高压辅助法制备红外非线性AgGaGe5Se12、AgGaGeS4晶体

AgGaGe5 Se12、AgGaGeS4非线性晶体在中远红外激光具有良好的应用前景.合成高纯多晶是制备可器件化单晶元件的关键.但S、Se易挥发、高温下饱和蒸气压高,易导致石英坩埚的爆炸,组分偏离化学计量比.为此,本文采用一种新型的高压辅助法合成出大尺寸高纯的多晶原料,解决了石英坩埚爆炸和组份偏离问题,并在此基础上进行了单晶的生长过程.多晶X射线粉末衍射测试结果与模拟图谱或者标准PDF卡片一致;X射线荧光光谱分析得到各元素百分含量非常接近化学计量比,AgGaGe5 Se12中Ag、Ga、Ge、Se各占7.86;、5.08;、23.80;、63.26;,AgGaGeS4中Ag、Ga、Ge、S各占28.22;、18.24;、19.52;、34.02;;单晶透过率测试得到AgGaGe5 Se12、AgGaGeS4透过率分别为60;、70;,证明此方法制备的AgGaGe5 Se12、AgGaGeS4晶体性能优良,展现了该方法在多晶合成的应用潜力.     

Na_2Ge_2Se_5电子结构和光学性质的第一性原理研究

Na_2Ge_2Se_5是一种优异的红外非线性晶体材料.采用基于第一性原理的密度泛函理论赝势平面波方法对Na_2Ge_2Se_5进行结构优化,并以此为基础计算研究了Na_2Ge_2Se_5的电子结构和光学性质.结果表明:Na2Ge2Se5是宽禁带间接带隙半导体,价带至导带的电子跃迁主要来自于Ge和Se的48,4p态;Na对光学性质的贡献较小,Ge和Se之间的相互耦合作用决定了Na_2Ge_2Se_5的光学性质;该晶体在紫外区有强烈的反射和吸收,静态折射率为2.133,双折射率值适中,为0.145.理论计算结果表明,Na_2Ge_2Se_5是一种性能优良的红外非线性光学晶体材料.     

温度梯度区域熔炼法制备2μm低吸收ZnGeP2晶体

针对高温熔体生长的ZnGeP2 (ZGP)晶体,易在能带边缘附近出现宽光学吸收带,难以直接应用的问题,开展了籽晶温度梯度区域熔炼生长方法探索研究,最终在较低温度(945℃左右)生长出φ20 mm×30 mm单晶,晶体2μm附近吸收系数处于0.16 ～ 0.3 cm-1之间.但采用当前方法,如何改善晶体光学均匀性、结晶质量,提高原料利用率等一系列问题,还有待进一步研究.     

First-principles calculation of the structural,electronic, elastic,and optical properties of sulfur-doping ε-GaSe crystal

The structural,electronic,mechanical properties,and frequency-dependent refractive indexes of GaSe_(1-x)S_x(x=0,0.25,and 1) are studied by using the first-principles pseudopotential method within density functional theory.The calculated results demonstrate the relationships between intralayer structure and elastic modulus in GaSe_(1-x)S_x(x=0,0.25,and 1).Doping of ε-GaSe with S strengthens the Ga-X bonds and increases its elastic moduli of C_(11) and C_(66).Born effective charge analysis provides an explanation for the modification of cleavage properties about the doping of e-GaSe with S.The calculated results of band gaps suggest that the distance between intralayer atom and substitution of S_(Se),rather than interlayer force,is a key factor influencing the electronic exciton energy of the layer semiconductor.The calculated refractive indexes indicate that the doping of ε-GaSe with S reduces its refractive index and increases its birefringence.     

