光学浮区法生长掺锡氧化镓单晶及性能研究

作为垂直结构的GaN基LED新型衬底材料,β-Ga2 O3单晶已经引起了人们的广泛关注.β-Ga2O3单晶的导电性是通过掺杂来实现的,Sn4掺入是其中一种很好提高-Ga2O3导电性的方法.利用光学浮区法生长了尺寸为5×20 mm2,掺杂浓度为10;的掺锡氧化镓单晶(Sn∶ β-Ga2O3),并对Sn∶ β-Ga2O3单晶的缺陷密度、导电和荧光光谱特性进行了研究.结果表明:实验制得Sn∶β-Ga2O3样品的线缺陷约为6.51×105/cm2,掺入Sn4+杂质后β-Ga2 O3的电导率增加,样品的最高电导率为2.210 S/cm,同时Sn4+的掺入会抑制β-Ga2O3的红绿光发射.     

Ge掺杂β-Ga2O3晶体的发光性能研究

采用浮区法(FZ)生长Ge掺杂β-Ga2O3晶体,利用XRD和Raman光谱研究了掺杂对晶体结构的影响.透射光谱测试表明,随着Ge离子掺杂浓度增加,Ge∶ β-Ga2O3晶体光学带隙增大.在4.67 eV紫外光激发下,Ge∶ β-Ga2O3晶体的发光强度与β-Ga2O3晶体相当,发光衰减时间比β-Ga2O3晶体更快.     

光学浮区法生长Si∶β-Ga2O3单晶及其光谱研究

采用浮区法生长了质量较好的Si∶β-Ga2O3单晶,直径约为8mm,长度约为2 cm.进行了X射线粉末衍射和X射线荧光分析,结果表明所得Si∶β-Ga2O3单晶属于单斜晶系,而且Si确实进入了β-Ga2O3格位中;在室温下测试了Si∶β-Ga2O3吸收光谱,吸收截止边约为255 nm,并分析了退火对吸收截止边的影响;测试了荧光发射谱,研究了不同激发波长对其紫外及紫色波段发光的影响.     

透明导电氧化物β-Ga2O3 单晶生长的研究进展

本文对β-Ga2O3单晶体的研究情况进行了综合,主要介绍了β-Ga2O3单晶体的生长方法:Verneuil法、提拉法和浮区法生长技术,并简单介绍了β-Ga2O3单晶体的光学和电学性质及其在GaN衬底方面的应用.β-Ga2O3单晶体的优异性质使其可以成为新一代的透明导电材料.     

β-Ga2O3薄膜掺杂工艺及性能研究进展

β-Ga2O3薄膜因其禁带宽度大,稳定性高,生产成本低等优势,被认为是在光电探测器、发光器件等领域非常有前景的材料之一.但β-Ga2O3较低的导电率限制了其在某些领域的应用,通过掺杂技术改进β-Ga2O3薄膜在光学和电学的性能吸引了大量科研者的目光.本文介绍了几种常用的掺杂手段及掺杂对β-Ga2O3薄膜结构和光电特性的影响,并对以后的研究工作进行了展望.     

宽禁带半导体β-Ga2O3单晶的研究进展

本论文综述了宽禁带半导体β-Ga2O3材料的研究进展,包括晶体结构,生长方法,掺杂离子,光学性质和电学性质.β-Ga2O3可以作为GaN基LEDs的潜在衬底,同时它也在MOSFET和紫外光探测器方面有着重要的应用前景.     

β-Ga2O3体单晶X射线光电子能谱分析

通过对导模法制备的非故意掺杂、Si掺杂β-Ga2 O3晶体和Si掺杂后退火处理的β-Ga2 O3晶体进行了X射线光电子能谱分析(XPS),对比分析不同样品的Ga3d、Ga2p、O1s特征峰位和峰强度变化,并结合文献报道中β-Ga2O3薄膜及单晶材料的报道结果,进一步确认β-Ga2 O3体单晶特征峰峰值.同时,通过对各峰强度的变化进行对比分析,对次峰产生的原因进行推测,获得Si掺杂及退火对晶体表面及晶体内部个特征峰的变化规律.     

