无观察孔晶体生长技术研究

在直拉法晶体生长中,通过对晶体控制数学模型及热平衡机理的研究,根据晶体生长的客观规律及采用晶体生长新工艺——采样调节直径自动控制系统和无观察孔晶体生长技术,实现了晶体生长的放肩、等径过程的全自动控制。能高重复,稳定地生长出外表面光滑、等径、光学均匀性好的LN晶体。     

直径φ80 mm Nd:YAG晶体提拉法生长研究

采用中频感应加热提拉法(Cz)生长晶体,研究了直径φ80 mm Nd:YAG晶体生长的设备条件、温场装置和生长参量,对长晶过程中出现的放肩和转肩阶段晶体开裂原因进行了分析,并采取了相应的改进措施,获得了直径φ80 mm等径长度200mm质量良好的Nd:YAG晶体.     

Li_2B_4O_7晶体生长

使用自动等径控制提拉法已成功地生长出直径达23mm:长度为80mm的高质量Li_2B_4O_7单晶。其拉速为1mm/h,籽晶旋转速率为6r/min。这种晶体是非常透明和无色的,并且不存在大区域光的不均匀性;讨论了在某些生长条体下晶体中出现例如芯这样的宏观缺陷,生长晶体时产生芯基本上与晶体生长速率、晶体生长过程中的急剧温度变化以及原材料的纯度有关。     

真空高阻区熔Si单晶中的微缺陷及其少子寿命

通过在Ar气氛及真空环境中进行的高阻区熔Si单晶生长实验,分析了晶体直径、晶体生长环境及晶体生长速率对晶体中微缺陷及少子寿命的影响及产生这种影响的原因.单晶生长实验表明,与在Ar气氛下的单晶生长相比,在真空环境下采用较低的晶体生长速率即可生长出无漩涡缺陷的单晶,而当晶体生长速度较高时,尽管可以消除漩涡,但单晶的少子寿命却有明显的下降.     

大尺寸Nd：YAG晶体生长技术

本文介绍了大尺寸Nd:YAG晶体的生长装置及其温场的温度分布和测量方法;通过晶体生长实验,获得了生长大尺寸晶体的合适温场。用<111>方向的YAG籽晶作种子,中频感应加热提拉法已生长出φ60～65×190mm,重3500g的Nd:YAG晶体,文中指出了生长大尺寸Nd:YAG晶体的技术关键及其解决的途径。     

自动控制晶体直径的采样调节系统研究

在直拉法晶体生长中,通过对直径控制数学模型及热交换平衡机理的研究,本文提出了一种新型的自动控径生长晶体系统——采样串接自动调节系统.该系统利用电子称重技术,测取晶体质量生长速率作为主控信号,以炉膛温度作为付控信号,采取断续调节方式,逐步校正直径偏差.该系统能有效地克服晶体直径对加热功率的响应存在较大纯滞后和较长的热时间常数,在封闭了观察孔的电阻加热法单晶炉中,成功地实现了LN晶体从引晶开始直到生长结束的自动控径生长.     

CF4气氛中生长KMgF3晶体的研究

为了获得高质量的KMgF3晶体,采用提拉法,在CF4气氛中进行了晶体生长.对生长过程中的挥发物和结晶余料进行了物相分析,并测试了晶体红外透射光谱.由测试结果可知,晶体生长过程中的主要挥发物为KF,析晶率较大时的结晶余料中出现MgF2相,红外光谱中未出现OH-的吸收,但COH的吸收比较明显.结果表明,CF4气氛有利于KMgF3晶体生长过程中H2O等氧源的消除,生长过程中有效地抑制KF的挥发并适当地补充KF,是KMgF3晶体生长中不可忽略的问题.     

基于PVT法自发形核生长AlN晶体的研究

根据物理气相传输法(PVT) AlN晶体生长特点及工艺要求,自主设计了AlN晶体生长炉及其配套热场.FEMAG软件热场模拟结果表明,自主设计的晶体生长炉及其配套热场可以达到AlN晶体生长所需坩埚内部温度梯度要求.基于设计的PVT生长炉,开展了在2 250℃生长温度、40 h长晶时间条件下的自发形核生长实验.实验研究结果表明,在该工艺条件下,通过自发形核可生长得到典型长度为3～Smm、直径为2 mm的高质量AlN单晶;AlN晶体的c-plane(0001)生长速率最快,易形成尖锥形晶体结构,不利于晶体的扩径;Raman表征图谱中AlN晶体的E2 (high)半峰宽仅为5.65 cm-1,表明AlN晶体质量非常高;SEM、EDS分析得出晶体内部质量较为均匀,c-plane和m-plane腐蚀形貌特征明显.     

