稳定提拉法晶体生长界面的装置和方法研究

为了解决传统提拉单晶体生长界面不稳定的难题,该文在传统全自动提拉单晶炉等径控制理论的基础上,通过原料补充装置,不断添加与晶体生长量相等的晶体原料至坩埚内,以稳定晶体生长液面的高度不变;再通过光学放大和电荷耦合器件(CCD)成像装置测量晶体实时直径的变化,以此变化率调整晶体旋转速度,最终使晶体生长界面始终维持在一个相对稳定的理想状态,从而保证晶体外形符合设定要求和内部品质的优良。

大型激光晶体生长炉提拉装置的设计

采用新工艺、新技术对激光、氧化物晶体生长炉的提拉装置进行全新设计，并对其精度进行了综合分析。该提拉装置精度高、稳定性好，适合生长大直径晶体，满足大规模工业化生产的需求。

助熔剂籽晶提拉法生长化学计量比LiTaO_3晶体

利用助熔剂籽晶提拉法,在同成份LiTaO3熔体中掺入一定剂量的K2O,生长出了近化学计量比LiTaO3晶体。对晶体进行畴结构、居里温度以及光谱分析,结果表明与同成份比LiTaO3晶体相比较,畴结构为规则的六边形,紫外吸收边出现明显蓝移,晶体居里温度也随之提高,晶体头部居里温度为681.2℃,尾部为684.8℃。

冷心放肩微量提拉法大尺寸蓝宝石单晶生长过程的模拟分析

利用数值模拟方法计算了冷心放肩微量提拉法(SAPMAC)蓝宝石晶体生长过程。结合晶体直径变化、裂纹出现位置与延续方向、晶体透明性等实验现象,通过与提拉法、温梯法、坩埚移动法等相对比,分析了冷心放肩微量提拉法晶体生长各阶段的工艺特点,并根据模拟计算结果对晶体生长系统和晶体生长控制工艺进行了改进。分别利用增大热交换器的散热参数、降低加热温度、改进降温曲线、调节外加轴向和径向温度梯度的方式来实现对晶体生长的引晶、放肩、等径和收尾控制。通过实验比较证明了改进后的晶体生长系统和晶体生长控制工艺能够生长出性能较好的大尺寸蓝宝石晶体。

15%Yb:YAlO_3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YAlO_3晶体,晶体尺寸约φ30mm×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。

Nd∶YVO_4单晶的提拉法生长

Ｎｄ∶ＹＶＯ４单晶的提拉法生长赵宗源张蕴芝夏鸿昶王昌庆陈应平吴星（中国科学院物理研究所，北京１０００８０）ＧｒｏｗｔｈｏｆＮｄ∶ＹＶＯ４ＳｉｎｇｌｅＣｒｙｓｔａｌｓｂｙＣｚｏｃｈｒａｌｓｋｉＴｅｃｈｎｉｑｕｅＺｈａｏＺｏｎｇｙｕａｎＺｈａｎｇＹｕｎｚ...

KCl—KBr（OH^—）：（F2：^＋）H心的制备及其吸收光谱

本文介绍了复合基质碱卤色心晶体ＫＣｌ－ＫＢｒ（ＯＨ－）：心的制备，并着重分析了ＫＣＩ－ＫＢｒ（ＯＨ－）：心的吸收光谱。研究表明，该晶体心的吸收光谱峰位将随基质组分的变化而移动，并满足Ｍｏｌｌｗｏ－Ｉｖｅｙ关系。

升华─提拉法生长碘化铋单晶

碘化铋晶体具有大的三阶非线性效应，是研究非线性光学微观过程的最合适的材料。本文报道了碘化铋的合成、提纯以及升华－提拉生长大碘化铋单晶的工艺条件。获得尺寸为Φ１０×６０ｍｍ的大单晶，测得晶体的密度为５．８１ｇ／ｃｍ￣３，Ｘ射线衍射分析表明，室温下空间群为Ｒ－３，点阵常数为ａ＝０．７５２２ｎｍ，ｃ＝２．０７３ｎｍ。热分析显示从室温到４００℃之间的无相变。

高温闪烁晶体Ce∶YAP的生长研究

Ce∶YAP晶体具有优良的闪烁性能 ,其主要特点是光产额大 ,衰减时间短 ,发射峰与光电倍增管的接收范围相匹配 ,在γ射线探测、核医学等方面有着广阔的应用前景。我们用提拉法生长了不同掺杂浓度的Ce∶YAP晶体 ,成功地解决了在生长过程中出现的晶体开裂及孪晶问题 ,并对晶体生长过程中的爬料、纯YAP晶体着色等现象作了讨论。X射线激发发射谱表明晶体的发射峰在 388nm ,吸收测试则显示晶体在 2 5 4nm、36