Nd∶YAG透明陶瓷制备与激光性能

采用化学沉淀法分步制备了分散性好、团聚少的纳米Y2O3、Nd2O3和Al2O3粉体,经球磨混合和喷雾干燥后,获得了颗粒形貌为球形、粒径在20 ～ 40 μm间的混合陶瓷粉体.粉体经成型后,采用真空烧结工艺制备出了直径为75 mm、厚度5 mm的高透明Nd∶ YAG陶瓷,其在1064 nm和400 nm处的透过率均高于80;,接近于Nd∶ YAG单晶的理论透过率.应力和干涉条纹测试结果表明,所制备的Nd∶ YAG透明陶瓷应力分布均匀,干涉条纹平直,具有良好的光学均匀性.FESEM和XRD测试结果表明,陶瓷的晶粒尺寸在10 ～ 20 μm之间,晶界干净,没有残留气孔和杂质相.对从Nd∶ YAG陶瓷圆片上选切出的3 mm×3mm×5 mm和3mm×3 mm×10mm的Nd∶ YAG激光陶瓷元件进行激光性能测试,实现了连续瓦级激光输出,在泵浦注入功率为18.6 W时,分别获得了7.78W和7.75 W激光输出,光光转换效率分别为41.8;和41.7;.     

紫外非线性光学晶体三硼酸铯的生长和性能

采用泡生法和提拉法生长出三硼酸铯(化学式CsB3O5,简称CBO)晶体,研究了晶体生长工艺条件及晶体生长形态.泡生法生长的CBO晶体的尺寸为40mm×25mm×25mm;生长过程中晶体转速为10～20r/min,降温速率为0.1～0.2℃/d.用提拉法生长出20mm×30mm的CBO晶体;生长过程中液面温度梯度为60℃/cm,提拉速度为8mm/d.在生长过程中Cs2O的挥发速度大于B2O3的挥发速度.CBO单晶的晶面由[011]斜方柱和[010]斜方柱单形组成,属于[011]单形是4个较大的面,属于[101]单形是4个较小的三角形晶面.CBO在紫外波段具有较大的有效非线性光学系数.利用CBO进行Nd∶YAG激光和频获得了高转换率的波长355nm及266nm相干光输出.     

Nd~(3 )∶Sr_3Ga_2Ge_4O_(14)晶体的生长及吸收光谱

采用坩埚下降法生长了Nd3 掺杂浓度分别为 15 %、8%和 2 .5 %原子分数的Sr3 Ga2 Ge4O14 晶体 ,所得晶体最大尺寸为2 6mm× 15mm。Nd3 掺杂Sr3 Ga2 Ge4O14 晶体的特征吸收峰波长为 80 6nm ,与Nd3 离子在YAG中的特征吸收峰相比 ,向短波方向发生了微小的偏离。这是Sr3 Ga2 Ge4O14 晶格中Ga3 和Ge4 的统计分布所致。Nd3 ∶SGG晶体的这些特性将有助于泵浦效率的提高和泵浦阈值的降低 ,因此Nd3 ∶SGG晶体有望成为一种新型的LD泵浦固体激光材料。     

飞秒激光激发的β-Ga2O3粉体的上转换发光研究

采用水热法制备了β-Ga2O3粉体,利用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、拉曼光谱和光致发光谱等测试手段对合成样品的结构、形貌和发光性能进行了表征.结果表明:所得样品为单斜晶系的β-Ga2O3粉体;在800 nm飞秒激光下,β-Ga2O3粉体产生上转换发光现象,出现了394 nm,430 nm,448 nm,458 nm,470 nm,476nm,525 nm,552 nm和652 nm上转换发射峰,实现了紫、蓝、绿和红上转换发光.     

低位错ZnSe单晶的生长

采用化学气相输运法(CVT)在适合的温度和I2含量的条件下,生长出了25mm×3mm的ZnSe单晶,位错密度为6.5×103个/cm2.对ZnSe单晶进行光学性能分析,在10.6μm处的透过率超过70;,在10.6μm处的吸收系数为7.72×10-4/cm.     

导模法生长高质量氧化镓单晶的研究

使用导模法生长了宽度25 mm,长度100 mm的氧化镓(β-Ga2O3)单晶.晶体外观完整、无色、无开裂,粉末XRD测试证明所获得的晶体为β相,晶体摇摆曲线半峰宽为93.6",峰形对称,说明晶体质量良好.测试了未掺杂晶体的紫外透过光谱,并推算了晶体的禁带宽度为4.77 eV.此外,还重点讨论了晶体放肩时的工艺参数对晶体质量的影响.     

