碲锌镉晶体VGF法生长温场的梯度区高度设计研究北大核心CSCD

本文对不同梯度区高度的VGF法温场生长碲锌镉(CdZnTe)晶体过程进行了稳态和非稳态仿真模拟分析。研究发现,晶体生长等径初期界面凸度随着梯度区高度的增加而减小;等径末期界面凸度受梯度区高度的影响不大;界面的凸度与固液界面温度梯度变化率正相关。非稳态模拟结果显示,现有变温条件下,晶体生长过程中固液界面凸度存在先增大后减小的趋势,趋势转变点接近梯度区高度中点;界面形状的变化趋势受固液界面上生长速度分布直接影响;对比而言,10 cm高的梯度区更容易实现前中期固液界面凸界面的获得,利于形成高单晶率CdZnTe晶体。     

Zn:Ce:Fe:LiNbO_3晶体的光折变异常温度特性

在LiNbO3(LN)中掺入摩尔分数为2%的Zn,质量分数(下同)为0.1%的Ce和0.03%的Fe,采用提拉法生长具有不同摩尔比n(Li)/n(Nb)=0.94、1.10、1.25、1.40的Zn:Ce:Fe:LiNbO3晶体。采用二波耦合光路测试晶体的指数增益系数,利用四波混频光路测试晶体的位相共轭性能。随着n(Li)/n(Nb)增加,Zn:Ce:Fe:LiNbO3晶体指数增益系数和响应速率增加,位相共轭反射率增加。研究Zn:Ce:Fe:LiNbO3晶体光折变温度效应时发现:在55、70℃和110℃,在指数增益系数(Γ)–温度(T)曲线和位相共轭反射率(R)–T曲线上出现峰值,即晶体的指数增益系数和位相共轭反射率增加。采用结构相变解释了Zn:Ce:Fe:LiNbO3晶体的异常温度特性。     

PBN坩埚生长碲锌镉单晶的性能与缺陷研究

采用垂直布里奇曼法,利用热解氮化硼(PBN)坩埚生长碲锌镉单晶(CdZnTe),并对晶体进行定向、切割与磨抛制成(111)面碲锌镉晶片。采用傅里叶红外透过光谱仪、红外透射显微镜、金相显微镜、X射线形貌仪、X射线衍射仪和X射线双晶衍射仪等仪器系统地检测和研究了碲锌镉晶体的性能与缺陷。研究发现:相比于石英坩埚,采用PBN坩埚生长的碲锌镉晶体单晶率和出片率均大幅增加,孪晶、小角晶界和位错密度明显减少。     

碲锌镉晶体中夹杂问题的实验研究

采用红外透射显微镜检测和研究了热解氮化硼(PBN)坩埚生长碲锌镉晶体(CdZnTe)中的缺陷—夹杂,并对夹杂的影响因素进行了分析。研究发现:不同原料的化学配比、自由空间体积、饱和蒸汽压、晶体生长温场对晶体中夹杂的种类、形状、密度和尺寸都存在着影响,通过一系列工艺的改进可以获得夹杂合格的碲锌镉晶体。     

垂直布里奇曼法生长碲锌镉晶体的工艺条件优化

分析了利用垂直布里奇曼法生长碲锌镉晶体的工艺条件,如坩埚的材质和形状、炉体温场、固液界面形状、生长速率以及采用籽晶等生长条件对晶体单晶率和质量的影响,并提出了优化垂直布里奇曼法生长CdZnTe晶体的条件。     

碲锌镉籽晶定向熔接技术研究

应用CdZnTe晶体作为衬底材料时,其晶向非常关键。CdZnTe晶体籽晶引晶定向生长技术能够有效提高晶体利用率。但是,受碲锌镉晶体生长方法限制,CdZnTe籽晶引晶技术成功率并不高。本文即通过一系列实验研究了籽晶熔接过程升温方式以及籽晶晶向对碲锌镉籽晶熔接成功率的影响,并确定了升温方式是籽晶熔接的关键工艺所在。后续籽晶引晶生长晶向能否持续与籽晶选择晶向有关。通过显著提升初始熔体过热度可以促进<111>籽晶引晶晶向的保持。     

CdZnTe衬底的退火改性技术研究北大核心CSCD

针对高性能碲镉汞红外探测器对碲锌镉(CdZnTe)衬底质量需求的不断提升,采用高温-真空退火方式,对碲锌镉衬底进行退火改性研究。结果发现:碲锌镉衬底的红外透过率得到明显地改善,在红外波段(2.5~25μm)均达到60%以上;晶片中的第二相夹杂得到极大地改善,可实现无大于1μm的第二相夹杂,即可实现红外显微镜下夹杂不可见;Zn组分分布均匀性得到极大地改善,通过退火分压的调节,可实现衬底中Zn组分可调和Zn值的组分均匀分布,其中Zn组分可控制在0.044~0.051范围内,成分标准偏差可控制在0.001以下,衬底的组分可控和均匀分布为大面阵碲镉汞红外探测器的质量提升奠定了坚实的材料基础。     

磷化硅镉晶体光学参量振荡角度调谐范围分析

理论计算了泵浦波长1.064μm、1.55μm、1.98μm、2.05μm 和2.50μm 下,CSP 晶体Ⅰ类和Ⅱ类两种匹配方式的角度调谐曲线。分析了 CSP 晶体在不同泵浦波长光学参量振荡下,激光输出波长与相位匹配角之间的对应关系。研究表明：（1）波长1.064μm 泵浦时,CSP晶体Ⅰ类匹配可实现6.0～6.5μm 波长激光输出,角度调谐范围为79.6°～90.0°;（2）波长1.55μm、1.98μm、2.05μm 和2.50μm 泵浦时,CSP 晶体均可实现波长3.0～5.0μm和6.0～9.0μm 激光输出。     

近化学计量比Fe:Mg:LiNbO_3晶体生长与其存储性能

在LiNbO3(LN)中分别掺入0.5%(摩尔分数,下同),1%和2% MgO,0.03%(质量分数)Fe2O3,配料中n(Li)/n(Nb)=1.38,采用顶部籽晶溶液生长法生长近化学计量比Fe:Mg:LiNbO3(near-stoichiometric Fe:Mg:LiNbO3,Fe:Mg:SLN)晶体。测试了晶体的红外光谱、抗光损伤能力和存储性能。结果表明:Fe:2%Mg:LN晶体的OH-吸收峰移到3535cm-1,抗光损伤能力比Fe:LN提高3个数量级。Fe:0.5%Mg:LN晶体的灵敏度、动态范围和抗光损伤能力比Fe:LN晶体分别高2.5倍,2倍和1个数量级。以Fe:2%Mg:LN晶体和Fe:LN晶体分别作为存储介质,进行大容量存储实验。在一个公共体积内实现1200幅体全息图的存储。Fe:2%Mg:LN晶体的存储质量优于Fe:LN晶体。     

近化学计量比高掺铁铌酸锂晶体的红光全息存储性能

采用提拉法生长了掺质量分数分别为0.01%,0.05%和0.10%Fe2O3的近化学计量比掺铁铌酸锂晶体(near stochiometric Fe:LiNbO3,Fe:NSLN)。采用633nm波长的激光作为光源,利用二波耦合实验和光斑畸变法研究了晶体的红光全息性能。结果显示:当铁含量小于0.05%时,随着铁含量的增加,晶体的写入时间和擦除时间变短,灵敏度增加,动态范围增大,最大衍射效率增强,抗光损伤能力降低。但当铁含量为0.10%时,最大衍射效率减小,抗光损伤能力急剧降低。结合晶体的结构缺陷模型对此现象进行了解释。