近化学计量比铌酸锂晶体的生长及其结构

在优化的生长条件下,采用提拉法从加入摩尔分数6%K2O的一致共熔融LiNbO3组分中生长出近化学计量比LiNbO3晶体。用X射线粉末衍射法测定晶体结构,与同成分LiNbO3晶体相比,近化学计量比LiNbO3晶体晶格常数减小。通过紫外可见吸收光谱测定它的基础吸收边,在吸收系数为15cm-1时,与同成分LiNbO3的吸收边位置(322nm)相比,近化学计量比LiNbO3吸收边(309.8nm)紫移了约12nm。根据测试结果,利用经验公式计算了此晶体的锂含量约为49.70%。近化学计量比LiNbO3晶体的红外H—O振动出现了双峰结构,除了1个小的象征与锂缺少有关的3482cm-1吸收峰外,还出现了更强的3466cm-1吸收峰。这表明近化学计量比LiNbO3晶体锂铌摩尔比增加,晶体内的本征缺陷减少,从而晶胞收缩,晶格更加接近理想结构。

掺Nd系LiNbO_3晶体的生长及外泵浦位相共轭激光器的特性

用提拉法生长 Nd:LiNbO3(Nd:LN),In:Nd:LN和Ce:Nd:LN晶体。测试晶体的紫外一可见吸收光谱和抗光损伤能力。结果表明:Nd:LN晶体的吸收边相对同成分纯LN晶体向长波方向移动;In:Nd:LN晶体的吸收边相对Nd:LN晶体向短波方向移动;Ce:Nd:LN晶体的吸收边向长波方向移动。 In:Nd:LN晶体的抗光损伤能力比Nd:LN晶体的提高1个数量级以上。以掺Nd系LN光折变晶体为位相共轭镜,He-Ne气体为激活介质,构成外泵浦位相共轭激光器。实验表明:掺Nd系LN晶体外泵浦位相共轭激光器的输出特性稳定,In:Nd:LN晶体的输出光强比Fe:LN晶体的提高了近1个数量级。

Tm∶YAP激光晶体的生长

采用提拉法生长了b轴Tm：YAP晶体，晶体尺寸为φ（20～25）mm×（60～70）mm．针对部分晶体中存在的开裂、散射颗粒等宏观缺陷，分析讨论了其成因并提出了改进措施．对晶体吸收光谱和荧光光谱的测定结果表明，晶体的吸收峰位于694和795nm，荧光谱峰值在2．01μm附近．

In∶Fe∶LiNbO_3晶体的生长及其在全息关联存储中的应用(英文)

用提拉法生长1%(摩尔分数,下同)In:Fe:LiNbO3(LN),2%In:Fe:LN,3%In:Fe:LN和Fe:LN晶体,配料中掺入0.03%(质量分数)Fe2O3。采用光斑畸变法测试晶体的光损伤阈值。结果表明:1%In:Fe:LN和2%In:Fe:LN晶体的光损伤阈值比Fe:LN晶体高1个数量级以上。3%In:Fe:LN晶体的光折变阈值比Fe:LN晶体高2个数量级以上。晶体的位相共轭效应测试结果表明,1%In:Fe:LN晶体的位相共轭反射率(R1=185%)高于3%In:Fe:LN晶体(R3=120%)。以3%In:Fe:LN晶体作为存储元件,1%In:Fe:LN晶体作为位相共轭镜,进行全息关联存储实验,其再现图像清晰完整,噪音小。

不同Li/Nb摩尔比In∶Fe∶LiNbO_3晶体的生长及其光学性能

在Li NbO3(LN)中掺摩尔分数为1%的In和掺质量分数为0.03%的Fe,用提拉法技术生长具有不同n(Li)/n(Nb)[n(Li)/n(Nb)=0.94,1.05,1.20,1.38]的In∶Fe∶LN晶体。测试不同n(Li)/n(Nb)的In∶Fe∶LN晶体的吸收光谱、抗光致散射能力和指数增益系数,并计算晶体的有效载流子浓度。结果表明晶体样品随着n(Li)/n(Nb)增加,吸收光谱的吸收边发生紫移,抗光致散射能力增加,指数增益系数和有效载流子浓度增大。采用n(Li)/n(Nb)=1.38的In∶Fe∶LN晶体作记录介质,n(Li)/n(Nb)=1.05的In∶Fe∶LN晶体作位相共轭镜进行全息关联存储实验。实验表明存储系统具有实时处理,成像质量好,信噪比高和能反复使用等优点。