Ge掺杂β-Ga_2O_3晶体的发光性能研究（英文）

采用浮区法(FZ)生长Ge掺杂β-Ga_2O_3晶体,利用XRD和Raman光谱研究了掺杂对晶体结构的影响。透射光谱测试表明,随着Ge离子掺杂浓度增加,Ge∶β-Ga_2O_3晶体光学带隙增大。在4.67 eV紫外光激发下,Ge∶β-Ga_2O_3晶体的发光强度与β-Ga_2O_3晶体相当,发光衰减时间比β-Ga_2O_3晶体更快。     

β-Ga2O3∶Dy3+荧光粉的快速制备及光学性能研究

本文用快速微波水热加煅烧的工艺制备了不同Dy3+掺杂浓度的棒状β-Ga2O3:Dy3+蓝/黄荧光粉.XRD和SEM分析表明Dy3+的掺入使样品的结晶度降低但未对其形貌产生影响.光致发光测试结果表明,β-Ga2O3:DY3+的发射峰位于492nm和580 nm;并且随着Dy3+掺杂量的变化,样品的发射峰强度和蓝光/黄光发射强度比例发生了变化;在Dy3+掺杂量为3mol;时,样品的发射强度达到最大值,蓝光/黄光发射强度比例为59.29;/40.71;.另外,简要分析了GaOOH的生长机理和Dy3+在GaOOH∶Dy3+及β-Ga2O3:Dy3+中的掺杂机理.     

新型( Yb3+,La3+)∶Gd2SiO5和(Yb3+,Tb3+)∶GdTaO4单晶生长及分凝研究

采用提拉法生长了尺寸为φ30 mm × 50 mm的(Yb3+,La3+)∶Gd2SiO5单晶和尺寸为φ24 mm×57 mm的( Yb3+,Tb3)∶GdTaO4单晶,用X射线荧光法测量了掺杂样品的组分浓度在晶体中的分布,拟合了掺杂离子的有效分凝系数,结果表明:Yb3+在Gd2SiO5晶体中的分凝系数为1.185(15),接近单位1,而La3+则为0.68 (10),偏离单位1较多,对晶体的光学均匀性会有较大的影响;Yb3+和Tb3+在GdTaO4中的分凝系数为0.84(14)和0.84(5),接近单位1,对晶体的光学均匀性影响较小.     

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.     

非线性光学晶体丁二酸锌的生长研究

本文报道了一种金属有机配位聚合物非线性光学晶体--丁二酸锌Zn(C4H4O4)大尺寸单晶生长.通过恒温蒸发法生长出尺寸为7 mm×8 mm×2 mm 的单晶.测定了它在水中溶解度-温度曲线.通过水溶液红外光谱阐明了不同pH值时溶液中各种粒子的浓度分布.借助红外光谱研究了pH值、温度等对晶体生长的影响.Kurtz粉末倍频效应测定证实了丁二酸锌具有非线性光学性能,其倍频强度是KDP的6.5倍.     

非线性光学晶体Ba2B5O9Cl的合成、晶体生长及性能的研究

首次以LiF-H3BO3为助熔剂,用顶部籽晶法,生长出尺寸为12 mm×13mm×5mm的Ba2B5O9Cl透明单晶.通过热性能分析证实该晶体为非同成分熔融化合物,属于正交晶系,空间群Pnn2,晶胞参数为a=1.1576(2) nm,b=1.1619(2)nm,c =0.66874(13) nm,V=0.8994(3) nm3,Z=4.该晶体中含有BO3和BO3基团,具有三维网状的晶体结构.Ba2B5O9Cl粉末的非线性光学效应约为KDP的3.5倍,同时还进行了红外、漫反射光谱性能的研究.     

锗酸铅(Pb5Ge3O11)铁电单晶的生长与缺陷研究

采用坩埚下降法成功生长了铁电锗酸铅(Pb5Ce3O11)单晶.所用Pt坩埚尺寸为φ25mm × 200mm和φ10mm×60mi,炉温控制在高于熔点50～80℃,固液界面温度梯度小于25℃/cm,生长速率小于0.5mm/h.所得晶体呈浅棕色,最大尺寸达φ25mm×60mm.采用光学显微镜(OM)及电子探针(EPMA)研究了所得晶体的生长缺陷(气泡、包裹体等),讨论了产生这些缺陷的原因,提出了控制及减少此类缺陷的方法.