AgGa0.2In0.8Se2晶体小温度梯度生长与性质表征

利用单温区机械振荡法合成出高纯单相AgGa0.2In0.8Se2多晶,单次合成量超过400 g;DSC测试结果显示其熔点为782℃,结晶温度为771℃.利用坩埚下降法在小温度梯度(2℃/cm)下生长出尺寸为φ25 mm× 75 mm高品质无开裂AgGa0.2In0.8Se2单晶.解离面(112)面摇摆曲线半峰宽为0.056°.厚度为3 mm双面抛光的(112)面晶片在1.5～18 μm波段透过率为65.0; ～ 67.5;,表明所生长AgGa0.2In0.8Se2晶体具有较低的吸收系数,为0.01 ～0.1之间.     

AgGa1-xInxSe2晶体退火改性研究

采用改进布里奇曼法生长出外观完整的AgGa1-xInxSe2(x=0.2)单晶锭,晶体的红外透过率低,不能直接用于红外非线性光学器件制备.采用TA公司生产的SDTQ-600热分析仪进行DSC-TGA测试,发现其熔点为826.69℃,结晶点为750.86℃,总失重约为3.9217;.采用同成份粉末源包裹晶体,在抽空封结后进行退火处理.退火处理后晶体的红外透过率有明显改善.在4000cm-1～7000cm-1范围内红外透过率由原先低于25;改进到高于40;;在750cm-1～4000cm-1范围的红外透过率由原先低于45;改善到超过50;,在2000cm-1 ～750cm-1区域甚至高达60;.结果表明:采用同成分粉末源包裹,在抽空封结后退火处理能有效提高AgGa1-xInxSe2晶体的红外透过率,改善晶体的光学均匀性,退火后的晶体适合红外非线性光学器件制备.     

AgGa1-xInxSe2晶体的生长习性研究

采用DTA对不同铟含量(x)的AgGa1-xInxSe2多晶熔化和结晶温度进行了测试.结果表明:随着x值的增加其过冷度增大.采用改进的垂直布里奇曼法和实时补温技术,对AgGa1-xInxSe2晶体生长过程中的结晶特性和生长温度场关系进行了研究,并对其结晶形态进行了观测.发现:随着晶体生长过程的进行,熔体结晶温度呈下降趋势,固-液界面发生移动;生长晶体表面存在外形规则、形状相同的半球状小孔,有取向一致的台阶反光面,小孔底部为{112}面.研究结果为大尺寸、高质量的AgGa1-xInxSe2单晶体生长奠定了基础,生长出了尺寸达20 mm×60 mm的完整AgGa1-xInxSe2单晶体.     

中远红外非线性光学晶体AgGaS2、AgGaSe2和AgGa1-xInxSe2研究进展

综合报道了本实验室关于黄铜矿类I-III-VI2型系列晶体的研究进展。采用两温区气相输运温度振荡法合成出高纯、单相、致密的多晶材料,在三温区立式炉中用坩埚旋转下降法生长出AgGaS2、AgGaSe2和AgGa1-xInxSe2等系列单晶体,X射线单晶衍射谱和回摆谱表明晶体的结晶性好,结构完整;红外透过率接近理论值,吸收系数低于0.017 cm-1,表明生长的晶体光学质量高。研究出一种新的能对AgGa1-xInxSe2晶体(112)晶面进行择优腐蚀的腐蚀剂:(30 g CrO3+10 mL H2O)∶H4PO4(85%)∶HNO3(65～68%)∶HF(40%)=10∶10∶10∶2(体积比),在60℃下腐蚀40 min,能够清晰地显示出AgGa1-xInxSe2晶体(112)面取向一致的三角形腐蚀坑,边界清晰,蚀坑密度大约为105/cm2数量级。采用自行研制的晶体定向切割新方法,加工出AgGa1-xInxSe2-OPO器件,获得了3～5μm的激光输出,光-光转换效率达21%。     

