三坩埚提拉法生长铽镓石榴石单晶研究

采用三坩埚提拉法生长出高质量铽镓石榴石(Tb3Ga5O12,TGG)单晶,晶体尺寸为φ25 mm×40 mm.通过X射线衍射、双晶衍射分析讨论TGG单晶的晶体结构和单晶性,并采用He-Ne激光费尔德常数测试装置测定TGG单晶的费尔德常数.结果表明:采用三坩埚提拉法生长的TGG单晶具有＜111＞取向、强度高,双晶摇摆曲线半峰宽为17 s;晶体在632.8 nm处的费尔德常数为0.553 min/cm·Oe.     

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.     

大尺寸YVO4晶体的自动控径提拉法生长

本文报道了在自动控制直径条件下大尺寸YVO4晶体的提拉法生长研究.利用改进的上称重法生长大尺寸YVO4晶体,在提拉法单晶生长过程中,晶体扩肩部分采用斜率积分模式,转肩部分采用斜率积分过渡到直径积分模式,等径部分采用直径积分模式,应用这种分段控制方式成功地实现了YVO4晶体的自动化生长.采用4台50型自动化生长炉对YVO...     

Cr3+:BeAl2O4单晶的特性及生长工艺的改进

描述了掺Cr3+离子的紫翠宝石(Cr3+:BeAl2O4)单晶的晶体结构、物理性质、晶体的吸收光谱与发射光谱及其激光特性.讨论了用引上法生长Cr3+:BeAl2O4晶体的一些工艺问题中.引上法晶体生长过程中选用较慢的提拉速度、较快的转速和生长较大直径的晶体的工艺参数,能够生长出高质量的Cr3+:BeAl2O4单晶体.我们的实验表明,采用温梯法也能生长出高质量的Cr3+:BeAl2O4单晶.与提拉法相比,温梯法减少了原料对环境的污染;易于实现自动温度程序控制;对缺少自然对流的熔体有相当好的适用性.     

提拉法制备铜单晶研究

采用提拉法生长出大尺寸(111)铜单晶,晶体尺寸为ф(12～19)mm×85 mm.通过XRD、金相显微分析讨论了铜单晶的晶体结构与生长缺陷,并采用双臂电桥测定(111)铜单晶的电阻率.结果表明:晶体具有(111)取向、强度高,表明晶体取向良好;蚀坑呈典型三角锥形,位错密度在105～106 cm-2之间;在室温下,(111)铜单晶电阻率为1.289×10-8Ω·m.     

导模提拉法生长Tb3Sc2Al3O12(TSAG)晶体及性质表征

本文采用导模提拉法成功生长了Tb3Sc2Al3O12 (TSAG)晶体,并对所生长晶体进行了物相分析和单晶结构分析,探讨了多晶原料的烧结温度对晶体颜色的影响.Sc3+和Al3+的浓度分布测试表明,导模提拉法能较好地克服因分凝效应引起的Sc3+浓度分布不均,可以生长获得浓度分布均匀的TSAG晶体.磁光性能测试表明,Sc3+掺入对晶体在400～1100 nm波长范围内的磁光性能影响不大,所生长TSAG晶体的费尔德常数仅比Tb3Al5O12 (TAG)晶体低6; ～8;.     

γ-LiAlO2晶体的生长及掺镓研究

由于与GaN晶格失配小(约1.4;),γ-LiAlO2单晶有望成为GaN外延衬底材料.本文首先使用提拉法生长出了尺寸达φ45×50mm3的γ-LiAlO2单晶,然后采用Ga2O3作为掺杂剂,仍用提拉法生长出了三种不同掺镓浓度的LiAl1-xGaxO2(x=0.1,0.2,0.3)晶体,并用X射线粉末衍射(XRPD)分别对晶体及坩锅中剩余的熔体的成份进行了表征.结果表明LiAl-xGaxO2(x=0,0.1,0.2,0.3)晶体归属于γ-LiAlO2结晶结构,Ga3+离子部分地取代Al3+离子,发生分凝且分凝系数小于1.     

大尺寸Nd,Ce∶YAG激光晶体的生长及缺陷研究

双掺Nd,Ce∶YAG晶体相比传统的Nd∶YAG具有输出能量高、激光振荡阈值低的优点。近几年高能效固体激光器的发展对大尺寸、高质量Nd,Ce∶YAG晶体的需求越来越大。采用提拉法生长大尺寸Nd,Ce∶YAG时,极易出现包裹物和开裂缺陷。本文通过理论与实践相结合的方式分析了晶体在生长过程中产生缺陷的原因,并提出了解决办法,成功生长出直径ø50 mm等径长150 mm的高质量Nd,Ce∶YAG单晶。本研究可为批量化生长大尺寸Nd,Ce∶YAG晶体的质量改进提供方向和指导。     

c向提拉法生长的四英寸蓝宝石单晶缺陷研究

采用提拉法沿[0001]方向成功生长出了四英寸蓝宝石单晶。X射线摇摆曲线测试结果表明晶体具有较好的晶格完整性。采用化学腐蚀法并借助光学显微镜观察了(0001)面的位错及形貌。研究了腐蚀温度、腐蚀时间、机械抛光和化学抛光对位错密度及形貌的影响。计算得到平均位错密度为6190 cm-2,优于一般提拉法生长的蓝宝石单晶。     

β′-相掺钕钼酸钆晶体生长和性质研究

采用提拉法生长β′-相掺钕钼酸钆晶体.在1000℃温度下烧结72h合成钼酸钆粉末样品.研究了生长工艺,拉速0.3～3mm/h,转速10～40r/min.沿[001]方向生长出35mm的掺钕钼酸钆单晶,晶体为紫色,透明.钕离子分凝系数略大于1.     

