微下拉晶体光纤生长设备研制及YAG单晶生长

介绍了一种新型单晶生长技术(微下拉:micro-pulling-down),并概述了该方法在Nd∶ YAG单晶光纤生长方面的应用及发展.率先在国内开展了微下拉单晶生长炉的研制工作,填补了该领域的空白.同时,生长了直径3mm,长度100 mm、300 mm的Nd∶ YAG单晶,晶体整体透明、内部无散射点,表现出了良好的单晶性,有望作为激光工作物质使用.     

光学超晶格:从体块到薄膜

光学超晶格是一种基于准相位匹配技术的非线性光学材料。通过铁电畴工程研制出不同微结构的光学超晶格,可以实现高效灵活的非线性频率转换,并对光场进行多维调控。光学超晶格的基质材料,经历了从体块到薄膜的发展,伴随着两种材料体系超晶格制备技术的突破,催生了激光变频技术、非线性光场调控和多功能集成光量子芯片等重要应用。     

基于微机械加工工艺的声子晶体器件

声子晶体是一种周期复合人工超材料.声子晶体具有独有的声学特性-声学禁带,使其在声波控制和传输领域具有极强的应用潜力.利用微机械加工工艺制备的硅基声子晶体器件,可在微机电系统中实现高频弹性波的定向传输和控制,以及对弹性波能量的局域放大.设计了两种基于MEMS工艺的器件,分别用于实现功分器和谐振器的功能.内容覆盖了硅基声子晶体器件的背景、原理、设计、制造和表征等方面.     

微机械构件表面激光诱导化学复合镀纳米C60晶体工艺及性能研究

采用化学镀的方法实现了纳米C60晶体的表面金属化,然后通过激光诱导的方法,在微细构件表面,化学复合镀覆了Ni-P/纳米C60的复合镀层.采用扫描电子显微镜和PLINT高温微动疲劳试验机对镀层的组织形貌和摩擦学性能进行了表征分析,并考察了工艺参数对其的影响,结果表明基于C60的特殊分子结构以及其在摩擦磨损过程中所起的作用,镀层的摩擦系数明显减小,耐磨性能显著提高.     

氟化铅晶体中包裹体的显微观察与分析

本文根据偏光显微镜观察,把存在于立方氟化铅晶体中的包裹体分为三种类型:针状包裹体、板状包裹体和无规则形包裹体.根据EDS成分分析和XRD结构测定,认为针状包裹体的组成为铅的氧化物和氟氧化物,板状包裹体和无规则形包裹体为氟化铅的斜方相.针状包裹体是由于原料中的PbO杂质引起组分过冷而造成氧化铅和氟氧化铅小颗粒的定向排列.如果氧化物杂质含量不是很高,则通过掺入过量脱氧剂、提高固液界面处的温度梯度和降低下降速度,可以比较有效地减少甚至消除晶体中的针状包裹体.     

KDP晶体中包裹体形成机制的探讨

本文介绍了包裹体对KDP晶体质量的影响,并从两个方面探讨了KDP晶体生长过程中包裹体的形成机制.通过分析KDP晶体表面原子结构研究了不同杂质的吸附情况以及杂质对生长台阶的阻碍作用,通过分析晶体生长过程中流体动力学和质量输运条件的变化研究了旋转晶体的流体切应力和表面过饱和度,结果表明吸附杂质对生长台阶的阻碍和表面过饱和度的不均匀造成了生长台阶的弯曲和宏观台阶的形成,导致生长台阶形貌的不稳定是包裹体形成的重要原因.     

用化学气相沉积法制备红外体块晶体ZnS

本文报道了采用化学气相沉积法制备红外ZnS体块晶体的工艺及其性能.并用傅立叶红外光谱仪测试了材料的红外性能,研究了晶体缺陷对材料红外透过率的影响.结果表明:通过优化生长工艺,使反应室的压力在500～1000Pa之间变化,沉积温度控制在550～650℃之间,可以制备出厚度均匀,红外透过率(3-5μm和8～12μm)在70;以上,尺寸达250mm×250mm×15mm高质量的ZnS体块晶体.     

CdSe晶体倍频光学参数及元件加工研究

对红外非线性光学晶体CdSe的倍频光学参数及其元件加工进行了研究.根据非线性光学原理和折射率色散关系,从理论上计算出CdSe晶体的有效非线性系数和倍频元件相位匹配角与基频光波长(5.5～10.0 μm)的调谐特性曲线,从实验上探索到一种通过解理试验和XRD定向测试,快速确定其光轴方向的晶体定向新方法.结果表明,CdSe晶体在Ⅱ类相位匹配条件下的有效非线性系数d_(eff)为d_(15)sinθ,倍频转换效率与方位角无关;在Ⅰ类相位匹配条件下其有效非线性系数d_(eff)恒等于0,无倍频输出.根据理论计算结果,运用定向新方法,针对VUVG法生长出的外观无方向特征的CdSe晶体,经定向切割、研磨和抛光,初步加工出基频波长为9.6 μm的CdSe晶体Ⅱ类相位匹配倍频元件, 尺寸达9.5 mm×9.5 mm×18 mm.     

新型二维晶体MXene的研究进展

MXene是一种新型的二维过渡金属碳化物或碳氮化物,化学式为Mn+1Xn,M代表过渡金属,X代表碳或者氮,n=1、2、3.目前制备的MXene表面均附有官能团,因此也常用Mn+1XnTx来表示其化学式.研究发现,MXene具有良好的导电性、透光性、磁性、低温热电性和能量存储等诸多新颖的性能.本文通过总结MXene结构和性能等方面最新的实验和理论研究成果,分析了该体系目前存在的问题,预测了其可能的应用领域和未来的发展方向.     

