β′-Gd2(MoO4)3晶体生长中的过冷现象研究

对电阻加热引上法和感应加热引上法生长β′-Gd2(MoO4)3晶体的实验结果进行了比较,分析了两种方法生长晶体过程中熔体过冷和组分过冷的情况.研究认为组分过冷主要与生长过程中MoO3的挥发、Gd2(MoO4)3熔体的粘度及固液界面的温度梯度有关,并认为感应加热引上法较之电阻加热引上法容易得到优质晶体.     

铁电铌酸钾锂晶体的生长

用电阻加热引上法生长了不开裂、全透明的具有倍频性能的铌酸钾锂(KLN)晶体.研究了影响晶体开裂的主要因素和晶体生长的稳定性.发现用引上法生长KLN晶体时,要得到全透明、不开裂的KLN晶体,熔体中Li2O的含量应该低于26.5mol;,拉速应低于0.5mm/h,以及生长过程中应该选择凸的固液界面以保证晶体生长的稳定性.在Li2O含量较高的熔体中生长KLN晶体时,[100]取向的籽晶比[001]取向的籽晶更有利于晶体生长.用由Li2O含量为26mol;的熔体中沿[100]取向生长的KLN晶体对Ti:Al2O3激光器输出的820nm的激光倍频,获得410nm的蓝光输出.     

Cr3+:BeAl2O4单晶的特性及生长工艺的改进

描述了掺Cr3+离子的紫翠宝石(Cr3+:BeAl2O4)单晶的晶体结构、物理性质、晶体的吸收光谱与发射光谱及其激光特性.讨论了用引上法生长Cr3+:BeAl2O4晶体的一些工艺问题中.引上法晶体生长过程中选用较慢的提拉速度、较快的转速和生长较大直径的晶体的工艺参数,能够生长出高质量的Cr3+:BeAl2O4单晶体.我们的实验表明,采用温梯法也能生长出高质量的Cr3+:BeAl2O4单晶.与提拉法相比,温梯法减少了原料对环境的污染;易于实现自动温度程序控制;对缺少自然对流的熔体有相当好的适用性.     

近化学计量比铌酸锂晶体组分过冷与临界生长速率研究

本文在用双坩埚提拉法生长近化学计量比LiNbO3晶体的过程中观察到了组分过冷的实验数据,同时根据Tiller-Chalmers稳定性判据公式半定量计算了近化学计量比LiNbO3晶体临界生长速率的理论值,得到一般电阻加热双坩埚提拉法生长近化学计量比LiNbO3晶体的临界生长速率为0.1mm/h数量级.通过临界生长速率解释了一系列晶体生长的实验结果.提出了一些工艺措施来避免组分过冷,根据这些工艺获得了无包裹体的近化学计量比LiNbO3晶体.     

使用TDL-J75型单晶炉生长大直径YAG晶体工艺

本文结合作者生产、实验工作,介绍了使用TDL-J75型单晶炉,采用中频感应加热、铱坩埚引上法生长直径50～75mm、单晶重量3600g左右的YAG晶体工艺.用该工艺生长直径50mm晶体的合格率可达85;以上,生长直径75mm晶体的合格率达75;以上,因此已达到规模生产的工艺水平.     

化学计量比LiNbO3晶体宏观生长缺陷的观察

本文对采用双坩埚提拉法(DCCZ)生长的化学计量比LiNbO3晶体中出现的机械双晶、组分过冷、包裹体等宏观生长缺陷进行了观察和分析.结果表明机械双晶通常以{102}和{104}面族为双晶面,而不是以前文献报道的{102}和{012}面族;化学计量比LiNbO3晶体双坩埚提拉法生长与同成份晶体生长不同,前者是助熔剂生长体系,生长速度稍快或温度较小的波动就会导致组分过冷,而后者属于纯熔体生长体系,不容易产生组分过冷;包裹体是由于组分过冷生长时界面失稳夹入熔体所造成的.由于这些缺陷的存在都会严重影响单晶的获得率和质量,为此,我们通过大量实验研究后提出了可以减少和避免这些生长缺陷提高晶体质量的方法.     

