Ⅰ类高氘DKDP晶片性能研究

受到晶体尺寸以及非线性光学性能的影响,目前可供选择的非线性晶体非常有限。DKDP晶体作为传统大尺寸光电材料,在光参量啁啾脉冲放大(OPCPA)装置中得到了应用。高氘化的DKDP晶体有更好的光学性能,然而生长出高氘化DKDP晶体对生长环境等有更加严格的要求。本文通过改良的原料合成罐以及生长槽,采用点籽晶快速生长法成功生长出高氘DKDP晶体。按照Ⅰ类(θ=37.23°, φ=45°)切割方式制备样品,并对其氘含量、透过率、光学均匀性以及晶体激光损伤阈值进行测试。实验结果表明,晶体的平均氘含量达到98.49%,在可见-近红外波段下具有较宽的透过波段和较高的透过性能。R-on-1的测试结果显示,在3 ns、527 nm条件下,DKDP晶体的激光损伤阈值达到了19.92 J/cm²。晶体光学均匀性均方根达到了1.833×10^-9,表明晶体具有良好的光学均匀性。     

KDP/DKDP晶体生长的研究进展

采用传统降温法,KDP晶体的生长速度一般在1～2 mm/d,DKDP晶体的生长速度甚至更慢,并且晶体的恢复区域较大,利用率低;而采用快速生长法,晶体的生长速度可以提高到20～50 mm/d,并且晶体的恢复区域小,利用率高.本文回顾了KDP/DKDP晶体生长的研究进展.并重点评述了KDP/DKDP晶体快速生长的研究进展,报道了近年来大尺寸、高质量KDP晶体的研究动态.     

优质DKDP晶体的点状籽晶生长及其表征研究

本文在研究DKDP溶液稳定性的基础上,采用Z切点状籽晶(5mm×5mm×3mm)生长了多块DKDP晶体,在250ml和1000ml生长瓶中分别获得了在[100]和[001]向生长速度可达到3mm/d和4.5 mm/d的点状籽晶生长优质DKDP晶体的生长条件.通过等离子体发射光谱(ICP)和紫外可见光谱分析发现DKDP晶体柱面的金属离子含量比锥面高,柱面的紫外可见吸收比锥面大.性能测试结果表明,点状籽晶全方位生长的DKDP晶体的激光损伤阈值约为5GW/cm2、半波电压约为4kV、动态消光比约为1600∶1,发现与传统方法生长晶体的性能没有明显的差别.     

KDP晶体(101)面生长动力学研究

晶体法向生长速度是晶体生长动力学研究的-个重要参数.用激光偏振干涉法实现了KDP晶体锥面生长速度的实时测量,发现KDP晶体锥面生长过程中存在与柱面类似的死区,对传统降温法生长大尺寸KDP晶体和点籽晶快速生长技术中过饱和度的控制有重要指导意义.用螺旋位错模型讨论了锥面生长的动力学规律.计算了锥面台阶自由能和动力学系数.     

大尺寸KDP/DKDP晶体的非线性吸收研究

大口径KDP/DKDP晶体可用作激光约束核聚变(ICF)中Pockels盒和倍频器件的晶体材料.但是在强激光脉冲下,非线性光吸收限制了激光输出的能量密度和晶体的应用.本文利用Z-扫描技术,测量了大口径KDP和DKDP(70;氘含量)晶体样品在皮秒激光波长λ=1064 nm,532 nm下的非线性吸收曲线,获得相应的非线性吸收系数β.研究表明,在λ=532 nm时,KDP晶体的非线性吸收系数β介于0.0124～0.1591 cm/GW之间,Ⅰ类DKDP(70;氘含量)的非线性吸收系数β为0.0920 cm/GW;当λ=1064 nm时,KDP和DKDP(70;氘含量)都未测量到非线性吸收.晶体的非线性吸收可能与波长、晶体的切向等有关.     

点状籽晶法生长DKDP晶体的研究

本文研究了影响溶液稳定性的因素,主要包括溶液的纯度、饱和点和过饱和度等,并对DKDP的点状籽晶法生长进行了初步研究.同时比较了不同生长速度生长的晶体质量.结果表明:经超细过滤的高纯度溶液稳定性有很大提高,而此时生长速度对晶体质量的影响不大.最后,获得了X、Y向生长速度达3.8mm/d的点状籽晶,生长出尺寸为44mm×44mm×48mm的高质量DKDP晶体,并对晶体生长的表面进行了微观观察,分析了DKDP晶体生长的微观机制.     

