硫镓银晶体的定向切割

研究了一种准确、简捷定向切割硫镓银(AgGaS2)晶体的新方法.利用晶体结构特点,从AgGaS2晶体上解理出两个不平行的{101}晶面,结合其晶面间夹角关系和标准极图,确定出晶体的C轴方向.然后,以C轴为基准,按相位匹配角度对晶体进行切割,得到器件的通光面.再对切割出的器件初样进行加工和采用X射线衍射修正,获得了10 mm×10 mm×20 mm的AgGaS2晶体光参量振荡(OPO)器件.新方法对AgGaS2晶体进行定向切割加工,精度高、操作简便、重复性好,不仅可用于AgGaS2晶体的定向切割,而且可用于其它一些具有类似结构晶体的定向切割.     

提高(100)晶向磷化铟单晶的成晶率和质量的研究

通过对高压液封直拉法单晶生长过程的热传输和影响熔体温度起伏的几个关键因素的分析,研究适合生长(100)晶向磷化铟单晶的热场系统,有效地降低了孪晶产生的几率,重复地生长出了整锭掺硫和掺铁的、直径为50mm和76mm的(100)磷化铟单晶.测试结果表明我们生长(100)磷化铟单晶的热场在生长过程中使晶锭保持较为平坦的固液界面,可稳定地获得具有低的缺陷密度和良好的电学均匀性的高质量磷化铟单晶材料.     

四硼酸铅晶体生长及特性研究

本文采用熔体法生长出四硼酸铅透明大单晶,最大尺寸为54mm×46mm×10mm.对它的结晶学特性进行了研究,晶体形态为沿a-c晶面延伸的厚板状;晶体的质量与生长时引晶方向有关,当(010)晶面平行于液面时,晶体生长均匀,缺陷减少.该晶体的莫氏硬度为8～8.5,化学性能稳定.晶体生长时无挥发物产生,因而减少其对环境的污染.本文测试了PbB4O7晶体的熔点、透光性、热扩散物理性质,并首次定性测试了它的非线性光学性能,其倍频信号强度与KDP相当.     

不同晶面单晶铝纳米压痕测试及有限元模拟

采用纳米压入法对单晶铝(100)、(110)、(111)晶面进行力学性能分析,结合实验得到荷载-位移曲线,利用连续刚度技术获得单晶铝的弹性模量和硬度.结果表明:单晶铝具有良好的塑性性能,不同晶面的塑性能力从大到小依次为(110)晶面、(111)晶面、(100)晶面.材料弹性模量和硬度变化趋势一致,不同晶面弹性模量和硬度的大小关系为:(110)晶面＞(111)晶面＞(100)晶面.由于晶体变形时发生位错形核与发射,导致荷载-位移曲线在压入初期表现出位移爆发现象.同时运用ABAQUS有限元软件,使用单晶各向异性本构模型定义材料属性,对不同晶面的单晶铝进行仿真模拟,通过反复对比实验与模拟所得的荷载-位移曲线得到不同晶面各向异性的相关材料参数,并分析得出了最大压深时的正应力、剪应力及残余压痕分布的对称性.     

红外非线性光学晶体CdSe生长与性能表征

采用垂直无籽晶气相法(VUVG)生长出尺寸达26 mm×45 mm的CdSe单晶体,对CdSe晶体的稳态气相生长速率进行了深入讨论.采用气相升华法提纯后的CdSe多晶原料的X射线粉末衍射谱与PDF卡片值(65-3436)吻合,生长出的单晶体{100}和(110)面XRD衍射峰尖锐,无杂峰,且{100}面出现3级衍射峰.晶锭密度为5.74 g/cm3,与理论计算值接近.退火处理后的晶片在1000～7000 cm-1 红外波段范围内透过率达到70;.采用VUVG法生长的CdSe单晶体,结晶性能好、结构致密、尺寸大和红外透过率高,可用于制备红外非线性光学器件.     