温度梯度法BaY2F8晶体生长中的小面研究

采用温度梯度法生长了BaY2F8晶体,通过X射线定向仪确定晶体自发沿[001]方向生长.通过对不同截面的显微观察和分析,研究认为生长方向与竖直方向不平行是诱发(100)、(130)、(130)等小面生长的重要因素.由于温度的波动和径向温度梯度的存在,会造成晶体生长过程中的组分过冷,引发晶面上出现胞状凸起,影响了晶体的生长质量.     

高质量LiCaAlF6晶体生长条件的探索

本文报道了采用提拉法在不同加热系统中和不同生长气氛下进行的LiCaAlF6晶体生长的实验,以探索高质量晶体的生长条件,并讨论了在晶体生长过程中晶体内部和表面上的某些缺陷的形成原因.为了获得高质量的晶体,抑制原材料的氧化和挥发,实现生长过程的稳定控制,是晶体生长过程中不可忽视的三要素.在较小的温度梯度、较高真空度(2×10-2Pa)、敞开式保温体系、较高控温精度(±0.1℃)及充入保护气体CF4条件下,可生长高质量的LiCaAlF6晶体.     

二苯甲酮晶体的生长习性预测和实验研究

从生长速度恒定的三维晶体几何学模型出发,计算出二苯甲酮晶体理想外形中各个晶面消失所需的最大临界生长速率,由此预测了各个晶面在晶习中消失的先后顺序.利用过冷熔体法在不同的过冷度条件下生长了二苯甲酮单晶,将单晶的实际生长习性进行比较,发现理论预测结果与实际生长习性变化比较吻合.     

移动加热器法生长碲锌镉晶体的组分输运与界面形貌研究

移动加热器法(THM)生长碲锌镉晶体时,界面稳定性对晶体生长的质量有很大影响。本文基于多物理场有限元仿真软件Comsol建立了THM生长碲锌镉晶体的数值模拟模型,讨论了Te边界层与组分过冷区之间的关系,对不同生长阶段的物理场、Te边界层与组分过冷区进行仿真研究,最后讨论了微重力对物理场分布的影响,并对比了微重力与正常重力下的生长界面形貌。模拟结果表明,Te边界层与组分过冷区的分布趋势是一致的,在不同生长阶段,流场中次生涡旋的位置会发生移动,从而导致生长界面的形貌随着生长的进行发生变化,同时微重力条件下形成的生长界面形貌最有利于单晶生长。因此,在晶体生长的中前期,对次生涡旋位置的控制和对组分过冷的削弱,是THM生长高质量晶体的有效方案。     

二苯甲酮晶体的过冷熔体生长及性能

本文采用过冷熔体法进行二苯甲酮晶体的生长实验,得到尺寸约为30mm×40mm×60mm的单晶.测定了单晶的光谱透射率、折射率及SHG系数,并与溶液法生长的结果进行比较,发现过冷熔体法生长的二苯甲酮单晶在近紫外到近红外波段具有更为优异的光学特性,适合用作YAG激光倍频晶体,也可用作黄绿波段激光调制器.     

掺钕钆镓石榴石晶体生长及完整性研究

本文采用提拉法生长了Nd:GGG晶体,并对晶体缺陷进行了系统分析,对晶体组分过冷分析结果发现,组分过冷在晶体中产生了空洞,对空洞中的物质进行了扫描电镜及能谱分析,发现组分过冷产生了第二相,用化学侵蚀法显示侵蚀坑的形貌基本呈三角形,并且位错产生了滑移现象,滑移原因是晶体切片时的外力造成的.     

铁电相Tb2(MoO4)3晶体的生长和缺陷研究

钼酸铽[Tb2(MoO4)3]是一种具有铁电、铁弹和顺磁等多种性质的功能晶体.采用提拉法,沿[001]方向生长了φ25 mm×20 mm的铁电相Tb2(MoO4)3晶体.采用化学腐蚀法、扫描电子显微镜(SEM)观察了晶体中的缺陷,结果显示,晶体中的主要缺陷是位错、镶嵌物.高分辨X射线衍射(摇摆曲线)实验表明所生长的Tb2(MoO4)3晶体具有很好的晶格完整性.     