抗菌建材关键微纳晶体合成与表征

本文采用水热法合成了层状晶体结构的磷酸锆钠抗菌剂载体,采用TEM、XRD、FTIR对合成的材料进行表征.材料呈微纳米颗粒形貌,结晶度较高,官能团符合磷酸锆钠的特征.通过银粒子负载,并模拟了应用环境下的抗菌测试,发现其具有明显的抑制菌群生长的功效.循环测试发现,经过吸附-抗菌以后的材料官能团没有发生变化,显示了较好的稳定性和循环利用性能.     

用于晶体生长的氮化铝保温材料的研究

在不添加任何添加剂的情况下,采用氮化铝粉体作高温气相法生长氮化铝晶体的保温材料.实验结果表明:氮化铝保温材料具有耐高温、对钨坩埚材料没有损伤、使用寿命长、不易在晶体中引入杂质等优点,是一种优良的高温保温材料.与目前常用的石墨保温材料相比较,氮化铝存在热导率相对较高、在高温过程中会少量升华污染炉腔等缺点,在使用中要采取一定的对策,以消除其不利影响.     

单晶材料的新发展及其对生长技术的挑战

近年来,宽带隙半导体GaN、SiC、ZnO,弛豫铁电体PZNT,热电半导体β-FeSi2,超导体MgB2等功能晶体材料引起了人们的广泛关注.这些材料大多具有非常优异的性能和巨大的应用前景,但生长工业应用的体单晶非常困难.本文从晶体生长技术角度综述了这些晶体的研究进展,结合其物理化学特性探讨了单晶生长中遇到的一些关键问题.通观这些热点单晶材料的研究现状,一方面我们可以把晶体膜的制备技术看作是传统晶体生长技术的延伸,另一方面,膜技术的发展和单晶生长中存在的问题,也是对传统生长工艺的挑战.     

Effect of Ampoule Rotation on Growth of InGaAs Ternary Bulk Crystals from Solution

In_xGa_1-xAs (x = 0.045) ternary bulk crystals were grown on GaAs seeds from an In–Ga–As solution by the temperature-difference method modified to rotate a growth ampoule. The effect of ampoule rotation on the profiles of the composition and the growth rate were investigated. The In compositional profiles were uniform irrespective of the ampoule rotation. On the other hand, the growth rate at the center of the crystal increased from 40 μm/h at 0 rpm to 55 μm/h at 100 rpm. The profile of growth rate changed from concave to convex toward the seed due to the ampoule rotation. Flow patterns and compositional profiles in the solution were simulated by solving four equations: Navier-Stokes, continuity, energy, and solute diffusion. The ampoule rotation enhanced the transportation of As component from the GaAs feed toward the seed at the central region in the solution. This led to the increase of the growth rate.     

The Nature of As-related Defects in Semi-Insulating GaAs Bulk Crystals

The behaviour of As-related defects in SI (semi-insulating) GaAs are studied from the viewpoint of the origination of As-related precipitates, generation and evolution of EL2 during postgrowth and the possible defect interactions involved EL2 variation under As overpressure annealing. The precipitates were identified as elemental As and As-rich GaAs polycrystalline grains and their features depend on the growth process. A defect interaction model has been proposed on the generation/annihilation of EL2 assigned as As_Ga V_As V_Ga complex respect to non-stoichiometry such as As_i V_Ga and V_As.     

制作压电器件氧化锌单晶的评述

氧化锌材料制作压电器件已经有很长的研究历史,自从Robert F.Service在1997年报道氧化锌可以在短波长范围实现蓝光输出后,氧化锌单晶在质量和体积方面取得了很大的研究进展。通过对比分析20世纪60年代以来氧化锌单晶压电特性的研究结果,指出迄今为止制作压电器件的氧化锌单晶仍然需要继续优化。     

新型具有无序结构的激光晶体材料研究

本文简要介绍了具有无序结构的双金属、三金属的钼酸盐和钨酸盐晶体的结构特征、光谱特性,讨论了无序晶体结构对激光晶体的谱线均匀展宽的影响。综合无序结构的双金属、三金属的钼酸盐和钨酸盐晶体的光谱特性,相信它们可以成为一类LD泵浦的全固态激光晶体材料。     

用化学气相沉积(CVD)法制备硫化锌(ZnS)体块材料中晶体缺陷和生长工艺的研究

本文报道了用化学气相沉积(CVD)法制备高质量红外光学体块材料硫化锌(ZnS)的制备工艺,研究了晶体缺陷对其光学性能的影响.XRD,XEM及IR表明,采用优化的沉积工艺和热等静压后处理,减少晶体中杂质、微孔、六方结构ZnS及Zn-H键的形成,使生长的CVD ZnS具有高的红外透过率,提高了材料的光学品质.     

KDP晶体体缺陷和损伤的观测方法研究

采用激光散射诊断法和显微镜相衬法对磷酸二氢钾(KH2PO4、KDP)晶体中的缺陷和损伤进行观测,发现散射法可以对晶体中的缺陷和损伤进行灵敏观测,并可以即时判断损伤;而显微镜相衬法可以对损伤形貌清晰观测,两种方法结合使用可以更好地观测晶体的缺陷和损伤并有助于了解晶体损伤的机理.