硼酸镧钙晶体的提拉法生长研究

首次采用提拉法生长La2 CaB10 O19晶体 .配制不同摩尔比的CaB4O7和LaB3 O6原料进行晶体生长 ,发现CaB4O7∶LaB3 O6在 1 .3∶2～ 1∶1范围内都能获得La2 CaB10 O19的单晶 .研究了晶体生长工艺 ,在CaB4O7∶LaB3 O6=1 .3∶2时获得 1 4mm× 2 5mm的透明单晶 .生长过程中靠近液面温度梯度为 30℃ /cm～ 6 0℃ /cm ,晶体转速为 1 0r/min～ 2 5r/min ,提拉速度不大于 1mm/h .在不同次的生长中 ,所获得的晶体表现发育完好的 {0 0 1 }板面 .

β-Zn_3BPO_7晶体的提拉法生长研究

采用提拉法生长 β Zn3BPO7(简称ZBP)晶体。研究了生长工艺 ,用 [2 10 ]方向的籽晶 ,获得了尺寸为 35mm× 2 0mm× 10mm的单晶 ,该晶体无色透明 ,不开裂 ,呈现发育完好的 { 0 0 1}板面。通过设计特殊的温场以及在生长结束后采用适当的热条件有效地抑制了相变的发生。生长过程中靠近液面的温度梯度为 30～ 6 0℃ /cm ,晶体转速为 15～ 2 5r/min ,提拉速度不大于 1mm/h。ZBP晶体有宽的透光范围 ,它的紫外吸收边为 2 4 0nm。ZBP晶体不潮解 ,其莫氏硬度为 5Mohs。

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× 4 6mm× 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 (0 10 )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PbB4 O7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。

组分挥发对CBO晶体生长影响研究

非线性光学晶体CsB3 O5(简称CBO)在生长过程中 ,原料组分的挥发影响了单晶的生长。本文利用XRD ,DTA等手段对挥发物的成分进行表征 ,结果表明挥发物的主要成分是Cs2 O ,并探讨了原料组分的挥发对结晶状况的影响 。

β-Zn_3BPO_7晶体的生长研究

采用泡生法生长 β Zn3 BPO7(简称ZBP)晶体。用不同方向的籽晶进行晶体生长 ,分别得到了大尺寸的ZBP单晶。采取了适当措施有效地抑制了ZBP相变的发生 ,对生长得到的单晶进行X射线衍射分析 ,确定其为 β Zn3 BPO7晶体。对得到的大尺寸单晶进行了形貌研究 。

BPO_4晶体生长研究

BPO4晶体对称性属于I4空间群。据报道 ,BPO4的粉末倍频效应为KDP的 2倍 ,紫外透光波段延伸至小于 1 5 0nm ,有希望成为深紫外非线性光学材料。BPO4是非一致熔融化合物 ,转熔温度 1 470℃ ,可用助熔剂法进行生长。BPO4和Li4P2 O7形成简单的二元低共熔体系 ,曾有用Li4P2 O7做为助熔剂生长BPO4晶体的报道。我们的研究发现这种体系很难长出大尺寸透明单晶 ,而在BPO4 Li4P2 O7体系中加入适量的NaCl可以显著改善晶体的生长性能 ,获得质量较好的单晶。晶体生长在电阻炉中进行 ,将按适当比例称取的BPO4,Li4P2 O7和NaCl均匀混合后放入铂金坩埚中 ,升温至 1 0 0 0℃ ,原料完全熔融后 ,用顶部籽晶法生长晶体。降温速度为 0 .5～ 1℃ /d ,转速为 1 0～ 2 0r/min ,经过 2 0d后 ,获得尺寸为 1 0mm× 1 0mm× 8mm ,绝大部分透明的单晶。研究表明 ,只用Li4P2 O7做助熔剂时 ,BPO4晶体极易出现枝蔓型生长 ,生长缓慢 ,获得的晶体包裹严重 ,还常有空洞。加入NaCl后 ,降低了晶体的生长温度 ,晶体在生长过程中可以基本保持形状 ,生长速度加快 ,晶体没有空洞 ,包裹明显减少。这是由于NaCl降低了体系的黏度从而提高了溶质的传输速度 ,而且适当控制NaCl的量可以并不使熔体的挥发性明显增加。

KDP晶体中包裹体形成机制的探讨

本文介绍了包裹体对KDP晶体质量的影响,并从两个方面探讨了KDP晶体生长过程中包裹体的形成机制。通过分析KDP晶体表面原子结构研究了不同杂质的吸附情况以及杂质对生长台阶的阻碍作用,通过分析晶体生长过程中流体动力学和质量输运条件的变化研究了旋转晶体的流体切应力和表面过饱和度,结果表明吸附杂质对生长台阶的阻碍和表面过饱和度的不均匀造成了生长台阶的弯曲和宏观台阶的形成,导致生长台阶形貌的不稳定是包裹体形成的重要原因。