横向双锥快速生长35%DKDP晶体的研究

在ICF工程中II类三倍频晶体使用的是含氘量70%DKDP晶体,而70%DKDP晶体生长难度大,成本高,因此选用氘含量低,性能达到工程要求的DKDP晶体作为II类三倍频晶体是很有必要的.采用横向双锥快速生长技术生长氘含量约35%DKDP晶体,按照II类方向进行切割,测试三倍频激光损伤阈值和横向受激拉曼散射效应(TSRS),并与70%DKDP晶体进行对比.实验结果表明,所生长含氘量35%DKDP晶体比70%DKDP晶体损伤阈值约高1.8倍,而在881.7 cm^-1,35%DKDP晶体的拉曼散射峰值强度比70%DKDP晶体高出约23%,70%DKDP晶体的TSRS比35%小.     

DKDP晶体亚稳相生长研究

本文通过大量DKDP晶体亚稳相生长实验,对影响DKDP亚稳相生长体系稳定性、晶体生长速率和质量的因素进行了研究,并简要探讨了其影响机理,提出了消除或减弱不利影响的措施,为生长优质大尺寸DKDP晶体提供了依据.     

超大尺寸KDP/DKDP晶体研究进展

KDP/DKDP晶体具有生长方法简单、成本较低、光学性能良好等优点,而可生长出的超大尺寸KDP/DKDP晶体是目前唯一可用于高功率激光工程的单晶材料.但是在晶体的生长过程中存在很多影响因素,同时对晶体进行后处理也会影响晶体的性能,这都直接关系到超大尺寸KDP/DKDP晶体的实际应用.鉴于此,本文综述了近些年超大尺寸KD...     

定拉速生长对φ300 mm直拉硅单晶生长影响分析

作为集成电路制备的衬底材料,对硅单晶的均匀性以及微缺陷的尺寸、密度要求极高.传统直拉法生长硅单晶过程中,通过拉速变化控制晶体直径,因此拉速始终处于波动状态.恒定拉速对晶体均匀性及缺陷密度、尺寸的影响研究较少.本研究实现了在35±0.7 mm/h的拉速范围内生长出直径300 mm硅单晶,对晶体片间和片内电阻率分布以及FPD缺陷分布进行了检测,结果显示,在更小拉速波动阶段,晶体的电阻率均匀性得到改善,FPD缺陷密度降低.     

高拉速对?300 mm单晶硅点缺陷分布及生产能耗的影响

大尺寸直拉单晶硅的“增效降本”是当前光伏企业急需解决的问题。本文采用有限元体积法对?300 mm直拉单晶硅生长过程分别进行稳态和非稳态全局模拟，研究提高拉晶速率对直拉单晶硅生长过程中的固液界面、点缺陷分布以及生长能耗的影响。结果表明：拉晶速率提高为1.6 mm/min时固液界面的偏移量为33 mm,不会影响晶体的稳定生长；拉晶速率对晶体中点缺陷的分布起决定性作用，提高拉晶速率不仅能降低自间隙点缺陷的浓度，而且使晶棒内V/G始终高于临界值；且拉晶速率对功率消耗影响较大，提高拉晶速率后晶体生长时间减少了46.4%,单根晶体生长消耗功率降低了约4.97%。优化和控制适宜的拉晶速率有利于低成本地生长特定点缺陷分布甚至无点缺陷单晶硅，为提高大尺寸直拉单晶硅质量、降低生产能耗提供一定的理论支持。     

钼酸铅单晶生长及其缺陷研究

本文通过CZ法生长钼酸铅单晶,讨论了温度梯度、拉速、转速等生长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,并从晶体形态、包裹体和位错密度变化方面探讨了晶体生长参数与晶体缺陷之间的内在关系,从而优化温度梯度等生长参数.温度梯度为20～25℃/cm,晶体转速为28r/min,拉速为1.6mm/h时,生长出的晶体形态完整,无开裂现象,晶体中无气泡包裹体,位错密度明显减小,晶体尺寸达φ40mm×70mm,无散射颗粒,在波长0.42～5.5μm范围内,平均透光率为72.6;.     

