高温闪烁晶体GSO:Ce的生长及其光谱性质

本文用中频感应提拉法生长出尺寸为φ30mm×150mm,质量好的GSO:Ce晶体.并对晶体进行XRD测试和差热分析,初步分析引起晶体开裂的原因,最后测试了晶体室温下的吸收和荧光光谱等,GSO:Ce晶体发射峰为433nm,晶体在大于400nm范围其光透过率大于80;.     

无约束二次物理气相法CdSe单晶体的生长研究

在物理气相法的基础上,通过无约束二次气相输运法生长出具有自然显露面的尺寸约为6mm×7mm×2mmCdSe晶体.对生长晶体的结构、成分和形貌进行表征,测试发现:XRD粉末衍射图谱强度高无杂峰,CdSe晶体的3个自然显露面分别是(100)、(002)和(110)面,回摆曲线半峰宽度较小;ICP-MS结果显示样品中杂质含量有效降低;红外透过率测试结果显示无约束二次气相法生长的CdSe晶体红外透过率高;SEM观测发现其解理面呈阶梯状且台阶方向一致.结果表明,采用无约束二次气相法生长的CdSe晶体结晶质量较好,纯度高,红外透过率高,并根据BFDH模型分析CdSe晶体自然显露面出现的原因.     

大尺寸红外非线性光学晶体LiInS2的生长与性能研究

采用高压釜法合成了单相、致密的LiInS2多晶原料,采用改进的Bridgman晶体生长技术进行红外非线性光学晶体LiInS2的生长研究,获得了12 mm×40 mm的高质量完整单晶.对所获得的LiInS2晶体进行了组分分析、高分辨X射线衍射、激光损伤阈值等测试表征,测试结果表明:晶体存在硫过量和锂不足(NLi: N In＜1),各组分稍微偏离化学计量比;LiInS2晶体的 (040)面的半峰宽为78.84',表明晶体具有较好的完整性;晶体的激光损伤阈值为109 MW/cm2,有待于通过提高晶体质量和晶体表面的质量来进一步提高.     

导模法生长六片片状蓝宝石晶体的研究

采用导模法生长出六片片状蓝宝石晶体,单片尺寸为350 mm×80 mm×2 mm.通过CGSim模拟软件模拟计算和实验验证,确定了合适的生长温场为横向温梯2.9~4.6 K/mm,生长速度控制在5~10 mm/h之间.对晶体进行双晶摇摆曲线测试,峰强度很高且对称性良好,摇摆曲线的半高宽FWHM=16.946″,证明晶体的结晶完整性很高.采用化学腐蚀法对六片晶体进行位错密度的检测,计算出晶体的位错密度都在103量级,中间晶体位错密度小于两边晶体的位错密度.测试了六片晶体的弯曲强度,最高强度达1583 MPa,中间晶体强度大于两边.     

15;Yb:YAlO3晶体的生长和光谱研究

本文采用中频感应提拉法成功生长了Yb掺杂浓度高达15;的YAlO3晶体,晶体尺寸约30mm×120mm,晶体质量较好.对生长的晶体沿垂直于b轴方向进行了切割,将样品分别在氢气和氧气中退火后进行了吸收和荧光测试.在氧气中退火后的样品具有较大的峰值吸收宽度,但同时也增加了基线的吸收系数.分析表明在940nm泵浦下,1011nm和1037nm将是实现激光输出的候选波长.     

无籽晶化学气相法生长ZnO晶体

采用化学气相法自发成核的方式生长出φ4mm×5 mm ZnO单晶体.分析了化学气相输运机制,获得ZnO-C体系在生长过程中的压强为0.43 MPa,确定以扩散传输为主;设计了新的生长石英安瓿(锥角约为35°),让沿较快面生长的晶核能淘汰其他晶胚,易长大并形成单晶;X射线衍射测试晶体生长显露面为(002)面,其回摆曲线半峰宽为18arcsec;六边形的腐蚀蚀坑确定该面为ZnO(001)的Zn面,位错缺陷密度为103 cm-2量级.晶体在368 nm处出现了较强的紫外发光峰,属带边激子跃迁;紫外透过率在450～1000 nm内达65;,截止波长为390 nm,对应禁带宽度约为3.12 eV.结果表明,采用无籽晶化学气相法生长的ZnO晶体结晶度好,质量较高.     

光学浮区法制备Ba1-xSrxTiO3晶体

采用光学浮区法生长了尺寸为(6～8)mm×(40～ 80)mm的Ba1-xSrxTiO3晶体(x=0、0.01、0.016、0.02),并对其生长温度、旋转速度、生长速度等生长工艺参数进行了研究.实验过程中固液面稳定,X射线双晶摇摆曲线显示样品具有较好的晶体质量.XRD测试显示Sr2+的掺入能够抑制BaTiO3六方相的生成,BaTiO3四方相衍射峰向高衍射角方向移动.各组分晶体样品红外透过率超过80;.拉曼光谱显示存在峰值为489～496 cm-1的峰,这可以被认为是三方相的存在证据,这一变化应该为Sr2+的掺入所导致的.     