紫外倍频新晶体K_2Al_2B_2O_7的合成与生长

本文以高温固相反应合成了K2 Al2 B2 O7(KABO) ;以自发成核的方法探索了KABO晶体生长的助熔剂体系 ,NaF为KABO晶体生长的最适宜助熔剂体系 ,适宜配比为KABO∶NaF =1∶2 ,讨论了籽晶方向对晶体生长的影响 ,[110 ]方向是KABO晶体生长的最佳籽晶方向 ;运用顶部籽晶生长技术以NaF为助熔剂成功生长出尺寸达 5 0mm× 2 0mm× 17mm ,重

氟硼铍酸钾晶体的生长、表面形貌和缺陷

采用自发成核方法 ,以KF B2 O3 为助溶剂 ,在KBBF∶KF∶B2 O3 为 1.5∶5 .0∶0 .8的体系中 ,较为重复地生长了尺寸较大的KBBF晶体 ,从中可加工出 10mm× 10mm× 1.5mm的样品供测试和非线性谐波输出应用。晶体的理想外形由 { 0 0 0 1}、{ 10 10 }、和 { 10 11}三组单形构成。其宏观缺陷主要为连生、孪生、包裹体 ,宏观生长台阶和条纹、开裂等。

非线性光学晶体CBO的缺陷形貌分析

以碳酸铯和硼酸为原料采用泡生法生长出三硼酸铯 (化学式CsB3 O5,简称CBO)晶体 ,首次报道了利用同步辐射白光X射线形貌术对CBO晶体的 (0 0 1)面、(0 10 )面和 (10 0 )面进行了观察。观察结果表明 ,CBO晶体的主要缺陷是生长层。缺陷形成的原因是晶体生长炉内热流的非稳态对流和温度振荡导致晶体的微观生长率随时间变化 。

紫外倍频晶体K_2Al_2B_2O_7的生长与性能

研究了溶液配比和降温速率对K2Al2B2O7(KABO)晶体生长的影响,发现NaF与KABO的适宜比例为2:1,晶体生长的合适降温速率为(0.1～5)℃/d,NaF为合适助熔剂.籽晶的取向也影响晶体的质量,[110]方向是KABO晶体生长的最佳生长方向;采用顶部籽晶技术,以NaF为助熔剂可生长出尺寸为50 mm×20 mm×17mm、重30 g的高光学质量KABO透明单晶.晶体对波长2500nm以上的光表现出各向异性吸收,紫外截止边为180 nm.用V型棱镜法测出的KABO晶体折射率拟合出了Sellmeier方程,计算了SHG相位匹配范围,一类相位匹配最短倍频波长为225.5 nm.KABO晶体的266 nm SHG相位匹配角为58.1°.长度为3.6 mm的晶体Nd:YAG激光器四倍频输出能量转换效率为12.3%.

压电材料的新星——弛豫型铁电晶体的结构、性能及应用前景展望

以Pb(Mg_(1/3)Nb_(2/3))O_3-PbTiO_3和Pb(Zn_(1/3)Nb_(2/3))O_3-PbTiO_3(PZN-PT)等为代表的弛豫型铁电晶体是近年来铁电领域物理领域的一个研究热点,在基础研究以及应用技术研究中都有重要意义.本文着重介绍了弛豫型铁电晶体PZN-PT的重要压电性能,对该系列晶体广阔的应用前景进行了探讨.

运用晶体非线性光学效应的阴离子基团理论探索新型紫外非线性光学材料

在运用晶体非线性光学效应的阴离子基团理论,系统研究硼酸盐晶体的硼氧基团结构及其在空间的排列与它们的非线性光学效应关系的基础上,发现了LiB_3O_5(LBO),CsB_3O_5(CBO),KBe_2BO_3F_2(KBBF),Sr_2Be_2B_2O_7(SBBO),Ba_2Be_2B_2O_7(TBO),BaAl_2B_2O_7(BABO),K_2Al_2B_2O_7(KABO)等多种线性和非线性光学性能的非线性光学晶体。LBO和CBO晶体的基本结构属于(B_3O_7)基团类型,而KBBF,SBBO等晶体均属于不含终端氧原子的(BO_3)基团类型。能带理论的计算进一步表明,这类晶体中,阳离子对线性极化率的贡献大约只有10％左右,而阳离子原子轨道对倍频系数的贡献分成两类。纯的阳离子原子轨道对信频系数的贡献约在10％～15％左右,而阳离子的最外层原子轨道和阴离子基团原子轨道之间的联合贡献占35％。能带理论计算进一步确认,上述非线性光学晶体中,阴离子基团仍旧对晶体的线性极化率和倍频系数作出主要贡献。

