直拉法晶体生长采样调节自动控径系统

直拉法晶体生长的自动控径方法,国内外已有不少报导。熔体称量法是常用的一种。有关文献指出,晶体直径对单晶炉加热功率的响应,存在着不可忽略的死区纯滞后和较长的热时间常数,这在电阻加热单晶炉及大型单晶炉中尤为严重。而目前的自动控径系统多属简单回路调节系统或前馈调节系统,长出的晶体虽然宏观等径,显微生长速率却发生较大的起伏。我们根据等径控制的实质问题在于控制晶体显微生长速率的理论,建立了采样串接调节系统,有效地克服了单晶炉的纯     

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.     

单晶炉保温与热屏优化的数值模拟与改造

改进CG6000型单晶炉的热场,增加下保温碳毡和上保温罩,改一段式导流筒为三段式导流筒。通过CGsim模拟软件的晶体生长模拟,对比了改进前与改进后的热场,模拟分析指出改进后热场加热功率降低,熔体温场改善,晶体﹑熔体轴向的温度梯度均升高,拉晶速率提升。通过单晶生长实验,验证了热场功率的降低和等径拉速的提高,改善在等径生长的后期更为明显。     

JGD提拉单晶炉晶体模型的数字化

中国电科芯片研究院生产的JGD提拉单晶炉是一种上称重自动直径控制激光单晶炉,它实现了提拉法晶体全自动智能生长控制。利用JGD提拉单晶炉控制软件建立提拉法晶体数学模型,晶体生长全程以数学模型为标准,以晶体质量为控制量进行实时闭环反馈控制。该软件建立的晶体数学模型有四段式晶体数学模型和任意多段晶体数学模型两种形式。在设计放肩段时,四段式晶体数学模型充分体现了晶体籽晶段与放肩段、等径段三位一体平滑过渡的理念;而任意多段晶体数学模型在曲线设计上更加灵活多样,晶体数学模型设计更便捷。JGD提拉单晶炉控制软件晶体数学模型被广泛用于多种晶体生长过程,如InSb、YAG 等晶体。晶体外形控制良好、品质优良。     

基于掺杂粉末直拉棒工艺掺镱光子晶体光纤激光特性

采用掺杂粉末直拉棒工艺制备了一种小芯径的掺镱光子晶体光纤。以此光纤为增益介质,抽运波长为976 nm,实现了波长为1045 nm激光连续输出。并研究了抽运功率与光纤长度对激光性能的影响。受限于光纤的小芯径尺寸,该光纤激光器系统激光输出功率最大仅为0.42 W,激光斜率效率仅为33%。实验结果表明,利用掺杂石英粉末直拉棒工艺制备的掺镱光子晶体光纤有望应用于高功率光纤激光器的研制。     

中频感应加热法电子秤称重自动控径生长Nd:YAP激光晶体

本文在石墨电阻加热法电子秤称重自动控径生长YAP晶体基础上,进一步研究了中频感应加热条件下的自动控径技术。实现了自动升温、放肩、等径、收尾和程序降温。长出了直径20±1毫米,长150毫米,径差≤±1％的透明单晶。其光学质量和激光性能不劣于用温控或人工精心控制生长的晶体,而比电阻加热生长的晶体质量要好得多。文中还介绍了中频感应法生长YAP晶体的简便温场设计。     

电子秤称重法YAG晶体等径生长的自动控制

本文叙述了利用电子称重技术生长激光晶体等径自动控制系统,生长出掺钕的钇铝石榴石单晶,晶体的直径为20～25毫米,等径长度为70～90毫米,局部径差小于±0.1毫米,全径差小于±0.3毫米。     

在大浮秤上提高电器控制灵敏度的研究

本文简要地介绍了采用下称重浮秤法控制晶体自动生长的大型单晶炉在电器控制方面怎样调整P、I、D参数;选择桥臂比;确定半导体应变片的工作点;以确保生长出功率条纹不明显的大单晶。     

用静态升华法生长HgI_2大单晶体及其性质的观测

本文报道了用改进了的静态升华法生长大尺寸优质HgI_2单晶,并对晶体的完整性进行了观测,测量了晶体的透过率和光电特性.实验结果表明,采用这种方法生长HgI_2单晶,设备简单,便于控制成核和生长条件,有利于获得低位错密度大单晶体,是一种行之有效的方法.     

