共掺调剂离子Na+/Gd^3+调控Eu∶CaF2晶体的发光特性研究

采用多孔坩埚温度梯度法生长了0.6at%Eu∶CaF2晶体和共掺0.6at%Eu,6.4at%Na∶CaF2,0.6at%Eu,6.4at%Gd∶CaF2晶体。XRD测试表明晶体仍均表现为纯CaF2的立方相,共掺后吸收强度降低。以398 nm氙灯激发晶体材料,荧光光谱表明共掺调剂离子后可明显增加Eu^2+在424 nm处的发光强度,而Eu^3+的特征发射5D 0→7F J(J=1,2,3,4)除了表现出半峰宽变大外,峰位和强度均无明显变化。0.6at%Eu,6.4at%Gd∶CaF2表现出Eu^3+的5D 2→7F 3和5D 0→7F 0特征发射峰,主要可能归因于共掺Gd^3+后打破了非反演对称结构,R值(电、磁偶极跃迁比值)明显降低,提高了晶体格位结构的对称性。共掺Na+后在CIE色域坐标图上显示坐标由(0.3037,0.1425)可变为(0.2043,0.0626),对应从紫色到蓝色的色域调控。

氟化钙晶体生长的研究进展

随着深紫外光刻技术的发展,透光范围宽、透过率高的CaF_2晶体成了人们关注的焦点,其尺寸和质量得到了不断的提高。结合CaF_2的基本性质,综述了CaF_2晶体的主要生长方法及存在的问题。从原料的纯化处理到晶体的光学加工,归纳总结了提高紫外级CaF_2晶体的尺寸、质量和产率的有效措施。

超精密切削氟化钙单晶金刚石刀具磨损研究

为了研究氟化钙(CaF2)单晶超精密切削过程中的金刚石刀具磨损及其对切削过程的影响,对CaF2晶体进行了超精密切削实验,系统观测了刀具磨损形貌随切削路程的变化趋势,分析了刀具磨损机理,同时通过分析不同切削路程下切削表面微观形貌和切削力的变化,对刀具磨损与切削模式之间的关系进行了探讨。研究表明,超精密切削CaF2晶体时刀具磨损模式为沟槽磨损和缺口破损,刀具磨损随切削路程的演变过程为后刀面沟槽磨损扩展到前刀面缺口破损,同时相应的切削模式由延性去除转变为脆性去除。该研究结果为大口径CaF2晶体纳米尺度延性域切削提供了技术支持。

直径300mm氟化钙晶体的生长

通过化学处理提纯晶体原料,采用模拟软件设计合理的温场结构,在系统实验优化晶体生长工艺的基础上,采用改进的坩埚下降生长方法(布里奇曼法)成功地生长出直径300mm的CaF2晶体。CaF2晶体的透过率在0.15～8.3μm波长范围内超过80%,最高透过率约为95%。

CaF_2晶体及加工技术研究

随着深紫外准分子激光光刻技术的发展,所用CaF2光学晶体镜头材料的加工对传统的冷加工技术提出了挑战。本文结合CaF2晶体的基本性质,对其加工技术进行了极大的改进。通过控制合适的工艺参数,采用特殊的加工方法可以加工出高质量的CaF2光学晶体。

CaF_2对自然冷却黄磷炉渣微晶玻璃析晶行为影响

借助DTA、SEM、XRD等分析测试手段,研究氟化钙晶核剂含量对自然冷却态黄磷炉渣微晶玻璃析晶及其性能的影响规律。利用修正后的JMA方程计算微晶玻璃的析晶活化能E及晶体生长指数n动力学参数。结果表明:Ca F2晶核剂的引入可以促进微晶玻璃的析晶,改变析晶峰温度和活化能。随着Ca F2进一步添加并不能改变主晶相(硅灰石)类型,而是生成新的Ca F2晶相,同时改晶粒尺寸。当添加2.5wt%Ca F2时,微晶玻璃的析晶动力学参数最优,产品性能优异,可以作为优良的建筑装饰材料。

固结磨料球对氟化钙晶体摩擦磨损性能的影响

目的通过改变固结磨料球的基体和磨料特性,研究氟化钙晶体的摩擦磨损性能,为超精密加工中研磨抛光氟化钙晶体固结磨料垫的选择提供指导。方法基于固结磨料加工技术制备固结磨料球,并与氟化钙晶体对磨。研究固结磨料球的磨料种类(金刚石和氧化铈两种磨料)、基体硬度、磨粒粒径对摩擦系数、划痕截面积、划痕处粗糙度的影响。结果金刚石磨料对磨的晶体表面划痕截面积S=480μm^2,划痕处粗糙度Ra=85.3 nm,摩擦系数的平均值μ=0.537;氧化铈对磨磨料的S=307μm^2,Ra=74.7 nm,μ=0.543。与氧化铈相比,金刚石磨料对磨的晶体表面产生划痕截面积、划痕处的粗糙度均较大,摩擦系数达到稳定的时间短,且摩擦系数的平均值较小。随着基体硬度增大,产生的划痕截面积逐渐增大。当基体硬度适中时(Ⅲ型基体),划痕截面积趋于稳定,S稳定在450μm^2左右,此时划痕处粗糙度值也最小,为85.8 nm。在基体Ⅲ、Ⅳ两处,划痕截面轮廓的对称性较好。随着基体硬度增加,摩擦系数达到稳定的时间逐渐减小,动荡幅度也减小,但摩擦系数平均值增大。随着磨粒粒径增大,划痕截面积和划痕处的粗糙度值均增大,摩擦系数达到稳定的时间增加,且摩擦系数平均值增大。结论在选择固结磨料垫加工氟化钙晶体时,应选择金刚石磨料和基体Ⅲ,而磨粒粒径则需根据材料去除率和表面质量的要求做出相应选择。

