KDP类晶体快速生长技术研究

概述了本课题组在KDP类晶体快速生长领域的研究及进展情况.通过集成生长设备的管道系统、升级连续过滤系统、研发晶体生长过程的实时监控系统以及高精度退火设备,实现晶体生长系统的集成化;通过数值模拟优化晶体表面流场状态、全流程量化控制实现晶体稳定生长以及精密热退火进一步提升晶体性能;针对点籽晶快速生长KDP类晶体中存在的柱锥交界面问题,相继提出了长籽晶锥区限制生长法和长籽晶自由生长法,为大尺寸高性能KDP类晶体生长提供新的技术方案.     

焦作市激光研究

<正>焦作市激光研究所成立于1974年,是一家专业从事人工晶体材料研发、生产和销售的科研单位,拥有先进的晶体生长设备、成熟的工艺及自动化控制系统。三十余年晶体生长技术的积淀,历练了一批高素质的专业技术人才。行后研制生长出优质的激光红、蓝宝石,压电材料钽酸锂、铌酸锂晶体,声光材料钼酸铅晶体,泡生法蓝宝石晶体,并以其优秀的品质特性在国内外享有良好的声誉。焦作市激光研究所竭诚欢迎国内外新老朋友携手合作,共创辉煌!     

旋转对Cz法硅晶生长过程中热输运和熔体流动影响的数值模拟

建立了一个120 kg单晶炉的二维轴对称全局模型,分别对无旋转、加入晶体旋转、加入坩埚旋转、同时加入晶体旋转和坩埚旋转的四种工况展开了数值模拟研究.得到了晶体旋转及坩埚旋转对晶体生长过程的拉晶功率、炉内温度分布和熔体流动的影响;得到了不同晶体长度下拉晶炉内的温度分布以及熔体流动的变化规律.结果显示,加入晶体旋转对晶体生长过程的拉晶功率、温度分布和熔体流动的影响小于坩埚旋转的影响;随着晶体长度的增加,晶体旋转及坩埚旋转对温度分布和熔体流动的影响不断减小.因此在单晶炉设计和优化过程中应考虑整个晶体生长过程.     

水热法KTP晶体生长与宏观缺陷研究

本文报道了水热法KTP晶体的生长工艺及晶体生长形态,系统研究了水热法KTP晶体的宏观缺陷,其宏观缺陷主要为添晶、生长脊线、裂隙和包裹体.提出了晶体生长工艺的改进措施,如提高原材料和试剂的纯度、调整籽晶的悬挂方式、减少籽晶的尺寸等,都可以减少晶体的宏观缺陷,提高晶体的质量.//(011)切向的籽晶生长的晶体质量较高,且能很好地应用于激光器件中.     

过饱和度对KDP晶体生长与光学性能的影响研究

在不同过饱和度的溶液中生长了KDP晶体,对生长晶体的透过率,光散射和激光损伤阈值进行了表征.研究了不同过饱和度对KDP晶体生长及光学性能的影响.实验表明:KDP晶体可以在高过饱和度(σ＞3;)溶液中实现快速生长,生长速度可大于10 mm/d;但随着溶液过饱和度的增加,KDP晶体生长溶液的稳定性降低,晶体容易出现包藏、开裂和添晶等缺陷,晶体的光学性能也随之降低.     

KDP晶体杂质对生长及出槽应力分布的影响

KDP晶体中的杂质易导致其开裂.本文采用有限元法分析了不同属性、尺寸、形状的晶体杂质对大尺寸KDP晶体生长及出槽应力分布的影响.结果表明,不同属性的杂质对晶体生长应力和出槽应力分布具有不同程度的影响.杂质附近的生长应力与杂质的弹性模量呈正向变化;杂质附近的出槽应力与杂质和晶体的热膨胀系数之差呈正向变化;杂质的尺寸越大,形状越尖锐,杂质附近的生长应力和出槽应力均增大.     