CdSiP2多晶提纯与单晶生长

采用重结晶技术,对CdSiP2多晶进行快速下降提纯,以提纯后的晶锭为原料,利用改进的垂直布里奇曼法生长出CdSiP2单晶体,尺寸达φ18 mm×51 mm.经能量色散仪(EDS),X射线衍射(XRD),X射线光电子能谱(XPS)以及电感耦合等离子体光谱仪(ICP)测试表明,重结晶提纯能有效降低CdSiP2多晶中Fe、Mn等影响晶体性能的微量元素含量,获得高纯四方黄铜矿结构的CdSiP2多晶材料.采用X射线衍射仪和红外傅立叶变换分光光度计分别对生长的CdSiP2单晶体自然解理面与厚度2 mm的CdSiP2晶片进行测试,获得了{101}晶面族六级衍射峰,晶片在2～7μm波段范围的红外透过率高于53;,对应的吸收系数低于0.09 cm-1.上述研究结果表明,采用提纯后原料生长的CdSiP2单晶体结晶性好,光学性能优良,可进一步用于制作CdSiP2激光频率转换器件.     

磷锗锌晶体器件定向加工研究

研究报道了坩埚下降法自发成核生长的ZnGeP2(ZGP)晶体光学器件定向加工新方法.即首先结合晶体的易解理面((112)面、(101)面)和标准极图以及X射线衍射仪,快速寻找c轴方向,确定晶体的(001)面;再由相位匹配角、方位角以及(101)和(102)晶面确定ZGP晶体的通光面,定向切割加工得到ZGP光参量振荡(OPO)器件初坯,经X射线衍射仪修正角度和后续抛光镀膜处理,制备出11 mm×11 mm×22 mm的ZGP-OPO器件.采用2.1μm、7 kHz激光泵浦ZGP-OPO,实现了3～5 μm中红外调谐激光输出,功率达0.48 W.此方法不仅适用于ZGP晶体的定向加工,也适用于具有类似结构的其他晶体器件定向加工.     

Te溶剂-Bridgman法Cd0.9Mn0.1Te晶体生长习性研究

采用Te溶剂-Bridgman法生长了尺寸为φ30 mm× 60 mm的Cd0.9Mn0.1Te:In晶锭,通过淬火得到了生长界面形貌.测试了晶片在近红外波段的透过率和电阻;采用化学腐蚀的方法观察了晶片中位错,Te夹杂和孪晶界;采用光学显微镜和红外成像显微镜观察了生长界面处附近的形貌.测试结果表明,晶锭中部结晶质量较好的晶片红外透过率达到60％,电阻率达到2.828×1011Ω · cm.位错密度在106 cm-2数量级,Te夹杂密度为1.9×104 cm-2,同时孪晶密度明显低于Bridgman法生长的晶锭.生长界面宏观形貌平整,呈现微凹界面.但由于淬火过程的快速生长,界面微观形貌发生变化,呈现不规则界面,并在界面附近形成富Te相的包裹.     

籽晶垂直布里奇曼法生长大尺寸CdZnTe单晶体

采用改进的垂直布里奇曼(MVB)法并引入籽晶生长技术,成功生长出直径60mm,单晶体积超过200cm3的CdZeTe(CZT)晶锭.根据CZT 晶片在近红外(NIR)波段的透过谱,由截止波长推算Zn组分在晶片中的平均含量,进一步的拟合得出晶体生长过程Zn沿晶锭轴向分凝因数约为1.30;分析了晶片在中红外波段内的红外透过率,发现波数在2000～4000cm-1内透过率平直且较高,超过60;,而从2000cm-1到500cm-1随波数的减小透过率急速下降至零;由钝化后的Au/CZT晶片的I-V曲线,计算得到生长态CZT晶片的电阻率ρ达到1.8×109～2.6×1010Ω·cm.     