AgGa1-xInxSe2晶体热处理研究

结合差示扫描量热曲线(DSC)和相图确定出热处理的温度范围.分别在真空和AgGa1-xInxSe2(x=0.2,0.6,0.8)多晶粉末包埋下,对ASGa0.4In0.6Se2晶体进行了热处理实验,分析了热处理对晶体性能的影响.结果表明:用x=0.6和0.8的多晶粉末包埋,在680℃下保温120 h后再淬火处理的晶片,其红外透过率在550～5500 cm-1波数范围内整体提高到65;以上,光学质量显著提高;EDX和XRD分析表明,采用AgGa0.2In0.8Se2多晶粉末包埋,能够补充晶片中的In缺失,成分更接近AgGa0.4In0.6Se2化学计量比,同时晶片结晶质量也得到明显改善.     

AgGa_(1-x)In_xSe_2晶体的定向加工

报道了一种AgGa1-xInxSe2晶体定向加工的新方法,即根据AgGa1-xInxSe2晶体自身解理面,结合晶体标准极图和X射线衍射仪,快速寻找AgGa1-xInxSe2晶体通光面并进行回摆精修的器件加工新方法。运用该方法,针对改进垂直Bridgman法自发成核生长的AgGa1-xInxSe2(x=0.2)晶体,经定向切割、研磨和抛光,初步加工出AgGa1-xInxSe2(x=0.2)晶体光参量振荡(OPO)器件,其相位匹配角θm=54.71°、方位角φ=45°,元件尺寸达8mm×8mm×18mm。新方法不仅定向准确、操作简便,而且可以应用于不同In含量的系列AgGa1-xInxSe2晶体定向加工。     

红外非线性晶体材料AgGa1-xInxSe2的生长和性能表征

AgGa1-xInxSe2是近几年来研制的新型红外非线性光学晶体材料,其主要特点是借着Ga和In含量,即x值的变化,改变材料的折射率、双折射,实现三波共线非线性作用的非临界(90°)相位匹配.我们用垂直布里奇曼法生长单晶,获得了φ35mm×50mm的AgGa1-xInxSe2单晶棒.对生长出晶体棒In的浓度分布进行了测试.晶体元件用红外观察镜和分光光度计分别进行了观察和测试,晶体透光率良好.用一台TEA CO2激光泵浦一块5×6×16mm3的AgGa1-xInxSe2(x=0.3234)晶体元件,成功地实现了10.6μm非临界相位匹配倍频,输出5.3μm的中红外激光.     

新型AgGa1-xInxSe2晶体用于CO2激光倍频研究

本实验室用布里奇曼方法成功生长出有应用前景的新型四元非线性AgGa1-xInxSe2晶体,对晶体光学透过,红外低倍显微成像,反射损耗和吸收系数进行了研究和计算.基于纯AgGaSe2和AgInSe2的Sellmeier方程,用线性内插方法计算了不同In含量的AgGa1-xInxSe2在0.9～19μm的Sellmeier色散系数并建立了Sellmeier方程.计算和描绘了Ⅰ型相位匹配CO2激光二次谐波产生的调谐曲线,并标出我们的倍频实验数据.在近似非临界相位匹配条件下,进行了TEA CO2激光10.6μm在AgGa1-xInxSe2中的倍频实验研究,并与AgGaSe2进行了比较,测量的1#AgGa1-xInxSe2相位匹配角θ及相位匹配接收外角△θext·L分别为88.2°和7.7°·cm,AgGa1-xInxSe2的倍频效率比AgGaSe2高出近3倍.     

坩埚旋转下降法生长硒镓银单晶体

本文报道了硒镓银多晶原料合成与单晶生长的新方法--熔体温度振荡法和坩埚旋转下降法.5～6N高纯Ag、Ga、Se单质按AgGaSe2化学配比富0.5;Se配料,1100℃下合成并在熔点附近进行温度振荡,获得了高纯单相致密的AgGaSe2多晶材料.用合成的多晶为原料,采用坩埚旋转下降法生长出φ22×80mm的AgGaSe2单晶锭.晶体外观完整,在10.6μm附近红外透过率达62.4;,吸收系数低于0.01cm-1,对10.6μm CO2激光实现倍频,能量转换效率达12;.     