KDP晶体的研究进展

本文评述近年来了KDP晶体研究的重要进展,特别是不同种类的杂质对KDP晶体生长的影响及内在机理;综述了杂质对KDP晶体光学性能和力学性能的影响。     

传统法KH2PO4(KDP)晶体生长温场和速度场的数值模拟研究

在不同转速下用传统法生长了KDP晶体,并根据生长槽的实际情况,建立了三维数学模型.利用有限容积法,对晶体生长槽内的速度场和温度场进行了数值模拟,分析了不同晶体转速和晶体生长对速度场和温度场的影响规律.结果表明,随着晶体转速的增大,溶液流速越来越大,晶体生长更快,杂晶减少;较高转速(55 r/min和77r/min)较于较低转速(9.0～40 r/min)更有利于晶体生长.     

高质量LiCaAlF6晶体生长条件的探索

本文报道了采用提拉法在不同加热系统中和不同生长气氛下进行的LiCaAlF6晶体生长的实验,以探索高质量晶体的生长条件,并讨论了在晶体生长过程中晶体内部和表面上的某些缺陷的形成原因.为了获得高质量的晶体,抑制原材料的氧化和挥发,实现生长过程的稳定控制,是晶体生长过程中不可忽视的三要素.在较小的温度梯度、较高真空度(2×10-2Pa)、敞开式保温体系、较高控温精度(±0.1℃)及充入保护气体CF4条件下,可生长高质量的LiCaAlF6晶体.     

几种极性有机晶体的生长习性与形成机理Ⅲ.晶体的习性预测与实际形态的控制

本文从BFDH法则、PBC理论和分子间作用力出发,探讨了极性有机晶体的理论习性及其预测,并和实际晶形进行了比较,一方面加深了对极性有机晶体生长机理的理解,另一方面则利用这一机理探讨了极性有机晶体的习性调制.根据极性有机晶体的结构特征即晶体分子具有特殊的排列方式,使得晶体沿极轴方向上的两个极性界面的结构不同,和晶体生长界面与溶剂分子的相互作用的差异,探讨了通过溶剂效应和习性调制剂来实现晶体生长的形态控制问题.     

微下拉法生长炉研制及其在BGSO混晶生长上的应用

基于垂直凝固原理设计并研制了适合中低温晶体生长的微下拉法生长炉.采用该生长设备成功生长出不同掺杂浓度的锗硅酸铋纤维晶体,讨论了工艺参数以及掺杂浓度对晶体生长的影响,所得纤维晶体的最大长度达到195 mm.测试了晶体XRD和发射光谱.结果表明,随着SiO2含量增加,Bi4(Ge1-xSix)3O12单晶的晶胞参数随着Si含量增加而减小,而Si掺杂使晶体主发射峰轻微地向短波方向移动.     

一水甲酸锂晶体生长界面过饱和度的测量

本文采用激光全息相衬干涉显微术研究了有机非线性光学晶体一水甲酸锂晶体的生长,计算了晶体生长的界面过饱和度.我们的研究结果表明,晶体生长的界面过饱和度随体过饱和度的增加而非线性增加;不同晶面的界面过饱和度不同;当体过饱和度增加到一定程度时,不同晶面的界面过饱和度趋于相同.     

PVT法生长大直径6H-SiC晶体感应加热对系统的影响

采用有限元分析法系统地研究了大尺寸6H-SiC晶体PVT法生长装置中感应加热线圈的不同高度和匝间距对生长腔、粉源以及晶体生长温度场的影响;分析比较了线圈不同高度和匝间距时晶体生长面径向温度梯度的变化.结果表明:在中频电源的输出功率和频率固定,盲孔内径不变的情况下,通过调整线圈匝间距和高度可以减小晶体生长面径向温度梯度,改善晶体的质量,同时又有较高的生长速率.     

