中远红外非线性晶体材料CdSe生长及光学性能研究

红外非线性晶体材料CdSe具有透光波段宽广,吸收系数低等优点,在中长波尤其是8～12μm红外波段的频率转换方面有广阔的应用前景,目前已引起国外众多科研机构的极大重视。采用高温元素反应法直接合成CdSe多晶料,利用温度梯度熔体区熔法生长出CdSe单晶,晶体棒毛坯尺寸达Φ19×70 mm;通过X射线粉末衍射、感应耦合等离子体质谱等对多晶原料进行成分分析,原料纯度可达5N;利用低倍率红外显微镜、红外分光光度计检测了晶体的基本光学性能,3～20μm波段晶体平均吸收系数α约为0.08 cm^(-1),品质良好,已能满足激光实验要求。

温度对Ⅰb型和Ⅱa型金刚石大单晶(100)表面特征的影响

本文在5.6 GPa,1250—1340?C的条件下,利用温度梯度法,以FeNiMnCo合金为触媒,沿籽晶的(100)晶面成功合成了不同晶形的优质Ⅰb型和Ⅱa型金刚石大单晶.利用激光拉曼附件显微镜,分别对上述不同温度下合成的两类金刚石样品上表面(100)面的中心区域及棱角区域进行观察分析.研究发现,Ⅰb型和Ⅱa型金刚石大单晶(100)晶面上从中心到棱角处黑色纹路的分布逐渐变黑变密集;另外,随着金刚石合成温度的升高,Ⅰb型金刚石大单晶(100)面上黑色纹路由稀疏逐渐变稠密,而Ⅱa型金刚石大单晶的黑色纹路较为稀疏;Ⅰb型金刚石大单晶的形貌特征表现为从低温晶体的不规则分布过渡到中温、高温晶体的典型树枝状分布.Ⅱa型金刚石大单晶(100)面特征随温度变化规律与Ⅰb型的类似.这两类金刚石大单晶表面特征的差异可能是由于Ⅱa型金刚石具有比Ⅰb型更小的生长速度和更少的氮含量.最后,对两类塔状金刚石大单晶进行拉曼光谱测试分析,结果表明Ⅱa型金刚石大单晶的品质较Ⅰb型金刚石大单晶好.

温度梯度法合成金刚石大单晶的研究进展

介绍了金刚石大单晶的温度梯度法合成技术,详细综述了影响金刚石晶体形貌、晶体品质以及生长速度等相关因素的最新进展,简要叙述了掺杂对金刚石晶体晶形、性能的影响,最后指出了温度梯度法合成金刚石大单晶的发展方向。

AgGa_(0.2)In_(0.8)Se_2晶体小温度梯度生长与性质表征

利用单温区机械振荡法合成出高纯单相AgGa_0．2In_0．8Se_2多晶，单次合成量超过400g；DSC测试结果显示其熔点为782℃，结晶温度为771℃。利用坩埚下降法在小温度梯度（2℃／cm）下生长出尺寸为φ25mm×75mm高品质无开裂AgGa_0．2In_0．8Se_2单晶。解离面（112）面摇摆曲线半峰宽为0．056°。厚度为3mm双面抛光的（112）面晶片在1．5～18μm波段透过率为65．0％～67．5％，表明所生长AgGa_0．2In_0．8Se_2晶体具有较低的吸收系数，为0．01～0．1之间。

晶体生长的计算机仿真研究

近年来,关于晶体生长的数值模拟与仿真研究已有了很大进展,但由于晶体生长技术和方法的多样性以及生长过程的复杂性,各界对其的研究,大多体现在微观结晶数值求解的算法上,而关于晶体生长宏观的可视化研究涉及的却很少。该课题从宏观上描绘晶体生长出发,对提拉法生长晶体的工艺流程进行详细的分析,建立描绘晶体生长的物理模型,并对晶体的生长过程进行仿真建模。最后,采用OpenGL编写计算机仿真软件,实现提拉法生长晶体的数据可视化。通过该文实验数据与提拉法生长晶体的实际数据的分析比较,验证了仿真软件的正确性。

大尺寸Bi_（12）S_iO_（20）单晶生长的研究

本文介绍了ＢＳＯ单晶的若干主要性能。报导了用电阻加热提拉法，从φ８０×６０ｍｍ铂金坩埚中生长出φ４０×６０ｍｍ重达８００克左右的优质ＢＳＯ大单晶。研究并确定了生长大尺寸ＢＳＯ晶体的工艺条件，并对晶体中若干主要缺陷进行了观察分析，讨论了它们与生长工艺条件的关系，以及提高晶体质量的主要途经。

