下降法生长的PbWO4晶体中黄色芯的形成及消除

本文报道了以ＷＯ３和ＰｂＯ粉末为原料采用改进的Ｂｒｉｄｇｍａｎ法长的ＰｂＷＯ４晶体中的黄色芯。借助于电子探针和Ｘ射线粉末衍射仪对黄色芯进行了研究,发现黄色芯主要为Ｐｂ２ＯＷ５和ＷＯ３颗粒。分析了产生黄色芯的原因,提出了消除此种宏观缺陷的一些措施。     

人工合成PbWO4晶体的电子探针研究

人工合成的PbWO4晶体是新型的闪烁体材料,本工作仔细选择合适的工作条件,对PbWO4晶体进行了精确的电子探针定量分析,揭示了晶体生长过程中组元成分W和Pb的变化规律.本研究成果为改进晶体生长条件提供了依据.     

PbWO4晶体光学性能的结构效应

本文针对人工合成PbWO4晶体的结构特征,测试了晶体沿[100]与[001]方向的光学透射谱、发射光谱以及发光效率、详细地讨论了PbWO4晶体显著的光学各向异性效应,并分析了其特点及起因。     

Bridgman法生长的大尺寸钨酸铅晶体的光学和闪烁性能

本文报道了我们采用改进的Bridgman法为欧洲核子研究中心(CERN)大型强子对撞机(LHC)上的紧凑型μ子螺线管(CMS)实验生长的大尺寸掺Y3+钨酸铅闪烁晶体,给出了晶体的光学和闪烁性能,如光致发光谱、X射线致发光光谱、纵/横向的透射光谱、光产额以及辐照硬度.测试结果表明,掺Y2O3的钨酸铅晶体光产额很高(>13pe/MeV),且全为100ns以内的快发光,其辐照硬度已接近CMS电磁量能器(ECAL)端帽晶体的要求,同一批晶体彼此间的性能一致性好.     

PbWO4晶体吸收中心的研究

采用基于密度泛函理论的相对论性离散变分和嵌入团簇方法计算了PbWO4晶体中与吸收中心相关的本征缺陷态密度分布,并运用过渡态方法计算了激发能.结果表明:PbWO4晶体中WO3+Vo缺陷的O2pW5d跃迁可以引起350nm和420nm附近的吸收,并且发现VPb的存在可以使WO2-4基团的禁带宽度明显变小.     

PbWO4晶体中铅氧空位对对晶体光学性质的影响

本文利用完全势缀加平面波局域密度泛函近似,按照能量最低原理采用共轭梯度方法,对含铅氧空位对的PbWO4晶体进行结构优化处理.在此基础上,计算了含铅氧空位对的PbWO4晶体的电子结构、复数折射率、介电函数及吸收光谱,并与完整的PbWO4晶体进行了比较.结果表明:PWO晶体中铅氧空位对的存在对PbWO4晶体的光学性质没有显著的影响.     

PbWO4晶体中的生长层研究

利用光学显微镜和电子探针研究了存在于钨酸铅晶体中的生长层,确定这些生长层的成分为固体的铂金颗粒.根据对PbO和WO3原料所做的GDMS分析结果,排除了这些铂金颗粒来自原料的可能性,而是认为它们来自生长晶体所用的铂金坩埚.并在此基础上提出,PbO-WO3熔体在高温下对铂金坩埚的熔蚀和溶解为生长层的形成提供了物质基础,但由于停电、停降或温度波动而导致固液界面的暂时静止则为熔体中铂金的析出和沉降提供了机会和场所.为抑制生长层的出现,建议在生长过程中适当降低液相区的温度或适当缩短晶体的生长周期.     

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。     

石英晶体中的腐蚀隧道缺陷

石英晶体中的腐蚀隧道缺陷是晶体结构中位错的宏观表现.腐蚀隧道缺陷不仅影响石英加工过程,由于石英晶体元器件常处于冲击、振动、温度变化、辐射等的环境中,腐蚀隧道缺陷也大大影响元器件的性能,降低结构强度.本文对腐蚀隧道进行了比较系统的分析,提出了减少、抑制晶体中腐蚀隧道缺陷的技术手段.     

下降法生长PWO晶体中光散射中心的观察与分析

本文根据光学显微镜、扫描电镜、电子探针微区成分分析和晶体退火过程的实时观察,将存在于PbWO4晶体中的光散射中心分为3种类型:气态包裹物、固态包裹物和微空洞.根据电子探针微区成分分析和XRD物相测定,认为固态包裹物的组成为WO3,Pb2WO5和杂质聚集形成的低共熔点化合物.WO3颗粒是原料中局部WO3未充分固相反应的残留物;Pb2WO5是WO3和局部过量的PbO反应形成的.微空洞是晶体中空位聚集在一起形成的二次缺陷,晶体中的光散射朦芯主要由微空洞构成.通过对光散射中心的成因分析,提出了消除此类宏观缺陷的工艺措施.     

