激光晶体Nd:KGW晶体的表面缺陷观察

本文采用助熔剂籽晶提拉法生长出了Nd:KGW激光晶体.利用光学显微镜对晶体表面进行观察、并拍摄到晶体裂缝、生长丘、生长条纹和包裹物等缺陷的照片.分析其原因,是由于晶体生长工艺的不稳定,尤其是晶体生长过程中的温度梯度不够合适、提拉速度过快、降温速率偏快等所致.并由于生长体系粘度较大,容易形成包裹,晶体包裹物经XRD分析认为其中主要是熔体.     

挥发物对BBO晶体的腐蚀研究

采用顶部籽晶法,以NaF为助熔剂生长非线性光学晶体材料β-BaB2O4(简称BBO)晶体.在生长过程中发现挥发物掉落在晶体表面并严重腐蚀晶体.通过X射线粉末衍射分析,发现挥发物的主要成分是NaF,它不仅腐蚀晶体表面,而且引起晶体内部包裹物的形成.X射线衍射分析和质谱分析表明包裹物的主要成分是BaB2O4,另有少量Na+存在.探讨了由挥发物引起晶体内部形成包裹物的机理.     

Yb∶YAG晶体的生长缺陷及位错走向

用同步辐射透射白光形貌相和应力双折射法研究了沿<111>方向生长的Yb∶YAG晶体的生长缺陷、晶体中的位错起源和走向.Yb∶YAG晶体中的生长缺陷主要有:生长条纹、核心和位错等.晶体中的位错主要起源于籽晶、杂质粒子以及生长初期的晶种和固液界面处位错成核.位错的走向垂直于生长界面,符合能量最低原理.采用凸界面生长工艺可以有效的消除晶体中的位错.     

水热法KTP晶体生长与宏观缺陷研究

本文报道了水热法KTP晶体的生长工艺及晶体生长形态,系统研究了水热法KTP晶体的宏观缺陷,其宏观缺陷主要为添晶、生长脊线、裂隙和包裹体.提出了晶体生长工艺的改进措施,如提高原材料和试剂的纯度、调整籽晶的悬挂方式、减少籽晶的尺寸等,都可以减少晶体的宏观缺陷,提高晶体的质量.//(011)切向的籽晶生长的晶体质量较高,且能很好地应用于激光器件中.     

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.     

Ba2TiSi2O8晶体的生长及包裹物缺陷分析

采用提拉法生长了Ba2TiSi2O8 (BST)晶体,并采用SEM和EDS等手段对晶体内部包裹物缺陷进行了分析.发现多晶原料中的Na,K,C1杂质元素的存在是导致晶体内部产生包裹物缺陷的主要诱因,采用低的生长速率和较快的晶体转速有利于获得高质量BTS单晶.另外,本论文还对晶体的硬度和透过光谱进行了测试与分析.     

温梯法Ce:YAG闪烁晶体的宏观缺陷观察

采用温度梯度法(TGT)成功生长了直径为76mm高光学质量的Ce:YAG高温闪烁晶体,采用偏光显微镜研究了Ce:YAG闪烁晶体中的主要宏观缺陷,观察到了生长条纹、侧心、气泡、包裹物以及应力双折射等宏观缺陷.实验结果表明,晶体中的气泡、包裹物以及应力双折射等宏观缺陷主要集中在晶体边缘部分,因此温梯法可以获得高质量的Ce:YAG闪烁晶体.     

溶液降温法快速生长KDP晶体的新装置

利用溶液降温法分别在锥形底生长装置和传统晶体生长装置中进行了KDP晶体点状籽晶法快速生长实验,对KDP晶体的生长条件进行了对比,分析了不同生长装置对KDP溶液稳定性的影响,利用扫描电镜观察了KDP晶体中的包裹体,测定了晶体的透过率,对比分析了锥形瓶快速生长装置的优越性.     

LiNdP4O12晶体的生长缺陷

LiNdP4O12(LNP)晶体是一种新型的激光材料.本文报道了用同步辐射X射线白光形貌术和光学显微法研究由助熔剂籽晶旋转法生长的LNP晶体的生长缺陷,观察到了圆形生长台阶及精细的系列台阶结构,对晶体中的包裹物和位错缺陷等进行了详细的观察描述,还发现了一种比较奇特的腐蚀沟槽,分析了这种腐蚀沟槽的形成机理及各种缺陷的成因和克服办法.     

硅酸钇晶体的生长、腐蚀形貌和光谱性能研究

本文采用中频感应提拉法成功生长了未掺杂的Y2SiO5(YSO)晶体,经过定向、切割、抛光后得到样品.经过腐蚀后,利用大视场显微镜和扫描电镜在样品表面上观察到了菱形和四边形的位错蚀坑、小角晶界和包裹物等缺陷;测试了经过氢气、空气退火前后,辐照前后YSO晶体的透过谱,结果表明:YSO晶体的吸收边大约在202nm,氢气退火后在200～300nm波段透过率增加,空气退火后透过率显著降低;辐照后,氢气退火的样品在200～500nm波段透过率显著降低.     

改进热交换法生长蓝宝石晶体的气泡研究

采用改进的热交换法生长的蓝宝石晶体,气泡是其主要缺陷之一.本文采用数值模拟研究了晶体生长过程中氦气流量对坩埚内温场、固液界面形状的影响.并结合晶体生长实验结果,分析了在实际的晶体生长过程中,氦气流量的线性增加对晶体内气泡的尺寸、形态和分布的影响.     

Morphological stability of sapphire crystallization front

The main factors and specificity of growth conditions for sapphire and Ti:sapphire crystals, which affect the morphological stability of the crystal–melt interface, have been investigated with allowance for the concentration and radiative melt supercooling. It is shown that the critical sapphire growth rate is determined to a great extent by the optical transparency of the melt and the mixing conditions near the crystallization front.     

