水热法ZnO单晶的缺陷和光学特性研究

运用电感耦合等离子体原子发射光谱仪(ICP-AES)分析了比较了水热法ZnO晶体+c及-c部分的杂质,用四探针法比较了两部分的电阻率.结果表明, 晶体+c部分杂质含量少于-c部分,且前者电阻率明显高于后者.比较了Xe灯激发下两部分的光学性质,用氧气和氢气分别对+c部分ZnO进行处理,并进一步用He-Cd激光器对晶体的光学性能进行了研究,分析表明ZnO晶体416 nm左右的蓝光发射来自导带到锌空位(VZn)浅受主能级的跃迁,490 nm的蓝绿光发射与锌填隙(Zni)有关,540 nm附近的黄绿光发射与氧填隙(Oi)形成的能级有关.     

GaN衬底掺杂模式对ZnO纳米棒光学性质的影响

本文通过水热法在u-GaN(undoped GaN)/Al2 O3和p-GaN/Al2O3衬底上制备了ZnO纳米棒阵列.利用X射线衍射仪(XRD)、高分辨X射线衍射仪(HRXRD)、场发射扫描电子显微镜(FESEM)、原子力显微镜(AFM)和光致发光谱(PL)对样品进行表征,研究在无种子层和金属催化剂情况下u-GaN/Al2 O3和p-GaN/Al2O3衬底对ZnO纳米棒生长的影响.结果表明,在u-GaN和p-GaN上生长的ZnO纳米棒均为六方纤锌矿结构.在p-GaN上生长的ZnO纳米棒直径较细且密度更大,这可能是由于p-GaN界面比较粗糙,界面能量较大,为ZnO的生长提供了更多的形核区域;与生长在u-GaN上的ZnO纳米棒阵列相比,p-GaN上所沉积的ZnO纳米棒在378.3 nm处有一个较强的近带边发射峰,且峰强比较大,说明在p-GaN上所制备的ZnO纳米棒的晶体质量和光学性能更好.     

水热法合成In掺杂ZnO晶体

本文采用水热法,在ZnO前驱物中添加少量的In2O3,合成了掺In的ZnO晶体。结果显示:生长的掺In的ZnO晶体呈六角片状,大面积显露{0001}面和负极面-c{000}。In掺杂后晶体的形态得到了明显的改变,使c轴极性快速生长趋向得到明显改善。当采用ZnO晶片为籽晶时,通过水热反应在晶片上生长了一层掺In的ZnO薄膜,通过SEM和光学显微观察,所生长的晶体表面光滑平整,双晶衍射摇摆曲线半宽度小于39弧秒,显示具有较高的晶体质量。     

KTP晶体的水热法生长及其光学性能的测量

使用水热法成功生长出大尺寸、高质量的KTP晶体,对该晶体的光学性能进行测量分析.由LambDA900分光光度计测量得到的水热法生长KTP晶体的透过率曲线表明晶体具有良好的光透过性能,其透过短波下限与熔盐法生长的KTP晶体基本相当.利用自准直法精确测量水热法生长KTP晶体的折射率,拟合得到30℃下折射率的Sellmeier方程的系数,并计算532nm与1319nm波长对应的主轴折射率,计算值与实验值相吻合.     

水热法生长非线性光学晶体K4Gd2(CO3)3F4

采用水热法,探索了 K4Gd2(CO3)3F4晶体的析晶条件,诸如生长原料及配比、生长温度、生长周期等,并成功生长了毫米级的透明单晶.对生长的晶体进行了XRD、UV-Vis-NIR、SHG等测试,结果表明,K4Gd2( CO3)3F4晶体在380～2000 nm波段的透过率超过80;,紫外吸收截止边低于200nm;其二阶非线性光学效应约为KDP的3.5倍.     

衬底放置方式对ZnO阵列形貌的影响

ZnO纳米棒阵列通过两步化学法制备,首先通过水热法在ITO衬底上制备ZnO晶种,然后把有ZnO晶种的ITO衬底垂直放入以氯化锌和氨水为溶剂的pH值为11的溶液,在85℃恒温条件下生长2h,然后在600 ℃对其进行退火处理,就得到了在ITO衬底上生长的ZnO纳米棒阵列.利用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、高分辨透射电子显微镜(HRTEM)、紫外可见分光光度计和光致发光谱仪(PL)对样品的晶体结构、形貌和光学性能进行了表征.结果表明制备的高密度棒状ZnO纳米阵列是垂直生长在ITO衬底上,纳米棒的直径大约为150nm,长约1μm,纤锌矿ZnO纳米棒沿着[0002]方向一致生长;ZnO纳米棒阵列在波长为300 ～400 nm处出现了很强的紫外吸收峰;ZnO纳米棒阵列的光致发光光谱在380 nm左右有一个极强的紫外发光峰.研究了衬底放置方式对ZnO晶种形貌和光学性能的影响.最后通过对棒状ZnO纳米阵列形成过程中可能涉及到的化学反应以及形成机理做了简单的分析.     

