高温溶液中ZnO的析晶行为与晶体生长研究

采用MoO3、V2O5和PbF2为助熔剂,在坩埚下降法生长炉中研究了ZnO的析晶行为和晶体生长.结果表明,对于M0O3-ZnO高温溶液体系,下降或降温过程中首先析出ZnO,但随着温度继续下降,析出了ZnMoO4晶体;对于V2O5-ZnO体系,通气速率为1.5 L/min时底部出现5mm厚的绿色ZnO多晶,无法获得单晶;对于PbF2-ZnO体系,自发成核获得了10 mm × 10 mm×0.7 mm的ZnO晶体薄片,在2 L/rain通气速率下诱导成核生长出φ25mm×5 mm的ZnO单晶.     

CaF2晶体的生长与光学性能

采用导向温度梯度法(TGT)生长CaF2晶体,建立了生长炉内的垂直温度梯度场.研究表明影响晶体质量及光学性能的主要因素包括坩埚材料、温度场、生长程序及原料纯度等.从大量的实验中总结出TGT法生长高质量CaF2晶体的生长条件如下:石墨坩埚;轴向梯度≤2℃/mm;生长降温速率1.5～2.5℃/h;冷却速率≤40℃/h.     

温度梯度法生长Er:BaY2F8晶体开裂现象的研究

对温度梯度法生长Er:BaY2F8晶体的开裂现象进行了研究,从理论上讨论了温场分布、生长速率、热应力和稀土离子掺杂对晶体开裂的影响,并通过实验分析了垂直于解理面方向上膨胀系数的变化对晶体开裂造成的影响.研究结果表明:晶体生长时径向温度梯度越小越好,生长晶体的最佳工艺参数为直径为10 mm,最佳轴向温度梯度为6 ℃/mm,最佳生长速率为0.2～0.3 mm/h.通过缓慢降温,可以成功避免晶体的开裂.     

泡生法大尺寸蓝宝石晶体的生长速率对固液界面的影响

采用有限元法,对泡生法生长蓝宝石晶体不同生长阶段固液界面的形状和温度梯度进行模拟计算,探讨分析了生长速率对放肩、等径阶段蓝宝石生长的影响.结果表明:固液界面凸出度在放肩阶段较大,在等径阶段凸出度相对较小,固液界面温度梯度随着晶体生长不断减小.在合理速率范围内,放肩阶段0～2 mm/h,速率对固液界面的影响很小,等径阶段2～5 mm/h,速率对固液界面的影响越来越大,固液界面温度梯度和形变均随速率的增大而减小.利用模拟结果,调节实际晶体生长工艺参数,成功长出80 kg的大尺寸高质量蓝宝石晶体.     

YVO4双折射晶体生长及完整性分析

在较低氧分压的保护气氛中用提拉法(CZ法)生长YVO4晶体,采用自行设计的气压计,精密调节炉内的氧、氮比例,有效防止了晶体生长中的过度缺氧,生长出33mm×31mm(等径)YVO4晶体.设计了生长YVO4晶体最佳工艺条件:转速5～10r/min,拉速:2～6mm/h,生长周期:24h,液面上8mm温度梯度2.875℃/mm.用偏光显微镜对YVO4晶体的裂纹、散射颗粒、包裹物、偏心生长等缺陷进行观察,认为它们的成因主要是生长速率过快,生长环境中湿度大及晶体中存在分解和挥发性物质等.     

PVT法AlN单晶生长技术研究进展及其面临挑战

氮化铝(AlN)具有超宽禁带宽度(6.2 eV)、高热导率(340 W/(m·℃))、高击穿场强(11.7 MV/cm)、良好的紫外透过率、高化学和热稳定性等优异性能,是氮化镓基(GaN)高温、高频、高功率电子器件以及高Al组分深紫外光电器件的理想衬底材料.物理气相传输(PVT)法是制备大尺寸高质量AlN单晶最有前途的方法.本文介绍了AlN单晶的晶体结构、基本性质及PVT法生长AlN晶体的原理与生长习性.基于AlN单晶PVT生长策略,综述了自发形核工艺、同质外延工艺及异质外延工艺的研究历程,各生长策略的优缺点及其最新进展.最后对PVT法生长AlN单晶的发展趋势及其面临的挑战进行了简要展望.     

CaYO(BO3)3晶体坩埚下降法生长

本文首次报道了Ca4YO(BO3)3(YCOB)晶体的坩埚下降法生长.在1600～1650℃炉温下,固液界面处的纵向温度梯度为40～60℃/cm,以0.2～0.6mm/h的生长速率,在近封闭的Pt坩埚中生长出了直径达25mm、长度超过50mm的完整透明YCOB晶体.介绍了生长工艺和原料制备,观察发现晶体中的主要宏观缺陷是包裹体.分析了包裹体生成的原因.     

NaBi（WO4）2晶体生长工艺研究

采用提拉法(Cz法)生长了45×40mm大尺寸钨酸铋钠(NaBi(WO4)2,简称NBW)晶体,探讨了工艺参数和晶体开裂间的关系,并根据Brice模型,讨论了晶体中的热应力、热应变和晶体尺寸、温度梯度、提拉速度、晶体转速之间的关系,设计了生长NBW的最佳工艺条件液面上下10mm内温差为0.8℃/mm,拉速2～4mm/h,转速12～18r/min,冷却速率25℃/h.     

锗酸铅(Pb5Ge3O11)铁电单晶的生长与缺陷研究

采用坩埚下降法成功生长了铁电锗酸铅(Pb5Ce3O11)单晶.所用Pt坩埚尺寸为φ25mm × 200mm和φ10mm×60mi,炉温控制在高于熔点50～80℃,固液界面温度梯度小于25℃/cm,生长速率小于0.5mm/h.所得晶体呈浅棕色,最大尺寸达φ25mm×60mm.采用光学显微镜(OM)及电子探针(EPMA)研究了所得晶体的生长缺陷(气泡、包裹体等),讨论了产生这些缺陷的原因,提出了控制及减少此类缺陷的方法.     

化学气相传输法生长ZnO单晶及性质研究

利用化学气相传输法生长了ZnO单晶.在无籽晶自发成核的条件下,使用碳辅助增强质量传输方法,得到了晶粒尺寸达4mm×10mm的ZnO晶体.利用长有GaN层的蓝宝石晶片作为衬底,得到了直径为30mm、厚2mm左右的ZnO单晶体.比较了不同温度条件下晶体生长的结果并进行热力学过程和现象了分析.用光荧光谱和X射线双晶衍射研究了ZnO晶体的性质.