新型蓝光衬底材料LiAlO_2晶体的生长和缺陷分析

ＬｉＡｌＯ２和ＧａＮ的晶格失配率只有１．４％，是一种很有希望的ＧａＮ外延生长衬底材料。本文利用温度梯度法生长出了透明的ＬｉＡｌＯ２单晶，并通过化学浸蚀、光学显微镜、透射电子显微镜、同步辐射Ｘ射线貌相术对晶体中的缺陷进行了检测。结果表明：ＬｉＡｌＯ２在钼坩埚中无籽晶自由凝固结晶时，是沿（１００）方向生长。用温度梯度法生长的ＬｉＡｌＯ２晶体质量良好，晶体中无气泡和包裹物。在ＬｉＡｌＯ２（１００）晶面上测得的位错密度为（３．８～６．０）×１０４ｃｍ－２，晶体中的主要缺陷为亚晶界或镶嵌结构，可能是由于温场不稳定、生长速率太快造成的。     

Yb∶YAG晶体的荧光特性研究

测量了不同掺杂浓度Yb∶YAG晶体氧化和还原气氛退火前后的色心吸收光谱、荧光光谱和荧光寿命 研究了色心对Yb∶YAG晶体的荧光强度和荧光寿命的影响 结果表明 ,只有当Yb的掺杂浓度大于 10at.%时 ,色心吸收的加强对发光强度和荧光寿命有明显猝灭作用     

提拉法生长大尺寸γ-LiAlO2单晶的研究

由于与GaN晶格失配小(约1.4%),γ-LiAlO2单晶有望成为一种很有希望的CaN外延衬底材料.本文使用提拉法生长出了尺寸达φ45×50mm3的γ-LiAlO2单晶.对该晶体毛坯的各个有代表性的位置作了X射线粉末衍射(XRPD)分析,结果表明仅仅在晶体毛坯的底部生成了一种缺锂相(LiAl5O8).γ-LiAlO2晶体化学稳定性差,在室温时轻微水解.当在空气中于1100℃退火70h,γ-LiAlO2晶体挥发出锂组分,在表面产生缺锂相(LiAl5O8).值得注意的是,在γ-LiAlO2晶体的红外光谱区不存在氢氧根吸收带.     

晶格匹配氮化镓和氧化锌基外延薄膜衬底材料ScAlMgO4晶体生长研究

采用提拉法成功生长了氮化镓和氧化锌基外延薄膜晶格匹配的ScAlMgO4单晶衬底材料,晶体呈透明白色,尺寸为30mm×59mm,表面部分沿解理面有裂纹.粉末X射线衍射(XRD)分析表明经1400℃固相反应烧结的原料基本合成了ScAlMgO4多晶相.初步的偏光显微镜观察、晶体的粉末XRD表征、透过光谱和双晶摇摆测试表明晶体具有较好的光学性质和结晶质量.研究表明晶体本身的层状结构、较大的温度梯度和热应力的不均匀性是生长过程中引起晶体开裂的几个主要原因.     

温梯法与提拉法生长YAG晶体吸收光谱的研究

本文研究了提拉法和温梯法生长的YAG晶体在紫外-可见光-红外的吸收光谱,发现提拉法生长的YAG在255nm处产生弱吸收,而温梯法生长的晶体在该处不存在吸收峰.通过对YAG晶体荧光光谱及电子顺磁共振谱的测试和分析,认为提拉法的晶体在255nm处产生的弱吸收是由Fe3+所引起的.     

温梯法白宝石晶体的缺陷研究

采用导向温梯法(TGT)生长出[0001]方向直径为76mm的白宝石晶体.利用扫描电子显微镜(SEM)观察晶体(0001)面的腐蚀坑形态,并对晶体内部的包裹物进行了能谱(EDS)分析.白宝石晶体中的生长缺陷主要为位错和包裹体等.Al2O3晶体(0001)面的位错腐蚀坑呈六角形,并且有台阶状结构.分析了(0001)面内的位错类型.确定了TGT法生长的白宝石内部的包裹物的主要成分为碳.     

不同退火气氛下γ-LiAlO2形貌和结构研究

研究了温度梯度法生长的γ-LiAlO2晶体在1100℃下富Li气氛和空气中退火处理后的表面形貌、表面结构以及吸收光谱。发现γ-LiAlO2晶体的抛光面在1100℃空气中退火后变为粗糙面,X射线衍射(XRD)分析表明此粗糙面为单相的LiAl5O8。而γ-LiAlO2晶体的抛光面在1100℃富Li气氛中处理后几乎没有变化。同时对不同气氛下热处理的γ-LiAlO2晶体进行了光谱分析,确认了晶片中196nm的吸收峰是由Li空位引起的。     

高散射抑制比激光雷达水下探测技术探析

浅海海水严重的后向散射是阻碍激光近海水下探测应用的关键问题,回波信号中的后向散射制约了水下目标探测深度、分辨率和对比度.针对该问题,研究了两种高散射抑制比海洋激光雷达——混沌脉冲激光雷达和相干双频脉冲激光雷达,这两种激光雷达信号具有内在的高频强度调制特性,而后向散射具有低频特性.因此,在目标信号光和后向散射光同量级条件下,可通过带通或高通滤波将海水后向散射滤除,从而提高系统信噪比.     

蓝宝石中子辐照色心的研究

研究了中子辐照对蓝宝石(α-Al2O3)单晶体缺陷形成及光学性能的影响,对采用提拉法与温度梯度法生长的蓝宝石晶体进行中子辐照,通过对比辐照前后的吸收及荧光光谱变化,发现辐照使得蓝宝石晶体内形成F、F^ 和F2^ 色心缺陷,但不同方法生长的晶体样品中色心浓度差异明显。其中提拉法样品的F心浓度要高于温度梯度法样品,而温度梯度法样品中F^ 色心浓度要高于提拉法样品。分析表明,这与两种方法生长的晶体中杂质含量差异有关。通过研究辐照后晶体的热致发光谱发现提拉法与温度梯度法生长的蓝宝石晶体分别在145℃与150℃有明显的热致发光出现,采用初始上升法计算出两种方法生长的晶体的热致发光陷阱深度分别为1．15eV及1．05eV。     

掺杂YAlO3晶体的温梯法生长及缺陷分析

采用温梯法工艺进行了掺铈和掺镱铝酸钇（YAlO3或YAP）晶体的生长实验。用同步辐射白光形貌表征了晶体内部生长层的分布情况，结果表明。温梯法生长掺杂YAP晶体的过程中，固-液界面形状比较平坦，这使得所生长的晶体具有较高的微观结构完整性；采用高分辨四晶摇摆曲线对其进行了表征，其主要晶面的半峰宽值均优于提拉法晶体。分析了生长过程中产生的主要缺陷，认为开裂主要来源于坩埚对晶体形成的压应力；而晶体中存在的色心主要与生长炉内的弱还原气氛有关。