部分硫/硒(S/Se)红外非线性晶体原料的快速合成方法研究

含有硫/硒(S/Se)元素的部分化合物在现有中红外非线性晶体材料中占据相当重要的地位.高纯多晶原料是生长优质S/Se光学晶体的基础,但常规合成方法存在周期长、数量少等缺点.为此,针对部分S/Se化合物,我们对传统的合成方法进行优化、改进,实现GaSe,AgGaSe2,AgGaGeS4,AgGaGe5Se12等的快速合成,单次合成原料200～300 g,合成周期小于48 h,经过粉末衍射(XRD)测试表明合成的原料质量较好,能够生长出较大尺寸单晶.文中对快速合成方法的机理、存在的问题等也进行了相关讨论.     

改进水平籽晶气相法生长CdSe单晶

采用改进的双温区水平籽晶气相升华法,生长出尺寸为?15 mm ×35 mm的完整CdSe单晶体。经X射线衍射仪、能谱分析仪和傅里叶红外光谱仪的检测,CdSe单晶粉末衍射谱与标准衍射峰吻合较好,单晶摇摆曲线半高宽0.5°;Cd、Se化学计量比等于1∶0.977,接近理想比;晶体在2.5~20.0μm红外波段范围内的透过率T >65;,吸收系数α<0.1 cm-1。这些结果表明,采用本方法生长的晶体结晶性较好、成分均匀、透过率较高,品质良好,这对生长类似高蒸气压、高熔点的III-V、II-VI族晶体,会有所帮助。     

大尺寸长波红外非线性晶体CdSe生长及应用

利用压力辅助法合成批量、高纯CdSe多晶原料,进行籽晶定向高压布里奇曼法生长,制备出φ(50 ～ 55) mm×(80 ～ 100) mm高品质单晶棒,加工出多相位匹配角度、多规格尺寸(6 ～8)2×(40 ～50) mm3晶体元件.元件在2.1 μm、2.6 μm、10.8 μm等多波段o、e偏振光测试下,吸收系数分别≤0.02 cm-1、≤0.02 cm-1、≤0.01 cm-1,通过光参量振荡实验,元件在10.1～10.8 μm波段实现1.05W长波红外激光输出.     

高纯硒化镉(CdSe)多晶原料的合成研究

硒化镉(CdSe)是一种重要的Ⅱ-Ⅵ族半导体材料,在核辐射探测、非线性频率转换等方面都有着重要的应用.高纯原料是生长优质CdSe单晶,实现上述应用的基础,但目前合成方法存在效率低、纯度不高等缺点.为此实验室对传统高温元素合成法进行优化,利用理论计算的反应温度点为指导,辅以外部加压,控制内外压差,有效实现原料的批量、安全合成,单次可合成200 g,经粉末衍射(XRD)、综合热分析(TG/DTA)、等离子发射光谱仪(ICP)等测试,合成的原料质量较好,能生长出较大尺寸单晶.文中对合成过程可能的纯度影响因素及控制措施也进行了相应讨论.     

红外非线性晶体CdGeAs2多晶合成

高纯度的多晶对生长优质单晶起着至关重要的作用.原料对石英坩埚的腐蚀,以及偏离化学计量生成的二元、三元中间相均会严重影响CdGeAs2多晶的纯度和质量.本文以载气携带丙酮在石英坩埚内壁镀上高质量碳膜,解决了原料对石英坩埚的腐蚀问题;并在双温区炉中设计了合理的温场,合成了CdGeAs2多晶料.经X射线粉末衍射分析和晶胞精修表明样品为高纯、单相CdGeAs2多晶.     

无机化合物Na2Ge2Se5多晶合成研究

硒锗钠(Na2Ge2Se5)是一种极具潜质新型红外非线性材料.但该化合物具有明显的制备难点.根据其制备特点,自行设计并搭建反应装置,高效、安全制备其前驱体Na2Se;然后将制备的Na2Se与Ge、Se按化学计量比称取,在单温区合成炉中合成Na2Ge2Se5多晶料.对制备的Na2Se、Na2Ge2Se5多晶进行XRD,SEM、EDS等分析测试表明产物为高纯单相Na2Se、Na2Ge2Se5多晶.