水热法生长晶体新进展

本文评述了桂林矿产地质研究院在水热法生长功能晶体方面取得的一些新进展,重点介绍了KTP、ZnO、BSO、KBBF、RBBF等功能晶体的研究工作,指出了在水热法生长上述晶体时存在的问题并给出了解决办法。     

Zn,Co双掺杂近化学计量比LiNbO_3晶体的生长及性能

以K_2O为助熔剂,应用坩埚下降法生长出了Co~(2+) 初始浓度为0.5 mol;,以及ZnO分别为3 mol;与6 mol;的单掺与双掺杂SLN晶体(分别用SLN0, SLN3, SLN6表示).测定了晶体上下部位的吸收与发射光谱.在晶体的吸收光谱中均可观察到520 nm,549 nm,612 nm,1447 nm四个吸收峰,表明Co~(2+)处于晶体的八面体场中.ZnO的掺入明显地改变了吸收峰的相对强度.在520 nm光的激发下,观察到776 nm的荧光发射,其荧光强度的相对强弱也与ZnO的掺杂量有明显的联系.从吸收边带估算出SLN0, SLN3, SLN6晶体中Li2O的含量分别为49.06 mol;,49.28 mol;, 49.10 mol;.ZnO的掺杂量对Co~(2+)在铌酸锂晶体中的浓度分布有很大的影响作用,当ZnO的掺入量为3 mol;时,明显地抑制了Co~(2+)在LiNbO_3晶体中的掺入,当ZnO掺杂量达到6 mol;时,抑制作用减弱.本文从Zn~(2+)在LiNbO_3中随浓度变化的分凝情况以及对Co~(2+)的排斥作用解释了Co~(2+)在晶体中的分布特性以及光谱的变化情况.     

典型非线性光学晶体生长方法综述

非线性光学晶体具有多种生长方法,每种方法都有其独特的优势和适用的晶体,通过了解典型非线性光学晶体生长方法的特点,可以确定采用哪种方法获得高质量的晶体,达到预期的目的.本文主要对典型非线性光学晶体生长方法进行相关介绍,如水热法生长KTP晶体、水溶液法生长KDP晶体、有机溶液法生长DAST晶体、高温溶液法生长BBO、LBO、KBBF等晶体、泡生法生长CBO晶体、提拉法生长LiNbO3晶体、布里奇曼法生长CdSiP2、ZnGeP2、BaGa4 Se7等晶体,阐述典型非线性光学晶体的原料、溶液配制、温度压力的控制等实验制备条件,展示所生长出的晶体样品.通过对上述方法总结,为今后的晶体生长方法选取提供借鉴.     

水热法制备ZnO晶体及纳米材料研究进展

纳米ZnO材料是新型宽禁带半导体材料,具有优良的光学及电学性能,在太阳能电池电极及窗口材料、声表面波材料、光电材料、敏感材料等方面得到广泛应用.纳米ZnO材料性能与制备技术有很大关系,本文综合评述了水热法制备纳米ZnO材料研究现状,研究了其制备特点及制备机理,从纳米ZnO晶体、阵列或薄膜、粉体三个方面制备实例研究了水热制备方法,最后探讨了纳米ZnO材料发展前景.     

Flux Bridgman growth and the influence of annealing temperatures on PL properties of ZnO single crystals

Transparent ZnO crystals were obtained by the flux Bridgman method from high temperature solution of 22 mol% ZnO‐78 mol% PbF₂ system. The influence of annealing temperatures on the photoluminescence (PL) of ZnO crystal was investigated. An ultraviolet emission peak at about 379 nm was observed in PL spectra and the peak position has a weak blueshift for annealed samples. A green band centered at 523 nm appeared in the annealed samples and its intensity enhanced with the increase of annealing temperatures, while the intensity of the ultraviolet peak decreased considerably. However, the ultraviolet emission peak became the strongest after annealing at 1000 °C. This phenomenon was considered to be associated with oxygen vacancy and F^‐ impurities induced by the PbF₂ flux. The results show that high temperature annealing in air seems helpful for improving the PL properties of ZnO crystal. (© 2011 WILEY‐VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim)     