拉晶转速的程控与测量

随着温度自动控制仪表的广泛使用,Nd:YAG、YAP晶体质量有了较大提高.但是,要使整根晶体都保持良好的光学质量仍存在一定的困难.这是由于在引上法生长激光晶体时,晶体转速的稳定直接影响晶体质量.为了保持固—液界面平坦,还需要在拉晶过程中使晶体转速在一定范围内缓慢变化.根据我所的实践,在～90转/分的恒定转速下,Nd:YAG、YAP晶体生长的固—液界面往往经历由凸到平、到凹的变化.而在凸和凹的固—液界面中不能得到光学均匀性良好的晶体.故采用变转速生长,即开始以80～100转/分下晶种,然后逐渐降慢转速,     

外延衬底用CdZnTe晶体进展

文中简要介绍了ＣｄＺｎＴｅ晶体用作ＨｇＣｄＴｅ外延衬底的优点和国内外研究的现状，概括了ＣｄＺｎＴｅ晶体的生长方法及其特状，概括了ＣｄＺｎＴｅ晶体的生长方法及其特点，总结了影响ＣｄＺｎＴｅ晶体生长和晶体质量的因素，提出ＣｄＺｎＴｅ晶体生长中存在的问题和改善晶体质量的措施。     

旋转法下降炉的智能控制

随着我国人工晶体材料工业的飞速发展,急需性能优良、稳定性好、自动化程度高的晶体生长设备。提出了炉室上升坩埚旋转技术,不仅利于提高生长晶体的品质,而且生长设备简单,易于实现自动化控制。采用性能优良的ADμC812微控制芯片进行控制．是晶体生长设备控制方法的有益探索。该设备自动化程度较高,速度运行可靠,维护简单方便,具有推广价值。     

Laser beam controls crystal growth

Synthetic crystals of inorganic materials are often grown by pulling a seed (small single crystal) of the material slowly from the melt. During pulling the crystal is rotated slowly around a vertical axis. With the Czochralsky method, as this is called, it is difficult to control the diameter of the growing crystal, and irregular variations in the diameter generally give rise to imperfections in the crystal structure. The Philips Research Laboratories at Aachen have now evolved a new method in which a laser beam is used to measure and control the diameter of the crystal automatically throughout its growth. This new method can be applied practically independently of crystal material, crucible form, etc. and crystal diameters can be kept constant to within 1 per cent.     

机械振动对直拉法Si单晶生长的影响

机械振动是直拉法单晶生长过程中不可避免的因素,影响单晶的正常生长.从生长机理方面看,传递到熔体的振动会引起熔体内对流的变化,对固-液界面的稳定性造成干扰,从而影响单晶的品质和无位错生长;从操作控制方面而言,熔体的振动会使引晶变得困难,也不利于等晶生长过程中的自动控制,造成了生产周期的相对延长,从而增加了生产成本.分析了实际生产过程中振动的来源及其对单晶生长的影响,并探讨了一些抑制振动的方法来消除这一影响.     

DRF-J45型镓单晶炉的开发与设计

当前镓提纯方法大部分采用电解法,电解法生产出的镓晶体纯度不高,常常形成个别杂质元素超标。为了提高其晶体纯度,需采用晶体提拉法来进一步弥补并提升镓晶体提纯工艺方法。从分析镓单晶炉生长的工艺特点出发,简要介绍镓单晶生长设备的设计思想以及新近开发设计的新型镓单晶炉的机械结构及电气控制系统。     

恒组分提拉单晶炉的设计与研究

晶体生长过程中由于溶质"分凝现象"的存在,会造成生长出来的晶体沿轴向不均匀分布,从而制约了大尺寸、超长、高均匀性晶体的生长。因此,该文设计了晶体自动生长控制系统和料棒自动补充控制系统,以保证晶体生长液面的高度不变,以及棒料添加组分与晶体组分一致,从而克服晶体生长过程中"分凝现象"的影响,也为晶体生长界面形状的稳定性控制奠定了可靠的基础。     

大直径CZ硅单晶的控氧技术

描述了拉晶条件和磁拉法对大直径ＣＺ硅单晶中氧的控制作用，并讨论了近期发展的ＣＣＺ法和ＬＦＣＺ法中与控氧相关的问题。     

采用蒸发法实现KDP单晶柱面扩展

传统的人工生长大尺寸KDP(磷酸二氢钾)单晶过程中，柱面生长很慢，锥面的生长速度较快。实验利用恒温蒸发溶剂的办法，生长出了截面较大的KDP单晶体（8mm×22mm×45mm）。柱面的生长速度较传统的溶液降温法得到了有效的提高，尤其是向下的方向更加明显，这主要是由于液面下降，溶质边界层浓度梯度发生持续变化促使晶体快速生长造成的。对溶液的提纯、预热以及起始温度选择等积累了经验。实验也为后续的晶体生长打下了很好的基础。     

300mm硅单晶的生长技术

讨论了 30 0 mm硅单晶的工艺控制 ,分析了拉晶工艺、热屏及磁场对晶体质量的影响。合理的工艺参数是拉制无位错单晶的前提 ,热屏和磁场的应用有效地控制了晶体的氧含量和微缺陷     

新型激光加热基座生长法生长氧化锆单晶光纤

为了拉制氧化锆单晶光纤,采用一种基于激光加热基座生长法的单晶光纤拉制系统,在原有的激光加热基座生长法生长单晶光纤的基础上,设计出环形聚焦激光加热系统,对其光学系统进行了改进、优化.利用椭球镜的双焦点特性设计光路,在其第一焦点处形成聚焦环形热源,用于熔化晶棒,拉制光纤;通过ZEMAX光学软件对系统进行了光学仿真.结果表明,在光学系统的聚焦点,能形成高质量的环形热源.该系统有着其它激光加热基座生长法的光学系统无法比拟的优点,在拉制氧化锆和其它高温单晶光纤方面有着很好的应用.     

300mm硅单晶的生长技术

讨论了300mm硅单晶的工艺控制,分析了拉晶工艺、热屏及磁场对晶体质量的影响。合理的工艺参数是拉制无位错单晶的前提,热屏和磁场的应用有效地控制了晶体的氧含量和微缺陷。