浮秤法控制铌酸锂晶体等径生长

设计和制造了一种浮秤装置,它利用差重模式法,能够自动控制LiNbO_3单晶等径生长 而且灵敏度高,稳定可靠,炉温浮动可控制在±0.25℃以内.减轻了劳动强度,节省了人力.能控制直径φ35—40毫米,长120毫光以上,等径度不超过1%(最高可达0.22%),重量在700克以上的单晶.经测定物理性能和电性能比人工控制的晶体有所提高.     

用于半导体激光器冷却囚禁原子的声光晶体驱动器及其性能测量

为满足半导体激光器应用于激光冷却囚禁原子的需要,本文设计了输出功率和频率可由外部信号控制的声光晶体驱动器,其输出功率可由0W变至2W,频率由54MHz变至120MHz.提出了F-P腔和声光晶体双通过装置联用来测量其频率动态特性的一种方法,对驱动器的频率和功率动态性能进行了测量.     

激光材料LiNdP4O12晶体的缺陷观察

LiNdP4O12是一种高浓度Nd的固体激光晶体。激光晶体要求高度的晶体完整性,因为阈值泵浦功率和激光输出功率是与晶体中的传播损失密切相关的。日本电信电话公社武藏野电气通讯研究所采用顶籽提拉技术,在有助熔剂的溶液里生长LNP单晶。最近确定了生长直径为20毫米,长度40毫米的透明单晶的条件,并弄清楚了LNP晶体的缺陷是微观气泡状的包裹物和位错。     

绿光输出达85W的全固态绿光激光器谐振腔研究

报道了对平均功率达85 W的高功率、高稳定性全固态绿光激光器谐振腔特性的研究,将高平均功率运转条件下的KTP倍频晶体的热透镜效应等效为一个薄透镜,利用ABCD传输矩阵,通过图解方法定性地讨论了KTP晶体的热透镜效应对谐振腔的稳定性和腔内激光模式的巨大影响,理论分析表明适当大小的倍频晶体热透镜焦距不但可以有效地补偿Nd:YAG棒的热透镜效应,而且对增大激光介质中的模体积和在倍频晶体处提高功率密度都有积极作用.实验中采用了80个20 W的高功率半导体激光器侧面抽运的单Nd:YAG棒、两个声光Q开关、高效平-凹谐振腔结构、对大尺寸KTP晶体进行角度偏离法补偿相位失配等技术,并通过对KTP晶体采取适当的冷却方式,最终实现了高功率内腔倍频激光器的高稳定性运转;在抽运功率约为1080 W时,实现了重复频率为20.4kHz,脉冲宽度230 ns,输出功率达85 W的高功率、高重复频率绿光(532 nm)输出,不稳定性仅为士1.03%.     

电子工业部第十一研究所1983年部分科研报告摘要

激光晶体ф25～30mm优质Nd:YAG 单晶生长技术研究姜腾雨(执笔) 本文介绍生长较大尺寸优质Nd:YAG单晶所需温场的研究结果,并据此确立液面附近两侧温度梯度。带有后热器的加热装置配以合适的生长参数可长出ф32.5～35×100mm的Nd:YAG单晶,经光学检查可选切出ф9×75mm的干涉条纹≤0.5 条/in,消光比30.2dB的无散射颗粒的激光棒。本文还介绍了实现平界面生长Nd:YAG单晶的实验结果和生长较大尺寸Nd:YAG晶     