温梯法生长76mm Ce:YAG闪烁晶体的研究

首次采用温度梯度法(TGT)成功生长了直径为76mm高光学质量的Ce:YAG高温闪烁晶体,采用ICP-AES测试了Ce离子在Ce:YAG晶体中的分凝系数约为0.082.在室温下,测试了原生态Ce:YAG晶体的吸收光谱和X射线激发发射光谱(XEL).吸收光谱显示了Ce3+离子的3个特征吸收带,对应的中心波长分别为223nm,340nm及460nm;XEL发射谱表明Ce:YAG的发射峰为550nm,能与硅光二极管有效地耦合.     

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.     

新型光折变晶体Mn:YAlO3的生长与光谱性质研究

采用提拉法成功生长了无散射掺杂0.5;原子分数的Mn:YAlO3(Mn:YAP)光折变单晶体,晶体尺寸约为25mm×47mm,原生态晶体呈桔黄色.XRD测试结果表明,Mn:YAP晶体具有与纯YAP相同的结构(Pnma),但Mn离子掺杂后相应的晶胞参数略有减小.采用ICP方法测试计算得Mn离子在YAlO3晶体中的分凝系数约为0.11.在室温下测试了Mn:YAP晶体的吸收和荧光光谱,并初步分析了Mn:YAP晶体的光谱特征.研究表明Mn:YAP晶体中,Mn4+离子充当光折变中心,其吸收和发射峰分别对应于480nm和720nm.     

Nd~(3+)掺杂的Sr_3Y_2(BO_3)_4晶体光谱特性研究

采用提拉法生长出25mm×40mm的Nd3+∶Sr3Y2(BO3)4晶体,测试了该晶体的吸收光谱、荧光光谱及荧光寿命。结果表明:Nd3+∶Sr3Y2(BO3)4晶体在807nm附近有最强的吸收峰,其半峰宽(FWHM)为16nm,宽的吸收半峰宽适合于LD泵浦;从荧光光谱得到发射波长分别为910.8nm、1065.2nm和1399nm的荧光峰。根据吸收和荧光光谱,计算了晶体的吸收截面和发射截面。采用J-O理论计算了Nd3+在Sr3Y2(BO3)4中的强度参数、各能级的振子强度、自发辐射几率、荧光分支比等参数。计算结果表明,其强度参数Ω2=3.816×10-20cm2,Ω4=10.895×10-20cm2,Ω6=12.44×10-20cm2,辐射寿命为104μs,量子效率η=49.7%,荧光分支比β1(0.88μm)=0.429,β2(1.06μm)=0.461,β3(1.35μm)=0.107,β4(1.88μm)=0.003。     

高质量氧化镓单晶及肖特基二极管的制备

本文采用导模法生长技术,成功制备了高质量掺Si氧化镓(β-Ga₂O₃)单晶,掺杂浓度为2×10¹⁸ cm^-3.晶体呈现淡蓝色,通过劳厄衍射、阴极荧光(CL)及拉曼测试对晶体的基本性质进行了表征,结果表明晶体质量良好.紫外透过光谱证明该晶体的禁带宽度约为4.71 eV.此外,在剥离衬底上,采用电子束蒸发、光刻和显影技术制备了垂直结构的肖特基二极管,平均击穿场强EAva为2.1 MV/cm,导通电阻3 mΩ·cm²,展示了优异性能.     

KSr2I5∶Eu单晶生长及荧光性能研究

用布里奇曼法成功制备出一种新颖的三元系碱金属卤化物闪烁晶体-KSr2I5∶Eu,加工后的晶体尺寸达15 mm×10 mm×10 mm.XRD测试结果与KSr2I5的标准卡片(卡片号为PDF#39-1140) 进行比对,结果一致.KSr2I5晶体密度为4.39 g/cm3,差示扫描量热法显示晶体的熔点约为470 ℃左右.荧光光谱和X射线激发发射光谱测试结果表明KSr2I5∶0.5;Eu晶体只有一个发射峰,位于445 nm处附近,属于典型的Eu2+的5d→4f的跃迁发射.计算表明,用PMTR1306测试KSr2I5∶0.5;Eu晶体的量子效率约为12.2;.作为一种新型的闪烁晶体具有潜在的商用化价值.     

ZnGeP2单晶生长温场研究

根据ZnGeP2(ZGP)晶体的生长特性,自行设计组装了三段式独立控温生长炉,优化了温场分布.采用改进的垂直布里奇曼法成功生长出外观完整、无裂纹的ZGP单晶体,尺寸达15 mm×35 mm.对晶体进行解理实验和X射线衍射分析,发现ZGP晶体易沿(101)面解理,其回摆峰尖锐无劈裂.对未经退火处理的晶片进行红外透过率测试,在2～12 μm波段内红外透过率达45;以上.研究结果表明所设计的温场适合于ZGP单晶生长,生长出的ZGP晶体完整性好、质量较高.     