几种极性有机晶体的生长习性与形成机理：Ⅲ.晶体的习性预测与实 …

本文从ＢＦＤＨ法则、ＰＢＣ理论和分子间作用力出发，探讨了极性有机晶体的理论习性及其预测，并和实际晶形进行了比较，一方面加深了对极性有机晶体生长机理的理解，另一方面则利用这一机理探讨了极性有机晶体的习性调制。根据极性有机晶体的结构特征即晶体分子具有特殊的排列方式，使得晶体沿极轴方向上的两个极性界面的结构不同，和晶体生长界面与溶剂分子的相互作用的差异，探讨了通过溶剂效应和习性调制剂来实现晶体生长的形态     

掺铈硅酸钆闪烁晶体的研究进展与发展方向

本文综述了铈离子掺质硅酸钆(Ce:Gd2SiO5)闪烁晶体的结构、闪烁性能、闪烁机理及晶体生长的研究现状,重点讨论了Ce:GSO闪烁晶体生长的研究进展;提出了硅酸钆闪烁晶体未来研究发展的几个方向为:大尺寸晶体的生长、高光输出的研究、混合型硅酸钆晶体的研究等.     

GaAs晶体坩埚下降法生长及掺杂效应

作为第二代半导体材料,GaAs晶体自60年前被发现以来已广泛应用于激光、通讯和显示等领域,并发展出液封提拉法、水平布里奇曼法、垂直梯度凝固法等多种生长工艺.本文总结了GaAs晶体的最新研究进展,探讨了各种生长方法的特点及其应用,重点报道了GaAs晶体坩埚下降法生长的研究成果.坩埚下降法具有一炉多产、易操作、低成本等优点,已成为GaAs晶体产业化的重要途径.掺杂不仅能调节GaAs晶体的性能,还会对晶体生长产生重要影响.本文还给出了Bi、Si、Zn等掺杂GaAs晶体生长结果,探讨了它们的性能、缺陷以及在不同领域里的应用.     

氧化锆及钼金属热场对蓝宝石泡生法的影响

蓝宝石晶体以优越的综合性能被广泛用于军事及半导体衬底材料领域.泡生法是制造大尺寸蓝宝石晶体的主要方法,但其传统热场结构的低效率制约了晶体直径的增加.基于氧化锆陶瓷和钼金属材料设计了新型层状热场,并实验考察它们不同的内外组合形式对蓝宝石晶体生长过程中保温效率的影响.结果表明当热场结构以氧化锆陶瓷内置、钼金属外置进行组装时可有效降低电能损耗;基于新型热场蓝宝石晶体生产良率高达81;,表明所设计热场的合理性.     

掺质TGS系列晶体生长与性能研究

采用水溶液缓慢降温法生长了掺质为乳酸、异丙醇胺、L-丝氨酸、1,2-丙二胺、1,3-丙二胺TGS系列晶体,研究了晶体生长形态,测定了晶胞参数、红外光谱和热释电性能.实验结果表明,所有掺质均已进入晶体,晶体生长形态和热释电性能随着掺质种类不同而发生不同的变化.掺L-丝氨酸TGS晶体的品质因子大于纯TGS晶体.     

双坩埚三维温度梯度法蓝宝石晶体生长炉设计

在已有的三维温度梯度法(3DGF)蓝宝石晶体生长炉基础上,设计了一种双坩埚蓝宝石晶体生长炉.设计的三维温度梯度法蓝宝石晶体生长炉主要针对蓝宝石手机面板市场,将坩埚设计成长方体型,增加了材料利用率,并简化了晶体切割工艺.采用双坩埚技术,可进一步提高晶体的生产效率,节约能耗,降低成本.本设计的双坩埚3DGF蓝宝石晶体生长炉可单炉获得2个300 mm×100 mm× 100 mm的蓝宝石晶体.     

熔盐法和水热法KTP晶体的晶胞参数及拉曼光谱特征

利用X射线衍射和显微激光拉曼光谱研究熔盐法自发结晶的KTP晶体、顶部籽晶熔盐法KTP晶体和水热法KTP晶体的晶胞参数和拉曼光谱特征,分析和比较不同方法生长的KTP晶体的晶体结构与化学键特征峰.研究表明:KTP晶体的晶胞参数与晶体生长方法有关,熔盐法自发结晶的KTP晶体生长过程中降温速率较快,晶胞体积相对较小;熔盐法和水热法KTP晶体中部分拉曼特征峰的位置因生长方法不同呈现一定的差异,水热法KTP晶体在782 cm-1、744 cm-1和515 cm-1处出现的特征峰可视为水热法KTP晶体的标志峰,借此可将其与熔盐法晶体相区分.