热屏间距对泡生法蓝宝石单晶生长影响研究

太空、军事和科研等高科技领域的持续发展极大促进了对蓝宝石晶体的需求,泡生法是蓝宝石晶体的主要制造方法之一;热场结构对所得蓝宝石晶体的质量具有重要影响.本文对采用泡生法工艺制造蓝宝石单晶过程中,具有内置7层氧化锆外置8层钼金属的新型热屏结构间距进行研究.通过数值模拟考察热屏间距对单晶炉功率、固-液界面形状和晶体热应力的影响确定了合理的热场结构;并与试验生产结果进行对比验证.结果表明:热屏间距增大使得单晶炉功率明显提升,并引起固-液界面凸度增大;而蓝宝石晶体热应力出现减小.综合考察三个影响因素的影响,最后确定热屏间距为5 mm时单晶炉能耗较低,可用于制造高质量的蓝宝石晶体.     

Optical and structural properties of epitaxial GaN films grown by pulsed laser deposition

Epitaxial GaN films have been grown on c-cut sapphire substrates by pulsed laser deposition (PLD) using a KrF laser. The properties of GaN films were improved by increasing the growth temperature to 800°C and the nitrogen pressure during growth to 10 mTorr. Room-temperature photoluminescence exhibits a strong band-edge emission at 3.4 eV. From transmission electron microscopy (TEM), the predominant defects in PLD-GaN observed are stacking faults parallel to the interface and screw dislocations along c-axis, the latter differing from the previously published results where most of the threading dislocation in GaN grown by other techniques are of edge type with Burgers vector of .     

加热功率波动对SAPMAC法生长蓝宝石晶体的影响

本文根据温度波在熔体介质中的传播理论,结合SAPMAC法蓝宝石晶体生长工艺特点,研究了由加热功率波动引起的温度波动对晶体生长的影响.研究表明由于氧化铝高温熔体具有较大的热扩散系数,温度波较容易传到固液界面引起界面温度起伏;界面的温度起伏会使晶体内产生气泡、空腔等缺陷.根据温度波的频率、幅值对氧化铝熔体的传递深度、衰减规律的关系,提出了提高系统热惯性、增加界面熔体包裹层厚度等抑制措施.     

蓝宝石晶体热性能的各向异性对SAPMAC法晶体生长的影响

采用有限元法对冷心放肩微量提拉法蓝宝石晶体生长过程中晶体内的温度、应力分布进行了模拟计算,结合实验结果讨论了蓝宝石晶体热性能的各向异性对晶体生长的影响.研究结果表明,对于冷心放肩微量提拉蓝宝石晶体生长系统,较大的轴向热导率有利于提高晶体的生长速率和界面稳定性,而稍大的径向热导率则有利于保持微凸的生长界面.晶体内的热应力受径向热膨胀系数的影响显著,随着径向热膨胀系数的增大而增大,最大热应力总是出现在籽晶与新生晶体的界面区域.在实验中选α轴为结晶取向,成功生长出了直径达230mm、高质量蓝宝石晶体.     

Strain accommodation and interfacial structure of AlN interlayers in GaN

The strain accommodation mechanisms at AlN interlayers in GaN, grown by radio‐frequency plasma assisted molecular beam epitaxy, are studied using transmission electron microscopy techniques and atomistic modelling. Interlayers of various thicknesses grown within GaN epilayers deposited on both sapphire and silicon substrates have been employed. Interlayers of thickness below 6 nm do not exhibit line defects although local roughness of the upper interlayer interface is observed as a result of the Al adatom kinetics and higher interfacial energy compared to the lower interface. Above 6 nm, introduction of a ‐type misfit and threading dislocations constitutes the principal relaxation mechanism. Due to strain partitioning between AlN and GaN, threading dislocations adopt inclined zig‐zag lines thus contributing to the relief of alternating compressive‐tensile elastic strain across the AlN/GaN heterostructure. The observed dislocation configurations are consistent with a model of independent motion by climb or ancillary glide in response to their localized three‐dimensional strain environment. (© 2009 WILEY‐VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim)     

Corrosion resistance of sapphire surface as a function of its crystallographic characteristics

Corrosion resistance of a sapphire surface has been studied as a function of various technological factors (growth method, presence of impurities, growth medium), the density of structural defects (pores, vacancies, dislocations), and the crystallographic characteristics. It is shown that the main contribution to the corrosion resistance depends on the type of the mechanical treatment and the crystallographic characteristics of the surfaces and that the resistance of different crystallographic planes to aggressive media can differ up to seven times.     

PVT法生长SiC过程生长界面形状对热应力的影响

PVT法生长SiC过程中晶体内部的热应力是其位错产生的主要原因,而生长界面的形状对晶体热应力及缺陷的产生都有一定影响.本文对不同生长界面晶体的温场及应力场进行了数值分析,结果显示相对于凸出及平整界面的晶体,微凹界面晶体的轴向温差最小,同时产生缺陷的切应力Τrz及引起开裂的径向正应力σrr值都为最小.     

The mechanism of formation of light-scattering centers in sapphire crystals grown in gas atmospheres

The mechanism of the formation of light-scattering centers in sapphire crystals grown by horizontal directed crystallization in gas atmospheres reducing with respect to the Al₂O₃ melt was studied. The experimental regularities here significantly differ from those observed upon formation of other conventional defects in sapphire crystals (vacancy pores, gas bubbles, and so on). It is shown that the known formation mechanisms of macroscopic ≥1 mm) inclusions in crystals are not acceptable in this case. Using the model of bulk crystallization is proposed to describe the obtained regularities.