因素,主要包括溶液的纯度、饱和点和过饱和度等,并对DKDP的点状籽晶法生长进行了初步研究.同时比较了不同生长速度生长的晶体质量.结果表明:经超细过滤的高纯度溶液稳定性有很大提高,而此时生长速度对晶体质量的影响不大.最后,获得了X、Y向生长速度达3.8mm/d的点状籽晶,生长出尺寸为44mm×44mm×48mm的高质量DKDP晶体,并对晶体生长的表面进行了微观观察,分析了DKDP晶体生长的微观机制.     

SiC籽晶表面状态对晶体质量的影响

为了研究表面状态对晶体质量的影响,本文分别采用腐蚀后抛光与未抛光的晶片作为籽晶,利用金相显微镜对所得晶体进行了显微观察,结果表明:经过腐蚀后抛光的籽晶生长出的晶体质量高于未抛光籽晶所得晶体;生长前端的位错尺寸以及数量小于未抛光籽晶,说明抛光去除了部分表面浅的缺陷腐蚀坑,同时减小深腐蚀坑的尺寸,使得籽晶生长表面的缺陷密度和尺寸大大降低,有助于减少后期生长的晶体中的缺陷密度,提高结晶质量.