掺碳钛宝石晶体定向开裂的机理研究

采用下降法生长技术,沿a向[1120]生长的掺碳钛宝石晶体,在切割等加工过程中掺碳钛宝石晶体经常发生定向开裂的现象．本文对掺碳钛宝石晶体的定向开裂特征和机理进行了分析与研究,发现定向裂纹是在基质氧化铝晶格的（1100）面上发源,并且沿着f00011晶向即c轴方向扩展．采用晶体结构可视化软件（Crystalmaker）模拟得出,基质氧化铝晶格原子在（1100）面上的原子排列最为稀疏,并且在（1100）晶面上,垂直[0001]晶向相邻原子间距最大,在应力作用下晶格（1100）[0001]系统的开裂强度最低．采用光学显微镜、扫描电镜（SEM）和电子探针等仪器和手段,发现在开裂的掺碳钛宝石晶体中沉积了不规则的碳包裹物,降温过程中包裹物的热膨胀失配引起巨大的内应力,使得裂纹在晶体最薄弱的系统（1100）[0001]面上发源并扩展,导致晶体的宏观定向开裂．该研究对优质钛宝石晶体的生长具有重要的理论和现实意义．     

铁钛共掺强韧化蓝宝石晶体的研究

研究了铁钛共掺蓝宝石(Fe, Ti: Sapphire)晶体的常温力学性能. 采用泡生法技术生长了尺寸为ø180 × 280 mm³质量为30 kg的 Fe, Ti: Sapphire晶体. 实验发现, 在蓝宝石晶体中掺入Fe₂O₃和TiO₂以及相应的热处理可以显著提高晶体常温断裂强度、表面硬度和断裂韧性, 而不损害晶体的可见和近红外透过性能; 掺入的Fe₂O₃其Fe³⁺对Al³⁺ 的取代作用导致晶体内应力的增加, 掺入的TiO₂其Ti⁴⁺ 热处理时结晶出的第二相针状晶体的韧化效应, 均对Fe, Ti: Sapphire晶体的力学性能的提高具有重要作用. 研究对我国实现高强蓝宝石晶体应用材料具有重要现实意义. 关键词： 蓝宝石晶体 力学性能 铁钛共掺 热处理     

缓冲层对溶胶凝胶制备ZnO∶ Sn薄膜性能的影响

采用溶胶凝胶旋涂法,在石英衬底上引入缓冲层制备ZnO∶Sn薄膜.利用四探针电阻率测试仪、X射线衍射仪(XRD)、光致发光(PL)谱仪、场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)等测试手段对薄膜的微观结构和光电性能进行表征.结果表明:所制样品均呈现六角纤锌矿晶体结构并沿C轴择优生长,薄膜的结晶质量和光电性能达到改善,适当厚度的缓冲层可以有效缓解薄膜和衬底间的晶格失配.随着缓冲层厚度的增加,薄膜的电导率以及在可见光范围的透过率先增大后减小.制备两层缓冲层薄膜性能最优,电阻率达到9.5×10-3 Ω·cm,可见光波段的平均透过率为91;.     

不同粒径α-Al2O3:C晶态粉体热释光和光释光特性

本文探讨了α -Al₂O₃:C晶态粉体的辐照剂量效应, 使用RisøTL/OSL-DA-15 型热释光和光释光仪研究其热释光和光释光特性, 结果发现, 相同粒径的α-Al₂O₃:C晶态粉体具有单一热释光峰, 且随着辐照剂量的增加热释光强度不断增加, 但热释光峰位置保持不变, 符合一级动力学模型; 而在相同的辐照剂量和测试条件下, 随着α -Al₂O₃:C晶态粉体粒径的减小, 其热释光强度先增强后减弱, 热释光峰却逐渐增加至趋于稳定, 表明粒度为40—60 μ的α -Al₂O₃:C晶态粉体具有最佳的热释光效应. 同时α -Al₂O₃:C晶态粉体的光释光特性的研究发现, 其光释光曲线具有典型的指数衰减特征, 粒径对其光释光强度和衰减速率的影响符合浅电子陷阱能级理论.     

厚度对Mg-Sn共掺ZnO薄膜结构和光电性能的影响

采用溶胶凝胶(Sol-Gel)旋涂法在抛光石英衬底上制备不同厚度Mg-Sn共掺的ZnO薄膜.用XRD、SEM、UV-Vis、PL、FT-IR光谱仪和四探针等对薄膜的微观结构、表面形貌、室温光致发光及光电特性进行表征.薄膜结构分析显示样品均沿c轴高度择优取向,呈六角纤锌矿晶体结构,随着膜厚的增加,薄膜结晶度明显提高,薄膜晶粒尺寸逐渐增大.由SEM照片观察到,厚度的增加明显促进了薄膜表面颗粒生长的均匀性与致密性.由光致发光谱表明:厚度增加,薄膜的本征发光峰增强且均出现较强的紫外发光峰和蓝光发光峰.FT-IR结果显示780 nm厚的薄膜在高波数区域红外吸收明显比320 nm和560 nm弱.薄膜电阻率随厚度增加由1.4×10-2 Ω·cm减小至2.6×10-3Ω·cm,且薄膜透过率均保持在90;左右.     

导模法蓝宝石单晶的位错缺陷及其力学性能的研究

采用导模法生长了a向,尺寸为60 mm ×5 mm ×300 mm的蓝宝石单晶片,采用化学腐蚀-金相显微镜法观测了其(0001)晶面的位错特征,并且采用INSTRON-1195万能试验机测试了抛光样品的弯曲强度.结果显示:当晶体中位错缺陷分布均匀时,在外部弯曲应力下,蓝宝石晶体发生特定晶面的高强解理断裂,位错密度的升高对蓝宝石弯曲强度没有明显损害作用.然而当晶体中出现位错密排结构时,蓝宝石单晶常温弯曲强度迅速下降.     

ZnO∶W透明导电薄膜的调制生长与表面氢化处理

采用射频磁控溅射法,在不同溅射功率下沉积ZnO∶W薄膜层55min,然后通入体积分数为5%的氢气,并保持溅射参数不变,表面氢化处理8min,获得了表面具有绒面结构的ZnO∶W透明导电薄膜。对样品的显微形貌、结构和表面绒度等性能进行了测试与分析,结果表明:在200 W的溅射功率条件下,氢化处理8 min获得的ZnO∶W样品表面绒度达到92.82,同时具备优异的导电性能(电阻率均值3.93×10~(-4)Ω·cm)。这种表面绒面结构有望进一步提高ZnO透明导电电极电池的转换效率。     

溅射压强对W掺杂ZnO薄膜结构及光学性能的影响

在不同溅射压强下,通过射频(RF)磁控溅射在石英玻璃衬底上沉积得到W掺杂ZnO薄膜(WZO).对样品的结晶性能,表面形貌和光学性能进行测试分析,结果表明:在适当溅射压强下,薄膜具有良好的结晶性和光学性能.随着溅射压强的增加,薄膜的结晶性先变好后变差,晶粒尺寸先增大后减小,在1.0 Pa时薄膜的结晶性最好,且晶粒尺寸最大,约为32 nm;所有WZO薄膜样品的平均透光率超过80;;光致发光主要由本征发光和缺陷引起的蓝光发光组成,在1.0Pa时薄膜还有明显的Zn;缺陷,在1.2Pa时薄膜有明显的Oi缺陷.