提拉法生长镓酸锂晶体及缺陷研究

研究了提拉法生长的镓酸锂单晶的生长习性和结晶质量.晶体表面呈乳白色且表面粗糙.通过光学显微镜、四晶X射线衍射、透射光谱和电感耦合等离子体发射光谱对样品进行了表征,结果表明,在(001)面的抛光样品上存在三种缺陷: [110]和[-110]方向的十字线、[010]方向排列的气泡包裹物以及平行于(010)面的界面,界面的产生起因于(010)晶面的滑移;晶体的结晶质量从顶部到底部逐渐下降,这是由于在生长过程中氧化锂的挥发导致熔体成分偏离化学计量比造成的.     

K2O助溶剂提拉法和富锂提拉法生长的近化学计量比LiNbO3晶体性质的比较

分别采用K2O助溶剂提拉法和富锂提拉法生长了近化学计量比LiNbO3晶体.比较了两种方法生长的晶体紫外吸收边和红外吸收谱的差别,光谱结果表明,K2O助溶剂提拉法生长的晶体组成非常均匀,而富锂提拉法生长的晶体组成不均匀,沿晶体生长方向,Li2O含量逐渐增加.另外,两种生长方法中,籽晶表面均看到螺旋状环,分析了其产生原因.     

CZ法生长参数对TeO2晶体质量的影响

本文主要讨论CZ法生长TeO2晶体中温度梯度、拉速、转速等工艺参数对晶体质量的影响,分析了晶体开裂、包裹物等宏观缺陷以及位错等微观缺陷的形成机理.从晶体形态、包裹体和位错密度变化等方面探讨了晶体生长参数与晶体缺陷之间的内在关系.     

The Czochralski Method ‐ where we are 90 years after Jan Czochralski’s invention

The Czochralski method, i.e. pulling a crystal from the melt, became the most important technology for the production of large semiconductor (Si, GaAs, InP, GaP …) and optical crystals (oxides, CaF₂ …). The present status is achieved by a profound analysis of the mechanisms of heat and species transport which are relevant for the stability of the Czochralski growth process and the performance of the growing crystal. It was clearly demonstrated in the last few years that modeling by numerical simulation is an indispensable tool to analyze the Czochralski process and to understand the governing mechanisms. The contribution presents examples of this kind of modeling the Czochralski technique in correlation with experimental investigations in order to illustrate the present status of understanding relevant processing phenomena. Furthermore, it is shown what problems need still to be solved in the future in order to further improve the yield and quality of Czochralski‐grown crystals. (© 2007 WILEY‐VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim)     

Growth of KCl crystal by Czochralski method and influence of nanodiamond impurity on its hardness and optical properties

KCl alkali halide crystal with different nanodiamond impurity was grown by Czochralski method. X‐Ray diffraction of the outcome samples reveals that they are still single crystal. Also crystal hardness observation reveals that the hardness of KCl single crystal has been increased by adding different percentage of nanodiamond impurity. In addition, the study of FTIR spectrums of the pure and doped crystals represents that the KCl optical properties has not changed.     

Growth,etching morphology and spectra of LiAlO2 crystal

γ‐LiAlO₂ single crystal was successfully grown by Czochralski method. The crystal quality was characterized by X‐ray rocking curve and chemical etching. The effects of air‐annealing and vapor transport equilibration (VTE) on the crystal quality, etch pits and absorption spectra of LiAlO₂ were also investigated in detail. The results show that the as‐grown crystal has very high quality with the full width at half maximum (FWHM) of 17.7‐22.6 arcsec. Dislocation density in the middle part of the crystal is as low as about 3.0×10³ cm^–2. The VTE‐treated slice has larger FWHM value, etch pits density and absorption coefficient as compared with those of untreated and air‐annealed slices, which indicates that the crystal quality became inferior after VTE treatment. (© 2008 WILEY‐VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim)     

过渡金属离子(Mn,Fe,Co)掺杂铝酸锂晶体的生长及光谱分析

采用提拉法分别生长了掺杂Mn、Fe以及Co元素的LiAlO2晶体,并对其结晶质量和光谱特性进行了研究.结果表明,LiAlO2:Mn、LiAlO2:Fe和LiAlO2:Co晶体的X射线双晶摇摆曲线半高宽分别为23.2 arcsec、12.9 arcsec和23.8 arcsec.LiAlO2:Mn与LiAlO2:Fe晶体在可见至近红外波段具有较高的透过率,而LiAlO2:Co晶体在500～700 nm波段存在吸收带;光致激发与发射光谱表明Mn2+在LiAlO2:Mn晶体中处于四面体晶体场内,而Fe3+替代Li+处于八面体格位;X射线激发发射光谱分析得出空气退火后γ-LiAlO2晶体出现了较强的缺陷发光,可归结为Li2O挥发后形成的F+心,而在同样退火条件下掺杂LiAlO2晶体中相应的缺陷发光不明显,说明Li2O的挥发被抑制,晶体的热稳定性得到了改善.     

低掺磷对Yb:YVO4晶体性能影响的研究

采用提拉法生长出Yb:YPxV1-xO4(X=0.02,0.06,0.10)晶体。XRD测试表明晶体保持了四方锆石型结构,晶胞参数随着x的增大逐渐减小。ICP发射光谱分析显示P5 的分凝系数为1,Yb3 的分凝系数随着x的增大逐渐减小。吸收系数和吸收截面随着P含量的加大出现先增大后减小的变化。晶体的拉曼光谱表现出双声子过程的特征,随x的增加拉曼频移峰向高频率方向移动,线宽随之增宽。