Yb∶Ca_5(PO_4)_3F激光晶体的生长缺陷

采用提拉法生长了质量优异的Yb∶Ca5(PO4)3F(Yb∶FAP)晶体。运用化学腐蚀,光学显微镜、扫描电子显微镜以及能量散射光谱仪观察了该晶体中的生长条纹和包裹物等宏观缺陷,以及晶体的位错腐蚀形貌、位错密度及其分布情况,同时观察了晶体中亚晶界的形态。由晶体中位错的径向变化以及生长条纹可知:晶体在生长过程中为微凸界面生长。高温下CaF2的挥发造成了在晶体生长后期熔体中组分偏离化学计量比,出现组分过冷,形成包裹物,且位错密度显著增加。Yb∶FAP晶体的各向异性使得晶体在(10 10)面的位错蚀坑形状、大小以及深度不同,而(0001)面的位错蚀坑呈规则的六边形;这也是晶体中形成亚晶界结构的主要原因。讨论了减少晶体中缺陷的一些方法。

掺铁钽酸锂晶体的生长及其光学性能的研究

在LiTaO3（LT）中掺进不同摩尔分数的Fe2O3，用提拉法生长Fe：LiTaO3晶体，测试了晶体的晶格常数、吸收光谱和红外光谱．发现晶体的晶格常数随着Fe2O3掺入量的增加而变大．晶体的吸收边随着铁含量的增加而发生红移，并在520nm处有一吸收峰，是对Fe^2＋离子的吸收．LiTaO3晶体的OH^-吸收峰位置在3477cm^-1，当掺杂Fe2O3后，吸收峰的位置仍然在3477cm^-1附近，红外光谱的吸收基本上没有变化．利用二波耦合光路测试了晶体的指数增益系数，计算了有效载流子浓度．测试结果表明,随着掺铁量的增大,其指数增益系数和有效载流子浓度都增大．

Ho^(3+)∶ZnWO_4的光谱和上转换发光

用提拉法生长出光学质量的Ho3+∶ZnWO4单晶,研究了晶体在可见和近红外区的吸收光谱和发射光谱,分析了Ho3+离子在钨酸锌晶体结构中能级位置和晶体场能级分裂。研究表明:在波长488nm激光激发时,550,665nm和758nm3个波段有较强荧光,荧光分支比分别为84.18%,0.68%,15.14%,对应于5S2→5I8,5F5→5I8和5S2→5I7跃迁。在633nm激光激发时观测到了来自5S2→5I8跃迁的540～556nm宽带上转换荧光,上转换过程主要是单离子步进吸收。

γ-LiAlO_2晶体生长、改性和热学性质研究

采用快速提拉法生长出了透明、完整的γLiAlO2晶体,但是晶体的高熔点和易挥发性限制了γLiAlO2晶体质量.采用气相传输平衡法(vaportransportequilibrationtechnique,VTE)工艺对晶体改性,半高宽(FWHM)值从116.9arcsec降至44.2arcsec,继续升高VTE处理温度至1300℃,FWHM值反而升高至55.2arcsec.快速提拉法生长出来晶体,[100]方向和[001]方向的热膨胀系数分别为17.2398×10-6K,10.7664×10-6K.经过三步VTE处理后[100]和[001]方向热膨胀系数降至16.6539×10-6K和10.1784×10-6K.

Ce∶LuAlO_3晶体的热稳定性研究

铈掺杂铝酸镥(Ce∶LuAlO_3)晶体是一种具有钙钛矿结构的新型无机闪烁体。用提拉法试图从n(Lu2O3)∶n(Al2O3)=1∶1的熔体中生长Ce∶LuAl O3晶体。实验表明在缓慢结晶条件下得到的不是Ce∶LuAlO_3晶体,而是镥铝石榴石[Lu3Al2(Al O4)3]。只有急速降温才能够获得Ce∶LuAl O3晶体。退火和差热分析表明Ce∶LuAl O3晶体只存在于高温条件下,当温度下降时,它会分解成Lu3Al2(Al O4)3,Lu4Al2O9和Lu2O3。造成LuAl O3晶体在低温下结构不稳定的原因是Lu离子的半径太小,它只适应于配位数是8的石榴石结构,只有在高温下才能适应配位数是12的钙钛矿结构。