Dislocation Analysis for Large-sized Sapphire Single Crystal Grown by SAPMAC Method

In this paper,large-sized sapphire (230×210 mm,27.5 kg) was grown by SAPMAC method (sapphire growth technique with micro-pulling and shoulder-expanding at the cooled center). Dislocation peculiarity in large sapphire boule (0001) basal plane was investigated by chemical etching,scanning electron microscopy and X-ray topography method. The triangular dislocation etch pit measured is 7.6×101～8.0×102 cm-2,in which relative high-density dislocations were generated at both initial and final stages of crystal growth. The analysis of single-crystal X-ray topography shows that there are no apparent sub-grain boundaries; the dislocation lines are isolated and straight. Finally,the origins of low-density dislocation in sapphire crystal are discussed by numerical analysis method.     

Theoretical and experimental investigations of coherent phonon dynamics in sapphire crystal using femto- second time-resolved coherent anti-Stokes Raman scattering

We report on the theoretical and the experimental investigations of the coherent phonon dynamics in sapphire crystal using the femtosecond time-resolved coherent anti-Stokes Raman scattering (fs-CARS) technique. The temporal chirped white-light continuum (WLC) is used for the Stokes pulse, therefore we can perform the selective excitation of the phonon modes without using a complicated laser system. The expected quantum beat phenomenon is clearly observed. The theoretical formulas consist very well with the experimental results. The dephasing times of the excited phonon modes, the wavenumber difference, and the phase shift between the simultaneously excited modes are obtained and discussed. This work opens up a way to study directly high-frequency coherent phonon dynamics in bulk crystals on a femtosecond time scale and is especially helpful for understanding the nature of coherent phonons.     

冷心放肩微量提拉法大尺寸蓝宝石单晶生长过程的模拟分析

利用数值模拟方法计算了冷心放肩微量提拉法(SAPMAC)蓝宝石晶体生长过程。结合晶体直径变化、裂纹出现位置与延续方向、晶体透明性等实验现象,通过与提拉法、温梯法、坩埚移动法等相对比,分析了冷心放肩微量提拉法晶体生长各阶段的工艺特点,并根据模拟计算结果对晶体生长系统和晶体生长控制工艺进行了改进。分别利用增大热交换器的散热参数、降低加热温度、改进降温曲线、调节外加轴向和径向温度梯度的方式来实现对晶体生长的引晶、放肩、等径和收尾控制。通过实验比较证明了改进后的晶体生长系统和晶体生长控制工艺能够生长出性能较好的大尺寸蓝宝石晶体。     

泡生法制备大尺寸蓝宝石单晶体

蓝宝石单晶作为光学材料在紫外、可见和红外波段有宽的透射带及高的透射率，与许多其它光学窗口材料相比，有更好的机械性能和物理性能，如高硬度、高拉伸强度、抗冲刷性、热导性、机械稳定性和显著的抗热冲击性能等。这些光学与机械性质的组合使蓝宝石材料被用于一系列高科技的光电应用中。刚玉单晶生长的高纯净、大尺寸化一直是科研工作者的研究方向。     

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a轴为结晶取向,成功生长出了直径达230mm、高质量蓝宝石晶体。     

长脉冲激光切割蓝宝石的断口分析

采用长脉冲激光对蓝宝石晶体在不同的保护气体作用下切割获得的断口进行了研究。Nd∶YAG脉冲激光分别在N2、Ar、O2保护气氛下对蓝宝石晶体的(0001)面上以相同的工艺参数进行切割。蓝宝石切割断口的物相和形貌分别采用XRD和SEM进行表征。结果表明:在保护气体作用下,Ar保护气氛下的切割深度最大,断口平整,有金属光泽,检测断口处以多晶α-Al2O3相为主相,并有少量的Al相;N2保护下断口无金属光泽,有粉化现象,存在多晶α-Al2O3相为主相,并有少量的AlN相;O2保护气下切割深度最浅,而且断口表面粉化严重,检测出以多晶α-Al2O3相为主相,三种切痕条纹均与激光的切削方向相反。     

脉冲激光引发自由基聚合的动力学研究

处理了无链转移时脉冲激光引发自由基聚合中的动力学问题：推导出聚合产物数均和重均分子量的严格数学表达式，给出了链自由基、死聚物及总的聚合产物的归一化的分子量分布函数．计算结果表明：随着单体转化率的上升，各种分子参数，例如数均和重均分子量，以及多分散指数的数值周期性地振荡，且振幅逐渐下降．分子量分布曲线则包含一些特征峰，且随着每次脉冲激光产生的初级自由基浓度的降低，分布曲线峰的数目增加．另外，与歧化终止相比，偶合终止使产物的分子量分布略为变窄．     

苏州维特莱恩公司高品质6英寸电阻法碳化硅单晶研制成功

<正>碳化硅(SiC)具有高热导率、高击穿场强、高饱和电子漂移速率、高化学稳定性和抗辐射等突出的特性与优势,决定了其在高功率器件、高频器件、高光效发光器件等领域的应用极为广泛。碳化硅单晶在低压/高频、中电压和高压/高频多个领域具有完全替代硅材料的优势。受各种因素影响,国内碳化硅单晶品质和产     

镁/钛离子注入对蓝宝石微结构和机械性能的影响

离子注入已被证明是改善蓝宝石光学和机械表面性能的一种可靠方法.本文选择不同能量和剂量的镁/钛离子注入蓝宝石.利用TRIM(Transport of Ion Matter)程序分析了镁/钛离子在蓝宝石晶体中的射程分布.利用拉曼光谱和掠入射X射线衍射分析了损伤层深度和微结构变化.离子注入结果显示,蓝宝石的纳米硬度、纳米划痕和红外性能等均呈现出可调节的特性.     

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。