利用Langmuir单层膜诱导合成CaF_2单晶

利用SEM、XPS、XRD等手段研究了以山嵛酸(BA)Langmuir单层膜为模板在位诱导氟化钙单晶的生长情况．结果表明,在山嵛酸单分子膜诱导作用下,形成的氟化钙晶体形状比较规则、边缘清晰、尺寸较大,且沿(111)晶面取向生长．这一结果可以通过CaF2晶体的(111)面与山嵛酸Langmuir膜之间存在的一定晶格匹配得到合理解释．

CaCl_2-CaF_2-CaO-SiO_2熔盐体系基础性质研究

分析了加入不同质量分数的CaO-SiO_2对CaCl_2-CaF_2空白熔盐的电导率、密度以及初晶温度的影响。结果表明,每添加2%的CaO-SiO_2,熔盐体系的初晶温度平均升高17.5℃、密度相应增加0.015 1g/cm^3、电导率增大0.224 13S/cm,侧面论证了CaO-SiO_2在基础体系中以硅酸盐分子形式存在。

液相沉淀法制备Al_2O_3-SiO_2-CaF_2系玻璃粉体的晶化特性

采用液相沉淀法制备了超细Al2O3-SiO2-CaF2系玻璃粉体，并对粉体进行了不同温度下的热处理，借助XRD、TEM、DSC等手段研究了初始粉体特征及晶化特性．结果表明，液相沉淀初始粉体呈典型的非晶态特征，粉体颗粒呈近球形形貌，颗粒尺寸在30-70nm范围内；温度在500-800℃范围内，粉体发生一系列析晶转变，在温度约为545℃时优先析出CaF2晶相，随温度升高，依次析出Al2SiO5、Ca2SiO4等晶相．

水分子振动态的局域模效应

本文利用水分子的势能面精确研究了Ｈ２０分子振动局域模态能级·这些势能面较好地解释了Ｈ２０分子振动态的局域模效应，当伸缩量子数ｎ超过４时，单键伸缩振动态处于局域模振动态，这些局域模态与非局域模态的振转耦合趋近于零，这与实验观测结果一致。

Al_2O_3-CaO-CaF_2渣系性能的研究

对Al_2O_3-CaO-CaF_2渣系的初晶温度、电导率以及物相组成进行了研究。研究结果表明:向CaO-Al_2O_3二元系中分别添加10%、15%以及20%的CaF_2时,Al_2O_3-CaO-CaF_2系的渣样电导率随着CaF_2含量的增加而增大,初晶温度不断降低;随着渣系的温度升高,该渣样的电导率也不断增大,当添加20%CaF_2时,Al_2O_3-CaO-CaF_2渣的初晶温度为1 468℃。A_2O_3-CaO-CaF_2渣系中主要物相组成为CaAl_2O_4、Ca_2Al_3O_6F、Ca_2AlF_7以及AlF_3。CaF_2添加量为10%时,熔渣中有大量的CaAl_2O_4物质,随着CaF_2添加量的增加,CaAl_2O_4物质越来越少,而Ca_2Al_3O_6F和Ca_2AlF_7物质越来越多。

坩埚下降法生长CaF_2单晶的研究

采用坩埚下降法生长了CaF2单晶体,研究了不同条件生长的单晶缺陷和光谱性能。结果表明:当晶体生长过程中进入水等含氧杂质时,所生长的晶体不仅在1500nm附近产生非常宽的OH-两倍振动吸收带,而且在可见-紫外波段也形成强烈的色心吸收带。同时,杂质离子Ce3+的存在也导致晶体出现306nm的吸收带。

157nm紫外光刻设备用光学材料研究进展

介绍了半导体制进业专用设备,紫外光刻设备所使用的光学材料。介绍了该材料的选择,研究现状,该材料制造工艺技术的创新,以及与材料制造技术相配套的技术发展状况,同时分析了国际市场现状及该技术的发展趋势。