硒铟镓银单晶体(112)面蚀坑形貌观察

研究出一种能在室温下对AgGa0.8In0.2Se2晶体(112)面进行择优腐蚀的新腐蚀液配方,提出了一种适合AgGa0.8In0.2Se2晶体择优腐蚀的新工艺。采用改进的Bridgman法生长出AgGa0.8In0.2Se2晶体,对晶体进行定向切割出(112)面晶片;然后对晶片进行研磨、机械抛光,使其表面平整无划痕;再将晶片用新腐蚀液,浓HNO3(65%～68%)∶浓HCl(35%～38%)=1∶2.5(体积比),在室温下腐蚀5min,同时进行超声振荡。采用金相显微镜对腐蚀后的晶片表面进行观察,发现清晰的蚀坑形貌,形状近似为正三角形,并对(112)面蚀坑的形成及其形貌成因进行了理论分析。     

Synthesis and characterization of PbI2 polycrystals

Single‐phase PbI₂ polycrystalline material for single crystal growth was synthesized by two‐temperature vapor‐transporting method (TVM), directly from highly pure lead and iodine with excess lead without according to the PbI₂ stoichiometry. It is found that there is an immiscible phenomenon of two melts in the synthesis experiment, and the melts solidified until cooled down to room temperature. X‐ray diffraction (XRD) analysis and Energy dispersive X‐ray (EDX) microanalysis indicate that the solidified materials are single‐phase PbI₂ polycrystal and nearly pure lead. Considering the observed immiscible phenomenon and the data given in paper [1], it is able to confirm that there is a new immiscible region L₂+L₃ in Pb‐I phase diagram, which is very important to PbI₂ polycrystal synthesis and single crystal growth. Using single‐phase PbI₂ polycrystalline material synthesized by our method, PbI₂ single crystal with size of ?15mm×30mm was grown by vertical Bridgman method. © 2006 WILEY‐VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim     

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。     

三温区坩埚下降法生长硫镓银晶体

本文通过对硫镓银单晶生长习性的分析研究,设计组装了三温区单晶炉,采用三温区坩埚下降法生长出了外形完整、无裂纹的AgGaS2单晶体,尺寸达10mm×25mm.实验测定了AgGaS2晶体的差热分析曲线和红外透射谱,以及单晶{112}解理面的X射线衍射谱,结果表明生长晶体的质量较高.     

铜单晶的定向方法研究

采用改进的垂直布里奇曼法生长出外观完整、表面光滑、尺寸为φ15 mm×35 mm的Cu单晶体,报道了一种铜单晶定向的新方法.将生长出的铜晶锭在浓度为40;的硝酸溶液中浸蚀10 min左右,晶锭表面出现取向一致的反光面,用激光正反射法对其表面的反光面进行初步定向,再参照X射线衍射回摆谱对晶面进行修正,得到了铜晶体的(111)、(200)和(220)晶面,进而得到任意所需的晶面.该方法对于制作铜单品器件具有重要参考价值.     

硫镓银单晶生长新方法探索

在同一安瓿中一次性合成、生长出了外形完整、无裂纹的AgGaS2单晶体,尺寸达φ10mm×20mm.并进行了X射线能谱元素分析,测定了AgGaS2多晶粉末衍射谱,以及单晶体的红外透射谱,同时得到了(112)、(024)面的X射线单晶衍射谱,结果表明生长的单晶体可用于器件研究.     