无籽晶Pb_(1-x)Sn_xTe大单晶生长的研究

用升华法在密封安瓿的石英表面长成了Pb_(1-x)Sn_xTe(x～0.20)大单晶。利用初始次临界过冷,使单晶籽晶在原位置上接近平衡的条件下成核,从而可以快速长成优质单晶。未经处理装料中的游离成分对缺陷浓度,即:。夹裹物、孔洞、位错和低角晶界影响很大。退火装料中的过量Te(δ～0.01克分子％)对由汽-固机理成核是必要的,在适当的热条件下就能生成优质单晶。这种晶体的表观生长速率在所研究的整个过冷范围内(O≤△T≤25℃)与△T呈线性关系,且装料偏离化学配比对它影响很大。发现生长取向对总的生长速率影响不明显。本文还对晶体特性和晶体生长中可能存在的驱动力作了定性讨论。     

密闭式热场下<111>晶向Si单晶高晶转生长研究

在Kayex CG6000单晶炉上采用优化的350 mm密闭式热场,在23~25 r/min高晶转下用直拉法拉制出了Φ76.2~125 mm、n型高阻<111>晶向Si单晶,单晶的外形和径向电阻率均匀性良好。对<111>晶向Si单晶在高晶转下生长容易出现扭曲变形、棱面较宽现象的原因进行了分析。通过添加热屏,加强热场的保温和热屏的隔热作用,及缩小等径生长阶段熔Si液面与热屏间的距离,提高了晶体结晶前沿的温度梯度。从而避免了<111>晶向Si单晶的扭曲变形,减小了单晶棱面宽度,同时有利于消除晶体的漩涡缺陷。     

电学法测量晶体管有效沟长沟宽初探

本文分析了用直流测量法提取MOS晶体管的有效沟长、有效沟宽的基本原理与方法，制作一组W相同，L不同；L相同，W不同的MOS晶体管，进行△L、△W的提取，误差控制在0．05μm。     

基于脉冲管制冷机的低温Tm…YAG激光器

研究了一种低温条件下(120K以下)运行的光纤耦合激光二极管(LD)端面抽运的Tm…YAG激光器。LD中心波长为785nm(15℃),光纤芯径为400μm,数值孔径为0.22。Tm…YAG晶体尺寸3mm×3mm×8mm,Tm3+掺杂原子数分数为3%。采用一种新型小型脉冲管制冷机制冷,具有冷端无振动、结构简单、寿命长的优点。将制冷机冷头与包裹晶体的紫铜热沉连接以冷却晶体,并置于真空环境中,防止结霜现象的发生。通过控制晶体温度,得到了激光器在80~290K温区内,阈值功率和输出功率随工作温度的变化关系。在晶体温度为80K,抽运功率为9W时,得到功率为3.78W的2.013μm连续激光输出,光光效率为42%,斜率效率为44.9%。     

100 mm直径低位错密度InSb单晶生长研究

InSb是一种重要的中波红外探测器材料。为了满足更大规模、更高质量红外焦平面探测器的发展要求,对100 mm直径低位错密度InSb单晶的生长进行了研究。通过改良生长方法、优化籽晶、改进缩颈工艺、优化热场,最终获得位错密度小于等于100 cm-2、直径大于等于100 mm的大尺寸低位错密度InSb晶体。晶体沿晶棒从头到尾部的位错密度分布均匀,可用率高,能够满足大规模高质量红外焦平面探测器的使用需求。     

用激光生长单晶

西德巴特耳研究所研究了一种生长某些重要电-光晶体的方法。在此方法中,垂直安置的铌酸钡锶棒由二氧化碳激光器加热,使熔融区沿棒慢慢地扩张。表面张力使熔融的材料留在棒内。在熔融区以上和以下的两部分则以相反方向转动,以使晶体很好地混合。熔融区的通过使棒转变为单晶。过程进行的速度为每小时1~2厘米,制成直径为6~10毫米的棒没有什么困难。整根棒都包含在温度为135 ℃的炉内,以防止产生过大的径向温度梯度。由此法生长的晶体的质量有很大的提高。据称,仅在熔融区两次通过棒后就能得到很透明的良好光学性质的晶体。