Yb∶YAl3(BO3)4晶体形貌与生长速度的关系

观察测量了不同生长速度(相应于不同降温速度)自发成核生长的Yb∶YAl3(BO3)4晶体形貌。粒度较大(>2mm)的晶体不管降温速度快慢形态都很简单,只发育六方柱｛1120｝和菱面体｛1011｝;粒度较小(<2mm)的晶体形态随降温速度增快而变复杂,发育一些罕见的高指数晶面。说明在生长速度较快的条件下,在晶体生长早期,一些高能面发育,在晶体生长后期已尖灭了,晶体生长的大部分时间是在低能面｛1120｝和｛1011｝上进行的。对比了不同生长条件下晶面的粗糙度,随着降温速度的增快,六方柱面｛1120｝和菱面体面｛1011｝由光滑变粗糙,顶面｛0001｝永远是粗糙的。从晶体结构上定性地探讨了3种晶面的杰克逊因子α及生长机理     

紫外非线性光学晶体三硼酸铯的生长和性能

采用泡生法和提拉法生长出三硼酸铯(化学式CsB3O5,简称CBO)晶体,研究了晶体生长工艺条件及晶体生长形态.泡生法生长的CBO晶体的尺寸为40mm×25mm×25mm;生长过程中晶体转速为10～20r/min,降温速率为0.1～0.2℃/d.用提拉法生长出20mm×30mm的CBO晶体;生长过程中液面温度梯度为60℃/cm,提拉速度为8mm/d.在生长过程中Cs2O的挥发速度大于B2O3的挥发速度.CBO单晶的晶面由[011]斜方柱和[010]斜方柱单形组成,属于[011]单形是4个较大的面,属于[101]单形是4个较小的三角形晶面.CBO在紫外波段具有较大的有效非线性光学系数.利用CBO进行Nd∶YAG激光和频获得了高转换率的波长355nm及266nm相干光输出.     

大尺寸、高质量BaAIBO3F2晶体的生长

本文讨论了影响BaAlBO3F2（BABF）晶体生长尺寸和质量的相关因素,诸如助熔剂的选择、生长原料的制备、籽晶的处理、温度梯度、晶体转速、降温速率等。采用新的B2O3-LiF—NaF助熔剂体系,[001]向籽晶,20—40r／min的转速,1～5℃／d的降温速率,通过中部籽晶法生长出了尺寸为40&#215;30&#215;12mm3、光学均匀性为△n≈4．048&#215;10^-6／cm的BABF晶体。     

高温相偏硼酸钡α-BaB2O4晶体的结晶习性

采用Cz法生长了高温相偏硼酸钡α-BaB2O4晶体,尺寸为φ50mm×40mm,晶体无色透明,在He-Ne激光照射下无散射颗粒,无生长条纹.在生长过程中,α-BaB2O4晶体存在强烈的晶面显露特性,主要与晶体所属点群R-3c有密切关系,本文采用周期键链PBC理论分析了α-BaB2O4晶体的结晶习性.在实验上根据晶面夹角的关系,结合X射线劳埃衍射照相的方法标定了晶体的显露面指数,两者很好地吻合.α-BaB2O4晶体主要存在了3组显露面即三方锥面S{1-102}、六方柱面P{11-20}和菱面体T{21-34},且显露顺序为S＞P＞T,三方锥面S与六方柱面P的晶棱方向为[-1101],三方锥面S与菱面体T面的晶棱方向为[-4223],在晶体放肩部位处有对称分布的6条晶棱,分别对应于两组晶向[10k1i],[11k2i],i=1,2,3在一般情况下,k1i≠12i.     

激光晶体Nd:KGW晶体的表面缺陷观察

本文采用助熔剂籽晶提拉法生长出了Nd:KGW激光晶体.利用光学显微镜对晶体表面进行观察、并拍摄到晶体裂缝、生长丘、生长条纹和包裹物等缺陷的照片.分析其原因,是由于晶体生长工艺的不稳定,尤其是晶体生长过程中的温度梯度不够合适、提拉速度过快、降温速率偏快等所致.并由于生长体系粘度较大,容易形成包裹,晶体包裹物经XRD分析认为其中主要是熔体.     

Cr,Yb,Ho:YAGG可调谐激光晶体生长及开裂研究

本文采用提拉法生长了Cr,Yb,Ho:YAGG可调谐激光晶体,并从理论上讨论了热应力、提拉速度、晶体转速和降温速率等因素对晶体开裂的影响,最后给出了掺铬、镱和钬钇铝镓石榴石激光晶体生长的最佳工艺条件:温度梯度为0.5℃/mm,提拉速度1～2mm/h,晶体转速20～40r/min,冷却速率不超过20℃/h.     

影响生长大尺寸和高质量β-BBO晶体的因素

本文讨论顶部籽晶法各种生长条件对大尺寸、高质量β-BaB2O4晶体的影响,诸如助熔剂、温度梯度、晶体转速、降温速率、籽晶方向等晶体生长工艺参数.采用NaF作为助熔剂、[001]向的定向籽晶、接近液面温度梯度为3～8℃/cm、5～20r/min的转速、0.05～0.1℃/h降温速率的生长工艺,使用直径为100mm的铂坩埚,成功地生长出100mm×40mm、光学均匀性为4.326×10-6的大尺寸高质量的β-BBO晶体.     

KMgF3晶体的生长研究

本文采用Bridgman方法生长了KMgF3单晶.晶体生长参数:在1130℃、1.5×105Pa Ar气氛条件下,以4.5mm/h的速度下降,下降结束后,以1.5℃/min的降温速度降温到室温,获得了直径10mm,长40mm 的单晶,测定了所获单晶的X射线粉末衍射图谱,讨论了真空条件与惰性气氛条件以及氧含量的控制对晶体生长的影响.     

大尺寸、高质量BaAlBO3F2晶体的生长

本文讨论了影响BaAlBO3F2(BABF)晶体生长尺寸和质量的相关因素,诸如助熔剂的选择、生长原料的制备、籽晶的处理、温度梯度、晶体转速、降温速率等.采用新的B2O3-LiF-NaF助熔剂体系,[001]向籽晶,20～40 r/min的转速,1～5℃/d的降温速率,通过中部籽晶法生长出了尺寸为40×30×12 mm3、光学均匀性为△n≈4.048×10-6/cm的BABF晶体.     

大尺寸晶体快速生长理论与技术的研究进展

“如何突破大尺寸晶体材料的制备理论和技术”是中国科协发布的2021年度的十大前沿科学问题之一,揭示晶体生长机制和突破生长关键技术是大尺寸功能晶体发展的两个趋势。在原子分子尺度上,晶体生长可以是有势垒的热激活过程,也可以是无势垒的超快结晶过程,这与具体的体系以及晶面有关。从界面属性角度来看,光滑界面是以台阶拓展的方式生长;粗糙界面没有明显的固-液分层,通过局部原子固化进行生长。本文从晶体生长理论模型、生长技术及其应用实例,以及分子动力学方法在晶体生长中的应用等方面探讨了近些年大尺寸晶体快速生长理论和技术的研究进展。目前有多种方法制备大尺寸晶体,但普遍存在制备的晶体质量差和性能不稳定等问题。需要突破对晶体生长微观机制上的认识,建立机制与温度、流速等外界因素的内在联系。而利用机器学习力场以及分子动力学模拟方法,建立固-液界面,模拟晶体生长,将是探究晶体生长微观机制的一种有效方式。