碘化铅(PbI2)单晶体的生长研究

本文以高纯Pb、I2单质为原料,在特殊设计的密闭石英安瓿中,采用两温区气相输运方法成功合成出PbI2多晶原料,避免了安瓿的爆炸.以此为原料,用垂直Bridgman法生长出尺寸为φ15mm×30mm的PbI2单晶锭.该晶锭外观完整、呈橙黄色、半透明状,其电阻率为1010Ω·cm量级,X射线衍射分析获得了(001)面的四级衍射谱,表明该晶体是结构完整的单晶体,可用于探测器的制作.     

Cu单晶的生长与温场研究

Cu单晶在中子单色器、激光核聚变和音频信号传输等方面有着广泛的应用前景.根据对Cu晶体的差热分析结果,设计并制作了硅钼棒加热单晶生长炉,获得了适合Cu单晶体生长的温场.采用改进的垂直布里奇曼法成功生长出外观完整、表面光滑、尺寸为15 mm×35 mm的Cu单晶体.对生长的晶体进行切割、抛光腐蚀后,采用金相显微镜和X射线衍射分析,结果表明:研究设计的温场适合Cu单晶体的生长,生长出的晶体结晶性好、结构完整.     

三坩埚提拉法生长铽镓石榴石单晶研究

采用三坩埚提拉法生长出高质量铽镓石榴石(Tb3Ga5O12,TGG)单晶,晶体尺寸为φ25 mm×40 mm.通过X射线衍射、双晶衍射分析讨论TGG单晶的晶体结构和单晶性,并采用He-Ne激光费尔德常数测试装置测定TGG单晶的费尔德常数.结果表明:采用三坩埚提拉法生长的TGG单晶具有＜111＞取向、强度高,双晶摇摆曲线半峰宽为17 s;晶体在632.8 nm处的费尔德常数为0.553 min/cm·Oe.     

硫镓银晶体的化学腐蚀研究

采用改进的垂直布里奇曼(Bridgman)法自发成核生长AgGaS2晶体,在生长初期对生长安瓿籽晶袋进行上提回熔,生长出外观完整、无裂纹的大尺寸AgCaS2单晶体.采用XRD对晶体进行分析,获得了(112)、(001)和(101)面的高强度尖锐衍射峰.采用不同配比的腐蚀剂对晶体(101)、(112)及(001)晶面进行化学腐蚀,然后采用金相显微镜和扫描电镜观察,结果显示,(101)晶面蚀坑为清晰的近似三角形的四边形蚀坑,(112)晶面蚀坑为清晰的近似三角锥形,(001)晶面则呈现互相垂直的腐蚀线.初步分析了不同蚀坑的形成原因,计算出(101)和(112)面蚀坑密度约为105/cm2数量级.结果表明,改进方法生长出的大尺寸AgGaS2单晶体结构完整、位错密度低,质量较好.     

新型红外非线性光学晶体BaGa2GeSe6的生长与器件制备

钡镓锗硒(BaGa₂GeSe₆,BGGSe)晶体是由中国科学家发明的一种性能优异的新型红外非线性光学材料.目前国内未见到关于该晶体的大尺寸制备报道.本研究采用自制的双温区管式炉成功合成出BGGSe多晶,单次合成量达到400 g;采用坩埚下降法生长出大尺寸高质量BGGSe单晶,尺寸为φ30 mm×90 mm,为国内首次;通过定向、切割和抛光等处理工艺,成功制备出BGGSe晶体器件,为该晶体下一步的应用研究打下了坚实基础.     

Unidirectional seeded single crystal growth from solution of benzophenone

A novel crystal growth method has been established for the growth of single crystal with selective orientation at room temperature. Using volatile solvent, the saturated solution containing the material to be crystallized was taken in an ampoule and allowed to crystallize by slow solvent evaporation assisted with a ring heater. The orientation of the growing crystal was imposed by means of a seed fixed at the bottom of the ampoule. By selecting a suitable ring heater voltage and by controlling the ring heater voltage, nucleation and the growth rate of the crystal were controlled more effectively. By employing this novel method, benzophenone single crystal ingots of diameters 10 and 20 mm and length more than 50 mm were successfully grown using xylene as solvent. The ease in scaling up of diameter from 10 to 20 mm shows the vital advantage of this technique. It was possible to achieve solute–crystal conversion efficiency of 100 percent. The grown benzophenone crystal was characterized by FTIR, TG and DTA, powder X-ray diffraction, X-ray rocking curve, optical transmission study and powder SHG measurement. The results show that the crystal quality is at least as good as the quality of the crystal grown by other known methods. Also, microbial growth was naturally avoided in this method, as the fresh solution is constantly made available for the growing crystal.     