坩埚下降法生长钨酸镉闪烁单晶的晶体缺陷

采用坩埚下降法生长出大尺寸CdWO4单晶,通过光学显微镜、电子探针观察分析了所获CdWO4单晶的典型晶体缺陷,包括晶体开裂、丝状包裹物和晶体黑化.结果表明,CdWO4单晶存在显著的解理特性,常出现因热应力导致的沿(010)解理面的晶体开裂;当采用富镉多晶料进行单晶生长时,所获单晶棒的下部常出现沿轴向分布的丝状包裹物,电子探针分析证实这种丝状包裹物是熔体内过量CdO沉积所致;在氮气氛中进行高温退火处理,CdWO4单晶还会出现黑化现象.     

VB法生长低位错GaAs单晶

用于激光二极管(LD)和发光二极管(LED)的GaAs晶片,要求其具有低的位错密度(EPD).为了获得低位错密度的GaAs晶片,必须先得到低位错密度的体单晶.我们采用垂直布里奇曼(VB)法分别得到了2英寸和3英寸的GaAs单晶,单晶长度可达10cm,平均位错密度5000cm-2.通过改变加热器结构,改善轴向和径向的温度梯度,优化了生长时的固液界面,得到的单晶长度达20cm,平均位错密度为500cm-2,最大位错密度小于5000cm-2.     

垂直布里奇曼法生长铜单晶体的研究

Cu单晶在中子和X射线单色器及激光核聚变靶材等领域有重要应用前景.本文采用自制的硅钼棒单晶生长炉和特制的镀碳石英生长坩埚,采用垂直布里奇曼法在30 ℃/cm的温度梯度下,以10 mm/d的下降速度生长出较高质量的铜单晶体.生长的晶体经多次研磨抛光腐蚀处理后进行X射线衍射分析和金相分析,显示出(200)晶面尖锐的X射线衍射峰和规则的方形蚀坑,表明生长的晶体结构完整.     

闪烁单晶钨酸锌的坩埚下降法生长

通过高温固相反应或湿化学法合成ZnWO4多晶料,采用垂直坩埚下降法生长出φ25 mm× 60 mm的透明完整钨酸锌单晶.应用X射线粉末衍射分析证实了所制备钨酸锌多晶与单晶的结晶物相,测试了钨酸锌单晶的紫外可见透射光谱、光致发射光谱和X射线激发发射光谱,讨论了此闪烁单晶的氧气氛退火效应.结果表明,该单晶的透射光谱在400～800 nm波长区域呈现典型光学透过性,其吸收截止边位于380 nm左右,在紫外激发光或X射线激发作用下,此单晶具有峰值波长位于470 nm的荧光发射;此单晶经980℃温度下的氧气氛退火处理,其晶体着色有所变浅而光学透过性得以明显改善.     

钨酸铅闪烁晶体垂直梯度凝固法生长及光学性能研究

本文报道了垂直梯度凝固法(VGF)生长PWO晶体的研究结果.通过优化工艺参数,成功获得直径25mm、长度140mm的PWO晶体.通过测试PWO晶体的XRD、透过光谱、荧光光谱等,研究了所得晶体的光学性能.结果表明:VGF法生长PWO晶体在350～420 nm处的光学透过率明显提高,荧光发光主峰位于435 nm,是快发光峰,但慢发光比例有所增加.     

Bridgman法生长Cr∶LiCAF晶体及其闪光灯泵浦性能

本文报道了用Bridgman法生长的优质大尺寸Cr∶LiCAF晶体及其闪光灯泵浦性能研究.晶体尺寸达φ10×120mm和φ20×100mm,光学质量优良.用氙灯泵浦φ4×70mm的Cr∶LiCAF激光棒,在注入能量为137J时,获得了1.84J的能量输出,测得晶体的斜效率为2.38;,无损耗效率为4.31;.     

BiVO4晶体的坩埚下降法生长与性能研究

采用坩埚下降法成功生长出厘米尺寸的单斜相BiVO4晶体并利用X射线衍射仪、偏振光显微镜、接触角测量仪和静电计对其结晶形态、表面畴结构、接触角随光照时间的变化以及电阻率随温度的变化行为进行了研究.发现BiVO4晶体接触角随光照时间呈现先减小后增大的变化规律,同时电阻率随温度升高呈现先增大后减小的正温度系数效应.     

坩埚下降法生长La2Ti2O7晶体及其光性能研究

采用高温坩埚下降法生长La2 Ti2 O7晶体,获得的晶体尺寸约为18 mm× 12 mm× 10 mm,其表面出现了一系列(004)解理面.X射线双摇摆曲线表明该晶体具有良好的结晶质量.透过光谱显示退火后的La2 Ti2 O7晶体在可见光范围内是透明的,当波长在800 nm左右时,透过率将显著下降.La2 Ti2 O7晶体的吸收边出现在500 nm波长附近.光折射指数分析表明退火La2 Ti2 O7晶体具有高的折射率.折射率色散方程确定为n2(λ) =4.61643 +0.16198/(λ2-0.01547) -0.47201λ2,利用该公式可计算出300～1680 nm范围内任意波长下的折射指数n值.