Gd^(3+)/Y^(3+)共掺对Nd:CaF_2晶体光谱性能的影响

通过坩埚下降法生长了系列共掺Nd,Gd:CaF_2和Nd,Y:CaF_2晶体,研究了Gd^(3+)/Y^(3+)共掺对Nd^(3+)光谱性能以及Nd:CaF_2晶体晶胞参数的影响规律.对于0.5 at.%Nd,x at.%Gd(x=2,5,8,10):CaF_2系列晶体,当调控Gd^(3+)掺杂浓度为2 at.%时,具有最大的荧光寿命499μs;当Gd^(3+)掺杂浓度为5 at.%时,具有最大的吸收截面1.47×10^(-20)cm^2,最大的发射截面1.9×10^(-20)cm^2;当Gd^(3+)掺杂浓度为8 at.%时,具有最佳的发射带宽29.03 nm.对于0.6 at.%Nd,x at.%Y(x=2,5,8,10):CaF_2系列晶体,Y^(3+)掺杂浓度为5 at.%时,有最大的吸收截面2.41×10^(-20)cm^2,最大的发射截面3.17×10^(-20)cm^2;当Y^(3+)掺杂浓度为10 at.%时,具有最长的荧光寿命359.4μs,并且具有最大发射带宽26 nm.

氟化钙晶体缺陷对应力双折射影响机制的研究

氟化钙(CaF2)晶体具有紫外透过率高(>99%@193 nm)、抗激光损伤阈值高等特点,在高功率紫外激光器、深紫外光刻机等领域具有广泛的应用。应力双折射是氟化钙晶体在实际应用中的关键性能指标,会导致通过晶体的光束发生形变,严重影响成像质量。采用坩埚下降法制备了尺寸为φ210 mm的氟化钙晶体,系统研究了CaF2晶体的位错和小角度晶界以及结晶质量对晶体应力双折射的影响,实验结果表明,位错密度的增高、小角度晶界的聚集、结晶质量的变差,会引起局部残余应力的集中,加剧应力双折射现象。

LD泵浦Nd-La共掺和Nd-Sc共掺CaF_2无序晶体的激光性能

对790nm激光二极管泵浦Nd-La共掺和Nd-Sc共掺CaF_2无序晶体激光器的特性进行了研究,比较了掺杂不同浓度La^(3+)和Sc^(3+)的Nd∶CaF_2晶体的吸收光谱和输出激光特性.在5 W泵浦功率下,将0.5at.%Nd^(3+)与5at.%La^(3+)∶CaF_2,0.5at.%Nd^(3+)与3at.%Sc^(3+)∶CaF_2掺杂,分别获得1.10W和0.64 W的连续激光输出,斜效率分别为23.0%和12.8%,阈值泵浦功率仅为10mW.实验结果表明,Nd-La共掺和Nd-Sc共掺的CaF_2晶体是一种可用于二极管泵浦且可获得高功率高效率激光输出的激光介质.

氟化钙单晶炉温场的计算机模拟及改进

对氟化钙晶体生长炉的顶部保温、加热器和下保温装置进行了改进研究。结合数值模拟,对改进前后晶体的轴向温度梯度、径向温度梯度和固液界面附近温度分布进行了对比分析。模拟结果表明,改进了顶部保温后增加了晶体炉内的辐射传热,有效降低了温度梯度,减小了晶体内热应力从而避免了晶体开裂;对加热器和底部保温进行改进后,减少了坩埚底部的热损失,相同温度时降低了加热功率。

CaF_2含量对熔融态高炉渣微晶玻璃析晶及性能的影响

利用液态高炉渣为主要原料,采用熔融法制备了微晶玻璃。借助DSC、XRD、SEM等分析测试方法研究了CaF_2含量对高炉渣微晶玻璃析晶及性能的影响。试验结果表明,CaF_2能够有效降低微晶玻璃的形核析晶温度,促进微晶玻璃析晶。微晶玻璃中晶体含量随着CaF_2含量的增加而增加。当CaF_2含量小于4%时,微晶玻璃的晶相为透辉石、普通辉石和钙镁黄长石;当CaF_2含量大于4%时,析出了新晶相枪晶石。最终确定CaF_2的最佳添加量为6%,此时微晶玻璃结晶度高,平均晶粒粒度100 nm,体积密度2.81 g/cm3,吸水率0.04%,耐酸腐蚀性98.92%,耐碱腐蚀性99.98%,抗弯强度173.41 MPa。

氟化钙晶体生长及性能研究

采用液-固-溶液法(LSS法)制备了CaF_2纳米粉体,通过X射线衍射分析(XRD)测试手段对纳米粉体进行了性能表征,研究了水热合成温度及水热压力对于粉体质量的影响;当水热合成温度为160℃,填充比为70%时,制得的CaF_2纳米粉体的质量更佳。采用坩埚下降法,制备出了位错少,红外透过率大于90%,在紫外到中红外范围内折射率随波长的变化率小,光密度小于0.1,且上下波动范围较小的CaF_2光学晶体。通过显微镜、XRD、红外和紫外分光光度计等测试手段对CaF_2晶体的物相结构、光学性能及晶体表面性能进行了表征。