碳酸钙掺杂对Ⅰb型金刚石沿不同晶面生长行为的影响

作为天然金刚石生长环境的碳酸盐,研究其掺杂对人造金刚石晶体生长行为的影响具有重要的学术价值。本文运用高温高压下的温度梯度法,将碳酸钙(CaCO_(3))按照不同比例掺杂到金刚石合成腔体内的碳源中,用以研究其掺杂对金刚石分别沿(100)或(111)晶面生长行为的影响。利用光学显微成像对掺杂合成金刚石晶体形貌的表征表明:随着碳酸钙掺量的增加,沿(100)面生长的金刚石晶形由塔状变为板状且出现了裂晶、连晶现象,晶体颜色先变浅再变黑,内部出现了包裹体;同样,沿(111)面生长的金刚石晶形由板状逐渐变为塔状且出现了裂晶、孪晶现象,晶体颜色逐渐变黑,内部包裹体增多。用激光拉曼光谱对掺杂金刚石晶体质量的表征表明:随着碳酸钙掺量的增加,沿(100)或(111)面生长的掺杂金刚石的拉曼峰位偏移量均增大,半峰全宽均变大。这说明碳酸钙掺杂使得金刚石晶格畸变增加、内应力变大。本文对碳酸钙掺杂影响沿两不同面生长金刚石的晶形、颜色、内部质量等行为的成因进行了分析,为本课题后续研究奠定了基础。

双坩埚三维温度梯度法蓝宝石晶体生长炉设计

在已有的三维温度梯度法(3DGF)蓝宝石晶体生长炉基础上,设计了一种双坩埚蓝宝石晶体生长炉。设计的三维温度梯度法蓝宝石晶体生长炉主要针对蓝宝石手机面板市场,将坩埚设计成长方体型,增加了材料利用率,并简化了晶体切割工艺。采用双坩埚技术,可进一步提高晶体的生产效率,节约能耗,降低成本。本设计的双坩埚3DGF蓝宝石晶体生长炉可单炉获得2个300 mm×100 mm×100 mm的蓝宝石晶体。

外部环境温度对宝石级金刚石合成的影响

用静态HPHT法合成宝石级金刚石均采用温度梯度法,石墨碳源中的C原子在高温端溶解在触媒合金中,又在低温端沿金刚石籽晶表面的金刚石结构沉积,形成金刚石单晶体。金刚石单晶的生长速度主要取决于高温端和低温端的温度差,温度差除了受组装结构设计的影响外,还受到发热体电阻变化、合成块保温性能变化、环境温度变化等多重因素的影响。为了研究外部环境温度对宝石级金刚石合成的影响,通过稳定其他变量,实时测量合成块内部合成腔的温度,并与外部环境温度的变化建立起数学模型,同时根据检测环境温度的变化,对合成腔体内温度进行不同单位调节量的实时补偿。对比分析合成效果与分选结果,发现在环境温度发生变化时,由功率控制实时补偿系统对合成腔内温度进行合适的自动补偿,能够保证宝石级培育金刚石长时间合成过程中合成腔温度梯度趋于一致,培育金刚石单晶的生长速度也趋于一致,有利于合成出优质的培育金刚石。

温度梯度法生长Tm^(3+):BaY_2F_8晶体的光谱特性

采用温度梯度法成功生长出BaY2F8晶体和Tm3+:BaY2F8晶体。测试了Tm3+:BaY2F8晶体的室温吸收光谱和室温、低温荧光光谱;根据Judd–Ofelt理论,拟合出晶体场强度参数i(i=2,4,6)为:2=0.364 1×10–20cm2,4=5.750 9×10–20cm2,6=2.533 9×10–20cm2。计算并分析了Tm3+:BaY2F8晶体各激发能级的自发辐射跃迁几率、荧光分支比、荧光寿命和积分发射截面积等光谱参量,从计算的结果可以看出3F4→3H6跃迁有较大的荧光寿命、积分发射截面,易于实现人眼安全波段的激光震荡。结合室温和低温的荧光发射谱,定性阐述了随着温度的降低,荧光发射峰的强度增强,并且主要发射峰的半峰宽变窄。