DKDP晶体快速生长的研究

本文研究了DKDP晶体溶液中的有害杂质、过热方式和溶液稳定性的关系。根据DKDP晶体快速生长的特点,设计了新的晶体生长装置。并利用新的生长装置进行了DKDP晶体的快速生长,生长出60mm×60mm×60mm的高光学质量的DKDP晶体。测量了快速生长出的DKDP晶体的透过率和光学均匀性。     

原料对DKDP晶体生长习性及光学性能的影响

通过传统降温法,利用不同原料从氘化程度为85;的溶液中生长DKDP晶体并对加工样品进行了相关测试.研究了不同原料对DKDP晶体的生长和光学性能的影响.实验表明:采用高纯原料所得DKDP晶体的光学性能提高,但其晶体生长容易出现外扩现象.     

点籽晶定向生长70％DKDP晶体的研究

磷酸二氢钾(KDP)类晶体快速生长主要采用点籽晶快速生长方法,三维生长的点籽晶不可避免的会使晶体产生柱锥交界线,从而影响晶体的性能和质量.本文通过所设计的载晶架,改进传统点籽晶快速生长方法,采用点籽晶定向生长方法,成功生长出磷酸二氘钾晶体(70%DKDP),避开生长晶体中的柱锥交界线取片,并对其氘含量、透过率、抗激光损伤性能以及光学均匀性等指标进行了测试.结果表明:所生长的晶体氘含量符合设计要求,晶体透过率和抗激光损伤性能和传统点籽晶快速生长晶体保持一致.光学均匀性结果表明样片内部无柱锥交界线,对于大口径70%DKDP晶体的生长具有指导意义.     

移动加热器法生长CZT晶体的成分及缺陷均匀性研究

采用移动加热器法,成功生长出尺寸为φ55 mm×70 mm的CdZnTe晶体.采用电子探针、光致发光谱等方法,测试了晶体径向的成分和缺陷分布,并与垂直布里奇曼法生长的同成分CdZnTe晶体进行了对比分析.结果表明,移动加热器法生长的CdZnTe晶体沿径向的成分和缺陷分布均匀,均优于垂直布里奇曼法生长的晶体.     

生长方式对DKDP晶体质量的影响研究

本文进行了片状籽晶c向生长、点状籽晶全方位生长和锥头籽晶c向生长等不同方式的DKDP晶体生长研究。通过对不同生长方式分析、对比,认为锥头籽晶c向生长为最佳生长方式,以此方式在体积为10L的育晶器中顺利地生长出了c向尺寸达145mm的DKDP晶体。通过{100}晶面和{101}晶面面网密度和生长基元在不同晶面上成键的键能估算,结合晶体生长的Bravais法则和PBC理论对DKDP晶体生长习性进行了理论解释,同时对全方位生长晶体质量问题的成因进行了讨论。     

水平定向结晶法生长大尺寸板状蓝宝石缺陷研究

采用水平定向结晶法(HDS)成功生长出了质量优异的板状蓝宝石晶体.利用光学显微镜,扫描电镜(SEM),并结合化学腐蚀法对生长出的蓝宝石晶体不同位置的样品进行宏观缺陷及微观位错形貌的观测和研究,分析了水平定向结晶法生长蓝宝石晶体的宏观缺陷类型和位错的形貌,探讨了该缺陷在晶体中的分布规律及其形成原因.实验结果发现晶体的宏观缺陷主要包括气泡和包裹体.并结合能谱(EDS)测试包裹体的成分,分析其形成的原因.结果表明块状或絮状的小尺寸包裹体主要是由于C,Si杂质聚集原料中的其它杂质形成;长条形或圆形的大尺寸包裹体是由于Al,O元素的化学计量比严重适配,造成固液界面局部组分过冷形成.结合化学腐蚀法,发现该晶体的位错形貌均为三角型腐蚀坑,并探讨了晶体中位错的形态.     

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.     

RbTiOAsO4晶体中的生长缺陷和生长机制

采用溶盐法生长了大尺寸ＲｂｉＯＡｓＯ４晶体。利用同步辐射形貌术和化学腐蚀法，研究了ＲｂＴｉＯＡｓＯ４晶体中的生长缺陷。发现该晶体中的生长缺陷主要生长位错和生长扇界。大部分位钷沿「１００」方向，Ｂｕｒｇｅｒｓ适量为「００１」。在扫描电镜下，对原生ＲｂＴｉＯＡｓＯ４晶体的表面形态进行了观察，根据其表面二次电子像的特征，对不同晶面的生长控制机制进行了讨论。