物理气相传输法合成AlN单晶性能表征

采用物理气相传输(PVT)法通过同质外延生长获得14 mm×12 mm的AlN单晶样品。对样品进行切割、研磨、化学机械抛光处理后，采用拉曼光谱仪、高分辨X射线衍射仪、X射线光电子能谱仪、光致发光光谱仪对样品进行测试表征。拉曼测试结果表明，晶体中心区域的拉曼光谱E₂(high)声子模的半峰全宽为3.3 cm^-1,边缘区域E₂(high)声子模的半峰全宽为4.3 cm^-1,晶体呈现较高的结晶质量。XRD摇摆曲线表征结果显示，外延生长后的晶体中心和边缘区域的摇摆曲线半峰全宽增大至100″和205″,表明晶体内存在缺陷。XPS测试结果表明，晶体内存在C、O、Si杂质元素，杂质的原子数分数分别为0.74%、1.43%、2.14%,晶体内发现以氧杂质为主的Al—O、N—Al—O等特征峰。光致发光光谱测试结果显示，晶体内存在V_Al-O_N复合缺陷和V_Al点缺陷。     

温梯法生长76mm Ce∶YAG闪烁晶体的研究

首次采用温度梯度法 (TGT)成功生长了直径为 76mm高光学质量的Ce :YAG高温闪烁晶体 ,采用ICP AES测试了Ce离子在Ce:YAG晶体中的分凝系数约为 0 .0 82。在室温下 ,测试了原生态Ce :YAG晶体的吸收光谱和X射线激发发射光谱 (XEL)。吸收光谱显示了Ce3 + 离子的 3个特征吸收带 ,对应的中心波长分别为 2 2 3nm ,340nm及4 6 0nm ;XEL发射谱表明Ce :YAG的发射峰为 5 5 0nm ,能与硅光二极管有效地耦合。     

HPVB法生长的CdSe单晶性能研究

采用有籽晶的高压垂直布里奇曼法(HPVB)生长了直径35 mm的大尺寸CdSe单晶.使用X射线衍射仪测试了晶体的结晶质量,结果表明生长的晶体为纯六方相CdSe单晶,(002)晶面的摇摆曲线峰型尖锐且对称性好,峰值半高宽(FWHM)可达0.082°.使用辉光放电质谱法(GDMS)、霍尔效应测试、傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)对晶体生长轴向的微量杂质含量及分布、电学性能和光学性能进行测试和分析,结果表明微量杂质在晶体轴向方向呈现出不同的分凝特性,杂质的不均匀分布影响晶体的电学性能和光学性能.晶体呈现出较高的电阻率(108Ω· cm)和优良的红外透过性能,在8~12 μm范围内平均透过率约为70;,吸收系数小于0.058 cm-1.     

大尺寸近化学计量比铌酸锂晶体的制备

研究了扩散法制备近化学计量比铌酸锂晶体的工艺,从原料配比、合成方式、晶片放置方式和扩散工艺等方面进行了工艺优化.对不同厚度和切割方向的铌酸锂晶体进行扩散处理,对三英寸Z-cut铌酸锂晶体进行了批量扩散试验,并对扩散后的晶体进行了组分和均匀性测试.结果表明,厚度为3.1 mm的Z-cut晶体组分达到近化学计量比,光学质量达到实用化要求,而XYZ=5.1 mm×5.1 mm×21.0 mm的晶体光学质量较差,同时厚度达1.8mm的Z-cut三英寸近化学计量比铌酸锂晶片可实现批量制备.     

四硼酸铅晶体生长及特性研究

本文采用熔体法生长出四硼酸铅透明大单晶,最大尺寸为54mm×46mm×10mm.对它的结晶学特性进行了研究,晶体形态为沿a-c晶面延伸的厚板状;晶体的质量与生长时引晶方向有关,当(010)晶面平行于液面时,晶体生长均匀,缺陷减少.该晶体的莫氏硬度为8～8.5,化学性能稳定.晶体生长时无挥发物产生,因而减少其对环境的污染.本文测试了PbB4O7晶体的熔点、透光性、热扩散物理性质,并首次定性测试了它的非线性光学性能,其倍频信号强度与KDP相当.     

β-Ga2O3体单晶X射线光电子能谱分析

通过对导模法制备的非故意掺杂、Si掺杂β-Ga2 O3晶体和Si掺杂后退火处理的β-Ga2 O3晶体进行了X射线光电子能谱分析(XPS),对比分析不同样品的Ga3d、Ga2p、O1s特征峰位和峰强度变化,并结合文献报道中β-Ga2O3薄膜及单晶材料的报道结果,进一步确认β-Ga2 O3体单晶特征峰峰值.同时,通过对各峰强度的变化进行对比分析,对次峰产生的原因进行推测,获得Si掺杂及退火对晶体表面及晶体内部个特征峰的变化规律.