新型非线性光学晶体La_2CaB_(10)O_(19)的生长

硼酸钙镧La2 CaB10 O19(简称LCB)是我们新近发现的一种非线性光学晶体。LCB晶体属于单斜晶系 ,空间群为C2。LCB的倍频效应约为KDP的两倍 ,透光范围为 2 80～ 2 45 0nm ,莫氏硬度为 6 .5Mohs,且物化性能稳定 ,不潮解。本文报道LCB晶体的提拉法生长。用固相反应法制备晶体生长用的原料。将分析纯的CaCO3 ,La2 O3 和H3 BO3 按适当的比例研磨混匀 ,经预烧 ,在提拉炉中高温熔融。温场分布对晶体生长有很大影响 ,晶体生长用二温区电阻炉 ,可以方便地根据需要调节炉膛内的纵向温度梯度。籽晶取向选择 [1 0 0 ]方向较佳 ,经过缩颈、放肩后 ,开始正常生长。生长过程中晶体转速为 1 0～ 2 0r/min ,拉速不大于 1mm/h ,在40mm× 35mm的铂坩埚中 ,获得尺寸为1 4mm× 2 5mm的单晶。获得的晶体靠近籽晶部分有些失透 ,这是由于放肩速度较快 ,籽晶的缺陷延伸到所生长的晶体中的缘故。晶体的其余部分无色透明。在各次生长实验中 ,LCB晶体总是表现出了发育完好的 {0 0 1 }板面。

新型压电材料—PZN-PT晶体的生长

(1 x)Pb(Zn1/3 Nb2 /3 )O3 -xPbTiO3 (PZN PT)系列弛豫型铁电晶体由于其压电性和电致伸缩性等性能异常优异而倍受关注。该晶体的介电常数、压电常数、介电损耗和温度稳定性等性能指标都明显优于传统的PZT类压电陶瓷 ,特别是它的机电耦合系数可高达 90 %以上 ,比传统的压电陶瓷材料约高出二三十个百分点。这些都使PZN PT弛豫型铁电晶体有可能在海军声纳、医用超声换能器等压电器件设计中得到广泛的应用 ,从而成为新一代的压电材料。鉴于 ( 1 x)PZN xPT晶体为非同成分融熔化合物 ,我们采用熔盐法生长该晶体 (x =0 .0 8)。实验中我们使用高纯的PbO或Pb3 O4、Nb2 O5 、ZnO、TiO2 为原料 ,以PbO或Pb3 O4为助熔剂 ,溶质对溶剂的摩尔比为C∶F =40∶6 0。原料混合均匀后经两次化料装于5 0× 6 0mm的铂坩埚中 ,化料温度不超过 1 0 0 0℃ ,时间 2h ,大约在 1 2 0 0℃左右的温度时可形成钙态矿结构的PZN PT晶体。该晶体在 80 0℃左右会发生由钙态矿相向焦绿石相转变的相变过程 ,所以在降温过程中必须采用快速降温的方法迅速通过焦绿石相区以避免焦绿石相的形成。晶体生长中的快速升温、保温、慢速降温和快速降温等过程由自动控温系统精确控制 ,控温精度为 0 .5℃以内。此外 ,为能生长出大尺的优质单晶 ,我们还?

新型深紫外非线性光学晶体的探索

Based on anionic group theory,a computer assisted nonlinear optical(NLO)crystal design system has been developed.This method has proved to be a highly efficient means of discovering NLO crystals.With the help of this system,a series of new borate crystals,like as KBe 2BO 3F 2(KBBF),Sr 2Be 2B 2O 7(SBBO),Ba 2Be 2B 2O 7(SBBO),BaAl 2B 2O 7(BABO)and K 2Al 2B 2O 7(KABO)have been discovered.Among them KBBF possesses the shortest SHG wavelength output,SBBO has the largest SHG coefficient and KABO is found to have the best optical homogeneity and easy to grow out large size of the crystal.The investigation showed that KABO is a promising NLO crystal for 4 th and 5 th harmonic generations of Nd∶YAG laser.

BPO_4晶体的生长及孪晶缺陷分析

利用助熔剂法 ,采用顶部籽晶技术生长出新型非线光学晶体材料BPO4 (简称BPO)晶体 ,用同步辐射白光X射线形貌术拍摄了 (0 0 1) ,(10 1)切片的形貌像 ,观察到了生长孪晶结构。从形貌像中可明显地观察到游离于主晶形貌像之外的孪晶形貌像 ,并从结构上解释了孪晶的形成原因。

Na_3La_2(BO_3)_3∶Sm^(3+)的合成及其光谱特性

本文采用固相反应法 ,合成了一系列掺Sm3 + 的Na3La2 (BO3) 3[Na3(La1-xSmx) 2 (BO3) 3]发光体 ,X 射线粉末衍射数据分析表明它们属于正交晶系 ,空间群为Amm 2。测量了红外光谱、荧光光谱 ,观察到在5 99nm、6 45nm处有较强的荧光发射 ,并研究了发光强度与Sm3+ 离子浓度 (x)的关系 ,确定了Sm3+ 离子在Na3La2 (BO3) 3 基质中发光的适宜浓度。

Na_3La_2(BO_3)_3∶Tm^(3+)的合成及其光谱特性

论文用固相反应法 ,合成了一系列掺Tm3+ 的Na3La2 (BO3) 3[Na3(La1-xTmx) 2 (BO3) 3]发光体 ,X 射线粉末衍射数据分析表明它们属于正交晶系 ,空间群为Amm2 .测量了红外光谱、荧光光谱 ,观察到在 35 2nm、45 7nm处有较强的荧光发射 ,并研究了发光强度与Tm3+ 离子浓度 (x)的关系 ,从而确定了Tm3+ 离子在Na3La2 (BO3) 3基质中发光的适宜浓度 .