Cu单晶的生长与温场研究

Cu单晶在中子单色器、激光核聚变和音频信号传输等方面有着广泛的应用前景.根据对Cu晶体的差热分析结果,设计并制作了硅钼棒加热单晶生长炉,获得了适合Cu单晶体生长的温场.采用改进的垂直布里奇曼法成功生长出外观完整、表面光滑、尺寸为15 mm×35 mm的Cu单晶体.对生长的晶体进行切割、抛光腐蚀后,采用金相显微镜和X射线衍射分析,结果表明:研究设计的温场适合Cu单晶体的生长,生长出的晶体结晶性好、结构完整.     

Sr2+对GdVO4晶体生长和拉曼性能的影响

本文报道了Sr2+离子掺杂对GdVO4晶体生长和拉曼性能的影响.SrxGd1-xVO4晶体粉末经X射线粉末衍射分析,其结果仍属四方晶系,具有锆英石结构.实验表明,高掺杂浓度时,Sr2+离子不易取代Gd3+离子进入GdVO4晶体的晶格,易导致SrxGd1-xVO4晶体开裂和产生包裹体.XPS实验证明,SrxGd1-xVO4晶体中钒元素为+5价.同时测试了常温下SrxGd1-xVO4晶体的拉曼光谱,发现随着Sr2+离子浓度增加,在884cm-1处的VO4反对称伸缩振动逐渐增强,表明Sr2+离子的掺入影响了GdVO4晶体的拉曼性能.     

非线性光学晶体δ-LiZnPO4的制备、结构及光学性能

研究了LiF为助熔剂体系下的δ-LiZnPO4的结晶特性,通过自发结晶得到了尺寸为1~3 mm的透明块状δ-LiZnPO4和Li4Zn(PO4)2共晶体,通过PXRD衍射分析和元素分析确定了共晶体的相组成,并对从共晶体中分离出的δ-LiZnPO4晶体结构进行了分析.结果表明:δ-LiZnPO4晶体具有非中心对称结构,属于正交晶系,空间群为Pna21,晶格常数a=1.00085 nm,b=0.49390 nm,c=0.66545 nm,Z=4;δ-LiZnPO4是由PO4、ZnO4和LiO4四面体构筑成的具有类似ABW型分子筛结构的化合物.采用水热法制备了尺寸约为10 μm的纯相透明的δ-LiZnPO4晶体.粉末倍频测试表明,δ-LiZnPO4晶体倍频效应约为KDP的1.7倍,紫外截止边约为218 nm,是一种有潜在应用价值的紫外非线性光学晶体.     

Growth of PbI2 single crystal by the top seed vertical zone melting method

PbI₂ is a type of syntectic compound, and its single crystal is one of the room temperature semiconductor nuclear radiation detector materials. A new method for the growth of the PbI₂ single crystal is proposed in this article, which was named the top seed vertical zone melting method (TSVZMM), directly from the synthesis of polycrystal with analytically pure lead and iodine, by controlling the decomposition and stratification of the melt and the stoichiometry of the PbI₂ crystal. Impurities in the crystal and the coagulating droplets of lead were eliminated during the PbI₂ crystal growth process from the top to bottom by TSVZMM. The PbI₂ single crystal was successfully grown with the size of Φ15 mm×15 mm, an infrared transmittance of more than 40%, a resistivity of 2×10¹² Ω cm magnitude and stoichiometry close to its theoretical value.     

导模法生长六片片状蓝宝石晶体的研究

采用导模法生长出六片片状蓝宝石晶体,单片尺寸为350 mm×80 mm×2 mm.通过CGSim模拟软件模拟计算和实验验证,确定了合适的生长温场为横向温梯2.9~4.6 K/mm,生长速度控制在5~10 mm/h之间.对晶体进行双晶摇摆曲线测试,峰强度很高且对称性良好,摇摆曲线的半高宽FWHM=16.946″,证明晶体的结晶完整性很高.采用化学腐蚀法对六片晶体进行位错密度的检测,计算出晶体的位错密度都在103量级,中间晶体位错密度小于两边晶体的位错密度.测试了六片晶体的弯曲强度,最高强度达1583 MPa,中间晶体强度大于两边.