高质量ZnSe单晶的研究

本文报道了以Ｉ２作输运剂，用化学气相沉积法生长ＺｎＳｅ单晶的实验结果，其生长条件为升华温度８５０～９００℃，生长管内温差１５～２０℃，温度梯度小于２℃／ｃｍ，并采用了特殊形状的生长管来控制原料的输运及生长速度。经过３０天左右的生长，得到了长３０ｍｍ，直径１５ｍｍ的桔黄色ＺｎＳｅ单晶。观察了晶体的表观形态和生长习性，并用Ｘ射线衍射技术测定了晶格常数为０．５６６７６ｎｍ，双晶衍射半峰宽为１７ｓ。用光学显微镜观察了晶体缺陷，腐蚀坑密度为（４～６）×１０４／ｃｍ２。对单晶的完整性和均匀性做了测试，并对晶体中的杂质进行了分析。实验结果表明，这种生长技术可以用来生长基底质量ＺｎＳｅ单晶。

ZnSe单晶的生长

ZnSe是一种优良的发光材料 ,它具有直接跃迁型能带结构 ,禁带度为 2 .7eV ;宽的透光范围 ( 0 .5 2 0 μm) ;较高的发光效率 ;低的吸收系数 ,近年来一直是研究蓝绿光的热门材料。自从1 991年Hasse等人在GaAs衬底上外延ZnSe制成世界上第一只蓝绿光半导体激光器后 ,各国纷纷开展深入研究。目前 ,已经得到在室温下连续工作 40 0h的激光器。但是由于GaAs和ZnSe热膨胀系数和晶格常数的差异引起的缺陷 ,严重影响器件的寿命 ,为了克服这个问题 ,现正研究在ZnSe衬底上进行同质外延生长。这就需要大块的优质单晶 ,因此 ,我们对ZnSe单晶的生长展开了研究。我们采用物理气相输运法 (PVT)和化学气相输运法 (CVT)生长 ,均得到ZnSe单晶。CVT法采用I2 作输运剂 ,生长温度 85 0℃左右 ,温度梯度 2℃ ,晶体由于I2 进入晶相显桔黄色 ,生长面为 ( 1 0 0 )和 ( 1 1 1 )。PVT法生长温度在 1 0 5 0℃左右 ,温度梯度为 2℃ ,晶体只有 ( 1 1 0 )面自然显露 ,由于Zn含量的不同而呈现不同的颜色 ,我们研究了Zn/Se比例对晶体质量及性能的影响。用 30 %NaOH溶液对晶体 ( 1 1 1 )晶片进行腐蚀 ,蚀坑密度低于 2× 1 0 4/cm2 ;采用高分辨X射线衍射仪对 ( 1 0 0 )晶片进行了一系列测试。结果表明我们生长的单晶具有良好的结晶性质 ,无孪?

一种新的红外非线性材料──CsGeCl_3

氧化物和黄铜矿类半导体化合物因其自身的固有性质使其在红外区域内的应用受到限制。而三氯锗铯（ＣｓＧｅＣｌ３）因透光范围宽，非线性系数高等性质开始受到重视［１］。本文作者采用改进方法成功合成ＣｓＧｅＣｌ３，并对其倍频效应，在不同溶剂中的结晶状况作了一些初步研究。实验结果表明，ＣｓＧｅＣｌ３是一种在红外区域内有应用前景的新材料。

新的非线性晶体三氯锗铯的合成及性质

近年来 ,由于在大气污染控制 ,同位素分离 ,红外制导以及生物医药方面的重要应用 ,红外激光及非线性材料的研究成为一个新的热点。而氧化物晶体由于在 3μm～ 5 μm和 8μm～ 1 2 μm两个重要的窗口有严重的吸收使其应用受到限制 ;半导体化合物因其高的分解压力使生长符合化学计量比的晶体难以得到。因此 ,寻找新的红外非线性材料成为研究人员的目标。最近 ,三氯锗铯作为一种新的红外非线性材料引起重视。CsGeCl3 (CGC)为R3空间群 ,具有畸变的钙钛矿结构 ,GeCl-3 在晶格中以GeCl6八面体形式存在 ,沿三次轴畸变。这种结构的阴离子基团具有大的分子超极化率和高的二阶非线性系数。此外 ,由于氯的原子量大于氧 ,使分子的振动吸收红移至 2 0 μm之外。因此 ,CGC晶体在红外领域有潜在的应用前景。我们采用简便的方法合成了CGC晶体 ,研究了不同溶剂对晶体生长的影响 ,并对其性质进行了测试。热分析表明 ,CGC在 32 5℃分解 ;而其介电常数在 1 5 5℃附近存在突变 ,证明其在此应存在一个二级相变。可见 红外光谱表明CGC具有宽的透光范围 ,在大约 35 0nm至 2 0 μm有良好的透光性能 ,无明显吸收。粉末倍频实验表明 ,其SHG信号强度约为KDP粉末的 5倍。这些结果表明 ,CGC是一种有应用前景的非线性材料。此外 ,我们?