高质量YCOB和Nd:YCOB晶体的生长条件探讨

本文详细报道了采用熔体提拉法生长高质量三硼酸氧钙钇[YCa4O(BO3)3,YCOB]和掺钕三硼酸氧钙钇[Nd:YCa4O(BO3)3,Nd:YCOB]的结果.详细讨论了各种因素对晶体生长的影响.认为籽晶取向和温度梯度是影响该晶体生长的主要因素;其它因素,如提拉速度、转速及熔体准备过程对晶体生长也有重要作用.综合考虑各种因素后生长了高质量的YCOB和Nd:YCOB晶体.典型尺寸为20×50mm.     

γ-LiAlO2晶体生长挥发和腐蚀研究

本文采用导向温度梯度法生长出了透明γ-LiAlO2晶体，借助扫描电镜和X射线粉末衍射系统地研究了温度梯度法生长晶体的工艺过程，坩埚中晶体上部为LiAl5O8和um02多晶体，中部[100]方向自由结晶形成了单一透明的γ-LiAlO2晶体，下部为钼金属颗粒，蓝宝石籽晶被严重污染；坩埚内分成上、中、下三部分是晶体生长过程中熔体组分中Li2O挥发和腐蚀造成的。     

下降法生长的GdCOB晶体中的包裹物

本文通过对GdCOB晶体进行了光学显微观察;结合电子探针微区分析手段,讨论了Bridgman法生长所得GdCOB晶体中几类不同性质的包裹物.这些包裹物主要为富钙的固相包裹物,组分过冷形成的熔体包裹,以及气泡包裹.并分析了它们的组成和成因.     

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。     

ø300 mm直拉硅单晶生长过程中的变晶现象及其影响因素

直拉法生长直径300 mm硅单晶过程中,直径均匀是获得高品质硅单晶的关键。在生产实践中发现,当硅晶体进入等径生长阶段,过高的提拉速度会引起晶体发生扭晶现象,导致晶线断裂随即变晶,对等径生长不利。本文采用数值模拟和理论相结合的方法分析了ø300 mm硅单晶生长过程中扭晶现象的成因,建立了不同提拉速度下晶体直径与熔体温度分布的关系,分析了晶体发生扭晶的影响因素。结果表明,随着提拉速度的增加,熔体自由表面产生过冷区且该过冷区随提拉速度的增加不断扩大,过冷区的产生是导致晶体发生扭晶的主要原因。提出了一种基于有限元热场数值模拟的最大稳定提拉速度的判别方法,并给出了通过改变晶体旋转速度来改善熔体自由表面温度分布的工艺措施建议,从而避免晶体扭晶现象的发生。研究结果对设计大尺寸硅单晶生长热场具有一定的指导作用。     

引上法晶体生长的温度时间特性

采用同－装置生长钇铝石榴石和不同掺质的钇铝石榴石晶体：ＹＡＧ、Ｔｍ：ＹＡＧ、ＮＤ：ＹＡＧ、（Ｃｅ，Ｎｄ）：ＹＡＧ、（Ｃｒ，Ｔｍ）ＹＡＧ：和（Ｃｒ、Ｔｍ、Ｈｏ）：ＹＡＧ，，晶体生长的温度时间特性曲线不同。特性曲线先是温度随时间上升，然后下降。以上棕顺序特性曲线上升的时间逐渐变短。生长晶体表面热辐射和与对流气体的热交换增加了热损失，是造成升温生长的因素；生长晶体盖在熔体表面减少了熔体的热损失，是造成降     

4-氨基二苯甲酮晶体的定向生长及光学性能研究

采用过冷熔体定向约束生长法生长了尺寸约为30 mm×14 mm×7 mm的块状4-氨基二苯甲酮晶体,并对生长晶体的光学均匀性、光学透过率、二次谐波转换效率以及激光损伤阈值等性能进行了测试.结果表明:定向生长的4-氨基二苯甲酮晶体在650~1200 nm波段内具有90;以上的光学透过率;最高二次谐波转换效率达到64.9;;单点激光脉冲损伤阈值分别为205.4 GW/cm2(输入光波为1064 nm)和267.2 GW/cm2(输入光波为532 nm).采用过冷熔体定向约束生长的4-氨基二苯甲酮晶体适合于用作Nd: YAG激光的二次倍频器件,也适合于用作650~1200 nm波段的光学调制器件.