Growth of benzophenone single crystals from solution: A novel approach with 100% solute ‐ crystal conversion efficiency

An unidirectional 60mm diameter benzophenone single crystal was successfully grown by utilizing a novel crystal growth method at room temperature. <110> oriented single crystal ingots were grown out of xylene as solvent and by fixing a seed at the bottom of the ampoule. The obtained benzophenone ingots with the sizes of 10mm, 25mm and 60mm diameter evident that ease in increasing the diameter of the ingot. The orientation of the ingot and the crystalline quality were justified by X‐ray studies. TG and DTA evaluated the thermal properties of the grown crystal. The optical transmission study and the powder SHG measurement show the suitability of the ingot for nonlinear optical applications. The achieved solute‐crystal conversion efficiency of hundred percent shows vital advantage of this technique for cost effectiveness. The microbial growth as in the case of amino acid based growth solutions can be more effectively controlled in the present method since the freshly prepared growth solution can be constantly made available to the growing crystal. © 2006 WILEY‐VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim     

导模法生长六片片状蓝宝石晶体的研究

采用导模法生长出六片片状蓝宝石晶体,单片尺寸为350 mm×80 mm×2 mm.通过CGSim模拟软件模拟计算和实验验证,确定了合适的生长温场为横向温梯2.9~4.6 K/mm,生长速度控制在5~10 mm/h之间.对晶体进行双晶摇摆曲线测试,峰强度很高且对称性良好,摇摆曲线的半高宽FWHM=16.946″,证明晶体的结晶完整性很高.采用化学腐蚀法对六片晶体进行位错密度的检测,计算出晶体的位错密度都在103量级,中间晶体位错密度小于两边晶体的位错密度.测试了六片晶体的弯曲强度,最高强度达1583 MPa,中间晶体强度大于两边.     

Single crystal growth of copper phthalocyanine using exaltation–evaporation growth method

A new method of growing single crystal for β-form copper phthalocyanine (CuPc) is presented in this paper. Melted anthracene was used as solvent of CuPc. The method, vaporizing the solvent using an automatic exaltation machine, was employed to grow CuPc single crystals. The needle-like single crystals of CuPc up to 11.6 mm in length were obtained by applying this method. The influences of different temperatures, exaltation speeds and concentrations on the single crystals growth were also discussed. The method was called exaltation–evaporation growth method.     

3,5-二氯水杨醛缩异亮氨酸邻菲啰啉铜(Ⅱ)三元配合物的合成与晶体结构表征

采用分步溶液法,在碱性条件下合成出了3,5-二氯水杨醛缩异亮氨酸邻菲啰啉铜(Ⅱ)三元配合物,并培养出[Cu3L3(Phen)3].5H2O单晶(其中H2L=3,5-二氯水杨醛席夫碱缩异亮氨酸),其晶体结构经元素分析,红外光谱及X射线单晶衍射表征.     

AgGaS2晶体生长裂纹研究

从理论和实验上对AgGaS2晶体生长中易产生裂纹甚至开裂的现象与其热应力、晶体尺寸以及温度梯度、生长速率等生长参数之间的关系进行了研究.结果表明:晶体产生裂纹甚至开裂与生长速率、坩埚旋转速率、冷却速率所造成的热应力和热应变有关.采用改进的Bridgman法成功地生长出尺寸为φ12mm×30mm无裂纹的AgGaS2单晶体,给出了制备无裂纹、大尺寸AgGaS2晶体的较佳生长工艺参数.