KDP晶体柱面生长速率实时测量研究

KDP晶体生长速率高精度地实时测量有助于研究各种因素对晶体生长的影响．本文用激光偏振干涉法实现了对KDP晶体柱面生长速率和死区的实时测量,精度达到0．01μm／min．籽晶尺寸等实验条件影响测量的结果,小尺寸(约2mm×2mm)的晶体更有利于死区的表征, 溶解阶段造成的晶体表面位错坑是出现干扰测量的“异常”现象的根源．

Fe^(3+)对KDP晶体生长影响的研究

金属离子对KDP晶体的影响是多方面的。本文采用不同的过饱和度,在不同的Fe3+掺杂浓度的生长溶液中生长KDP晶体,定量地研究了Fe3+对KDP晶体生长的影响。实验发现,无论是在高过饱和度还是在低过饱和度下生长KDP晶体,在一定的浓度范围内,Fe3+的掺入既可以增加生长溶液的稳定性,又可以有效抑制晶体柱面的扩展,而且晶体基本不楔化,同时,对晶体光学性能的影响也不大。

KDP/DKDP晶体生长的研究进展

采用传统降温法，KDP晶体的生长速度一般在1～2mm／d，DKDP晶体的生长速度甚至更慢，并且晶体的恢复区域较大，利用率低；而采用快速生长法，晶体的生长速度可以提高到20～50mm／d，并且晶体的恢复区域小，利用率高。本文回顾了KDP／DKDP晶体生长的研究进展。并重点评述了KDP/DKDP晶体快速生长的研究进展，报道了近年来大尺寸、高质量KDP晶体的研究动态。

硫酸盐掺杂对KDP晶体生长的影响

SO42-是KDP原料中一种常见的杂质离子,通过传统降温法和“点籽晶”快速生长法研究了掺杂K2SO4的KDP晶体的生长。实验表明,硫酸根低浓度掺杂时可提高溶液的稳定性,促进晶体的生长,造成柱面扩展;高浓度时溶液稳定性遭到破坏,出现杂晶,晶体生长速度变慢,晶体出现开裂,柱面发生“楔化”。

快速生长KDP晶体的光学性质研究

本文研究了快速生长的KDP晶体光学性质 ,结果表明快速生长的KDP晶体的光学性质低于传统降温法生长的晶体 ,原料中阴离子杂质的存在是造成这一结果的主要原因 ,确保快速生长晶体质量的首要条件是提高原料的纯度。

KDP晶体激光损伤机理研究

大口径KDP晶体是唯一可用作激光约束核聚变(ICF)中Pockels盒和倍频器件的晶体材料,但是低的抗激光损伤阈值使其应用受到了限制。本文从电子 空穴对的产生及稳定机制、光伤实体的本质等方面总结了多年来人们对KDP晶体激光损伤机理的研究进展,尤其从多光子电离、碰撞电离、激光加热三个方面定性阐述了电子 空穴对的产生机制,而电子 空位对的稳定机制是探讨光损伤的关键步骤。另外从晶体生长过程及后处理两个方面初步讨论了提高光伤阈值和光学均匀性的途径。

KDP（KD^＊P）晶体结构研究进展

本文回顾了70多年来人们对KDP(KD P)晶体结构的研究成果,尤其对近年来在晶体表面界面结构、氢键结构等方面所取得的重大突破进行了综述,并力图强调晶体性能对结构的依赖关系。KDP晶体的表面及界面结构对于晶体的生长及缺陷的形成具有重要影响。表面X射线衍射研究结果表明:水溶液中的KDP晶体表面上有四层特殊结构的水分子层,前两层水分子象冰层一样牢固地结合在晶体表面上,后两层相对弥散。

Cr^(3+)掺杂对快速生长KDP晶体的生长习性和光学性能的影响

采用快速法生长了掺杂不同Cr3+浓度的KDP晶体,测试了KDP晶体(100)面在不同Cr3+掺杂浓度下的生长速度及死区,表征了Cr3+掺杂的KDP晶体的Cr3+元素分布、透过光谱、散射颗粒分布和光损伤阈值.实验表明Cr3+易吸附在晶体(100)面,从而增大了(100)生长死区,并降低了(100)面生长速度.Cr3+使快速生长的晶体产生柱、锥面生长区分界线.元素分析表明Cr3+更容易通过柱面生长进入晶体,从而导致晶体在可见光波段及紫外波段透过率的降低,最明显的是在220、450和650 nm三处吸收峰的出现.Cr3+进入晶体后使晶体中散射颗粒增多,基频和三倍频脉冲激光照射下晶体的损伤阈值随Cr3+掺杂浓度的增加而降低,且柱面区的损伤阈值要低于锥面区的损伤阈值.

