用等离子体辅助分子束外延生长氧化锌单晶薄膜

利用等离子体辅助分子束外延(P-MBE)方法,通过优化生长条件,在c平面蓝宝石(Al_2O_3)上生长出氧化锌(ZnO)单晶薄膜。使用反射式高能衍射仪(RHEED)原位监测到样品表面十分平整,X射线摇摆曲线(XRC)测得ZnO薄膜的<002>取向半峰全宽为0.20°,证实为ZnO单晶薄膜。室温下吸收谱(ABS)和光致发光(PL)谱显示了较强的激子吸收和发射,且无深能级(DL)发光。电学性能测量表明,生长的ZnO为n型半导体,室温下载流于浓度为7×10~(16) cm~(-3),与体单晶ZnO中的载流子浓度相当。     

All-solid-state narrow-linewidth 455-nm blue laser based on Ti:sapphire crystal

A compact, all-solid-state, narrow-linewidth, pulsed 455-nm blue laser based on Ti：sapphire crystal is developed. Pumped by a 10-Hz, frequency-doubled all-solid-state Nd：YAG laser and injection-seeded by an external cavity laser diode, the narrow-linewidth 910-nm laser with pulse width of 20 ns is obtained from a Ti：sapphire laser. 3.43-mJ blue laser can be obtained from the laser system by frequency-doubling with BBO crystal. This research is very useful to determine the roadmap of developing the practical, high power blue laser. This kind of laser will have potential application for underwater communication.     

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.     

长脉冲激光切割蓝宝石的断口分析

采用长脉冲激光对蓝宝石晶体在不同的保护气体作用下切割获得的断口进行了研究.Nd: YAG脉冲激光分别在N2、Ar、O2保护气氛下对蓝宝石晶体的(0001)面上以相同的工艺参数进行切割.蓝宝石切割断口的物相和形貌分别采用XRD和SEM进行表征.结果表明:在保护气体作用下,Ar保护气氛下的切割深度最大,断口平整,有金属光泽,检测断口处以多晶α-Al2O3相为主相,并有少量的Al相;N2保护下断口无金属光泽,有粉化现象,存在多晶α-Al2O3相为主相,并有少量的AlN相;O2保护气下切割深度最浅,而且断口表面粉化严重,检测出以多晶α-Al2O3相为主相,三种切痕条纹均与激光的切削方向相反.     

蓝宝石基底可见光/激光/中红外多光谱窗口薄膜研究

研究了一种以蓝宝石为基底的可见光/激光/中红外"三光合一"窗口保护型硬质增透膜。首先开展了蓝宝石基底无吸收型硬质氧化物膜层的制备及其工艺最优化的研究,同时基于离子源工艺参数与反应气体流量的控制实现一种中波无吸收的低折射率Si_(1-x)O_x膜层,从而实现了全氧化物膜系在中红外波段上的应用。以此为基础,对蓝宝石基底可见光/激光/中红外三波段窗口膜系进行了优化设计与沉积仿真研究。经过大量镀制实验与工艺改进,最终制备出光学与机械性能良好的"三光合一"窗口薄膜,可见光至中红外波段上的平均透过率达到95%以上。镀膜样品一次性通过高低温试验、恒定湿热试验以及重度磨擦试验等。试验结果表明,膜层致密性和表面机械性能良好,具备一定强度的防潮防腐能力和抗激光损伤阈值水平,可适应海洋环境光电窗口的应用需求。     

X波段低相噪蓝宝石振荡器

设计了一款低相噪蓝宝石振荡器并对其进行温度控制,基于蓝宝石谐振器理论,采用有限元仿真软件完成了蓝宝石谐振器设计。蓝宝石谐振器实测中心频率为9.84 GHz,有载Q值113 000。将该蓝宝石谐振器作为选频网络与放大器、滤波器、移相器和耦合器构成低相噪蓝宝石振荡器。振荡器的输出工作频率9.84 GHz,输出功率9 dBm,偏离载波1 kHz处相位噪声为-117 dBc/Hz,偏离载波10 kHz处相位噪声为-144 dBc/Hz,偏离载波100 kHz处相位噪声为-161 dBc/Hz。该振荡器有助于提高雷达对于低慢小目标的检测能力。     

Shock-Assisted Superficial Hexagonal-to-Cubic Phase Transition in GaN/Sapphire Interface Induced by Using Ultra-violet Laser Lift-Off Techniques

Ultra-violet （KrF excimer laser,λ =248 nm） laser lift-off （LLO） techniques have been operated to the GaN/sapphire structure to separate GaN from the sapphire substrate. Hexagonal to cubic phase transformation induced by the ultra-violet laser lift-off （UV-LLO） has been characterized by micro-Raman spectroscopy, miero-photoluminescence, along with high-resolution transmission electron microscopy （HRTEM）. HRTEM indicates that UV-LLO induced phase transition takes place above the LLO interface, without phase transition under the LLO interface. The formed cubic GaN often exists as nanocrystal grains attaching on the bulk hexagona/GaN. The half-loop-clusterlike UV-LLO interface indicates that the LLO-indueed shock waves has generated and played an assistant role in the decomposition of the hexagonal GaN and in the formation of cubic GaN grains at the LLO surface.     

全息技术制作二维光子晶体蓝宝石衬底提高发光二极管外量子效率

为了提高GaN基发光二极管(LED)的外量子效率,在蓝宝石衬底制作了二维光子晶体.衬底上的二维光子晶体结构采用激光全息技术和感应耦合等离子体(ICP)干法刻蚀技术制作,然后采用金属氧化物化学气相沉积(MOCVD)技术在图形蓝宝石衬底(PSS)上生长2μm厚的n型GaN层,4层量子阱和200nm厚的p型GaN层,形成LED结构.衬底上制作的二维光子晶体为六角晶格结构,晶格常数为3.8μm,刻蚀深度为800nm.LED器件光强输出测试结果显示,在PSS上制作的LED(PSS-LED)的发光强度普遍高于蓝宝石平 关键词： 全息 发光二极管 图形蓝宝石衬底 外量子效率     

异质衬底上HVPE法生长GaN厚膜的研究进展

氮化镓基(GaN)光电器件的快速发展,对GaN的质量提出更高的要求,同质外延可以避免由于失配引起的缺陷,厚膜生长是解决GaN体材料生长困难的有效手段.氢化物气相外延(HVPE)是目前最普遍的制备氮化镓厚膜的方法.衬底对于GaN厚膜的影响不可忽视,本文总结了在蓝宝石、碳化硅和铝酸锂衬底上制备GaN厚膜的研究进展,讨论了今后的研究方向.     

腐蚀法测量研磨蓝宝石亚表面损伤的实验研究

化学腐蚀法是一种简单有效的蓝宝石亚表面损伤深度检测方法.利用高温熔融KOH对蓝宝石工件的化学腐蚀作用,开展W40固结磨料研磨后蓝宝石工件的化学腐蚀实验,设计耐高温陶瓷夹具固定腐蚀液中工件位置,并用称重法测算腐蚀速率和腐蚀厚度,揭示亚表面损伤的形成机理.结果表明:采用陶瓷夹具固定工件可使腐蚀面积的均匀性大大提高,平均腐蚀速率提高9.21;左右.蓝宝石工件的腐蚀速率和腐蚀厚度逐渐减小,最后趋于稳定,其亚表面损伤深度约为8.41 μm.天平称重法可有效提高腐蚀速率和腐蚀厚度的测算精度,为蓝宝石亚表面损伤的有效测量提供帮助.