YAlO3∶Ce晶体的生长及性能研究

本文采用中频感应提拉法生长了尺寸为ø35 mm×70 mm的完整的YAlO₃∶Ce(YAP∶Ce)晶体。XRD测试结果表明所生长的YAP∶Ce晶体主相为YAP相,同时存在第二相YAG相;光致激发发射光谱表明晶体发射波长在344 nm和376 nm,激发波长分别为273 nm、290 nm和305 nm;X射线激发发射光谱表明晶体发射波长在377 nm附近;在γ高能射线激发下,晶体衰减时间曲线呈指数衰减,拟合后得到YAP∶Ce晶体的衰减时间为46 ns,通过高斯拟合以后YAP∶Ce晶体的能量分辨率和绝对光产额分别为8.51%和8 530 ph/MeV。本文分析了晶体生长过程中产生开裂和相变的原因,通过优化温场和工艺可以得到完整无开裂的晶体。如何获得更大尺寸的无开裂、无相变晶体,并实现量产是该晶体规模化应用中需要解决的重要技术难题。     

Ce:YVO4晶体的生长及其电荷迁移发光

为探索新型的白光LED荧光粉材料,采用提拉法生长了Ce2(CO3)3掺杂的Ce3+∶YVO4晶体,并对生长晶体的结构和光谱性能进行了表征。通过XRD测试,确定了由提拉法生长的Ce3+∶YVO4晶体的晶相没有发生变化。Ce3+∶YVO4晶体在450 nm处有一个较宽的发射带,在620 nm处有一个明显的发射峰。分析表明,在Ce3+掺杂的YVO4晶体中,铈离子主要以三价离子的形式存在,但在激发光照射下出现的620 nm发射表明有Ce4+存在,并且Ce4+与配位O2-形成了电荷迁移态(CTS)。     

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.     

Cr,Nd:GSAG晶体生长、光谱及LD泵浦激光性能研究

Cr,Nd:GSAG是一种性能优良的激光晶体,但是关于它的LD泵浦激光性能的研究很少.用提拉法生长了Cr,Nd:GSAG晶体,测定了它的化学成分、结构,初步测试了它的激光性能.晶体的(111)面X射线摇摆曲线半高全宽为0.055°.采用Rietveld方法精修X射线粉末衍射谱得到了Cr,Nd:GSAG晶体的原子结构参数、温度因子等.Cr,Nd:GSAG的最强吸收峰位于808.6nm处,吸收截面为3.38×10-20cm2.808nm光激发下,Cr,Nd:GSAG的最强发射峰位于1060nm,发射截面为6.04×10-20cm2,并测得激光上能级4F3/2的荧光寿命为274μs.利用808nm连续波LD泵浦实现了1060nm的激光输出,在输入功率为8.88W时,最大输出功率为0.513W,斜效率为6.73;,光-光转换效率为5.78;.此外还讨论了Cr,Nd:GSAG晶体中的Cr3+与Nd3+之间的能量传递机理.     

提拉法生长高质量氟化镁单晶

设计了适合提拉法生长氟化镁单晶体的温场,采用提拉法成功生长出了直径100 mm的高质量氟化镁单晶.晶体内无气泡等宏观缺陷、无开裂;通过精密退火处理后,晶体透过率达到95;,平均应力双折射小于0.5 nm/cm.上述结果表明采用提拉法可以生长高质量的氟化镁单晶.     

Czochralski法生长Lu2SiO5:e晶体的发光特性

本文使用铱坩埚感应加热Czochralski法成功地生长出了无色透明且尺寸达φ50mm×60mm 的Lu2SiO5:e晶体.XRD结构分析表明, 该晶体为单斜结构.在室温下分别以X射线和紫外光为激发源测量了该晶体的发射光谱,获得的发射波长分别为403nm和420nm,光衰减时间为41ns,光产额达32000p/MeV.发射光谱的双峰结构以及晶体的发光特性证明其发光源于Ce3+离子的5d1→5F5/2 和 5d1→5F7/2跃迁.     

高温闪烁晶体GSO:Ce的生长及其光谱性质

本文用中频感应提拉法生长出尺寸为φ30mm×150mm,质量好的GSO:Ce晶体.并对晶体进行XRD测试和差热分析,初步分析引起晶体开裂的原因,最后测试了晶体室温下的吸收和荧光光谱等,GSO:Ce晶体发射峰为433nm,晶体在大于400nm范围其光透过率大于80;.     

提拉法生长镓酸锂晶体及缺陷研究

研究了提拉法生长的镓酸锂单晶的生长习性和结晶质量.晶体表面呈乳白色且表面粗糙.通过光学显微镜、四晶X射线衍射、透射光谱和电感耦合等离子体发射光谱对样品进行了表征,结果表明,在(001)面的抛光样品上存在三种缺陷: [110]和[-110]方向的十字线、[010]方向排列的气泡包裹物以及平行于(010)面的界面,界面的产生起因于(010)晶面的滑移;晶体的结晶质量从顶部到底部逐渐下降,这是由于在生长过程中氧化锂的挥发导致熔体成分偏离化学计量比造成的.