阴离子掺杂对KDP晶体光散射的影响

选用硫酸钾、硝酸钾和氯化钾作为掺杂剂,采用传统降温法和“点籽晶”快速法生长了磷酸二氢钾(KDP)晶体,利用超显微法对KDP晶体中的散射颗粒进行了观察,研究了SO42-、NO3-和Cl-三种阴离子掺杂对晶体中光散射的影响．结果表明,掺杂后SO42-造成晶体光散射的轻度增加;而NO3-和Cl-离子掺杂后,对于传统降温法所得晶体,散射明显加重,对于“点籽晶”快速法所得晶体的散射影响不大．

Ca^(2+)离子对KDP晶体生长习性及性能的影响

Ca^(2+)是KDP原料中一种常见的杂质离子,通过传统降温法和"点籽晶"快速生长法研究了Ca^(2+)离子对KDP晶体生长习性及性能的影响.实验表明,Ca^(2+)低浓度掺杂时对溶液的稳定性及生长过程没有明显的影响;高浓度时溶液稳定性有所降低,经常出现杂晶;快速生长时,晶体柱面易出现包藏,晶体的紫外透过呈下降趋势,晶体中散射颗粒密度随掺杂浓度的增加而增大.

KDP晶体生长过程中溶液稳定性的研究

在KDP晶体生长过程中,溶液的稳定性对KDP晶体的光学质量影响较大。溶液的稳定性是多种因素共同作用的结果。本文主要研究了过饱和KDP溶液中晶胚的分布情况、降温过程中晶体生长驱动力与降温速度之间的关系,并分析了KDP晶体实际生长过程中影响溶液稳定性的主要因素。我们认为,通过改善KDP晶体生长过程中溶液的稳定性,并与其它措施和技术相结合,是提高KDP晶体光学质量的有效途径。

快速生长KDP晶体的显微硬度测试研究

对快速生长KDP晶体(001)、(101)、(100)面分别进行压痕法显微硬度测试,实验表明KDP晶体的显微硬度具有明显的各向异性,(001)、(101)、(100)面的显微硬度分别为187、156.7、151.3kg/mm2;晶体各晶面的显微硬度呈现出显著的压痕尺寸效应,即硬度随载荷的增大而减小。实验发现,当载荷较小,在5～25g时,压痕区没有出现明显的裂纹;随着载荷的增大,在25～200g时,裂纹以辐射状扩展,压痕边缘处形成崩碎状脆裂。确定以25g作为KDP晶体显微硬度测试的最佳载荷,此载荷下所测得的硬度为其显微硬度。

杂质对KDP晶体光学质量的影响

研究了几类可能出现在KDP晶体的生长溶液中的有机物杂质和无机阴离子杂质基团对KDP晶体散射、透过率、光损伤阈值等光学质量的影响,结果表明,不同种类的杂质的影响并不相同,造成这一结果的根本原因在于杂质离子的结构及其与晶体表面原子成键能力的不同。

包裹体对KDP晶体光损伤阈值的影响

探讨了包裹体与KDP晶体光损伤阈值的关系。利用透射电子显微技术观察了不同条件下生长的KDP晶体中包裹物,并对晶体中的包裹体在热退火前后进行了比较。发现导致KDP晶体光损伤阈值降低的主要因素是较大尺寸的包裹体。

快速生长大尺寸KDP单晶

用传统降温法生长了大尺寸KDP单晶，生长速度一般在1～2mm／d，周期长，风险大。本文采用“点籽晶”快速生长法多次成功生长出了200mm级的大尺寸KDP单晶，晶体生长速度达到20mm／d，晶体生长正常。同时，摇摆曲线表明快速生长的晶体有着很好的结构完整性。

金属离子对KDP晶体生长的影响

回顾了过去几年人们对金属离子对KDP晶体生长影响的研究进展,并报道了我们对Fe3+和Sn4+在不同条件对KDP晶体生长影响的定量研究结果.在低过饱和度下,Fe3+掺杂浓度＜3.0×10-5可以提高溶液的稳定性,并且对KDP晶体的生长形态和光学质量基本没有影响.同时,研究发现即使少量Sn4+的加入都可以显著地提高溶液的稳定性,但Sn4+掺杂浓度为1.0×10-5时,晶体就已经严重楔化.