优质大尺寸金绿宝石(Cr3+:BeAl2O4)可调谐激光晶体的生长

应用改进工艺的提拉(CZ)法技术,采用合适的化学组分配比和二次化料过程,选用约60℃的固液界面温度梯度与1mm/h生长速度等工艺参量,成功地生长出了Cr3 离子掺杂、无气泡、无云层和核心、长度与厚度约110×25mm的紫翠色Cr3 :BeAl2O4晶体。测定了晶体的吸收光谱,根据获得的吸收光谱与晶体分裂场理论,计算了Cr3 的八面体晶格场参数Dq=1764cm-1以及Racah参数B=608cm-1。晶体样品加工成6(60、80)mm的激光棒,并实现了激光的输出。     

大尺寸掺钛蓝宝石激光晶体的研究进展

简述了掺钛蓝宝石(Ti:Al2O3)晶体在飞秒超快高功率激光方面的应用发展状况,指出生长大尺寸高质量掺钛蓝宝石晶体是发展高功率激光系统的关键.总结了国内外掺钛蓝宝石晶体的生长方法,比较了不同生长方法的优缺点.提出了今后发展大尺寸优质钛宝石的方向.     

TGG晶体偏心生长研究

目前高功率全固态激光器急需使用大尺寸、高质量的铽镓石榴石晶体(Tb3Ga5O12,TGG)。采用提拉法生长(111)方向TGG晶体时,极易发生偏心生长,影响晶体质量与使用效率。针对偏心生长,通过分析TGG晶体组分挥发和熔体特性,解释了其形成机理,并提出了相应的解决方法,最后成功生长出外观完整(44 mm×70mm)的TGG晶体。通过对比圆柱状和螺旋状晶体透过率的不同,进一步解释了偏心生长的原因。     

绿宝石激光晶体的主折射率及其温度系数的精确测量

报道了用自准直法在 0 4 88μm ,0 5 3975 μm ,1 0 795 μm和 1 34 14μm激光波长上测量了含Cr3 + 离子浓度为 1 0 1at . %的Cr3 + ∶Be3 Al2 Si6O18晶体的主折射率及其温度系数 ,得到了该晶体的Sellmeier方程 ,用此结果反算了该晶体在上述 4种波长下不同温度的折射率 ,误差小于 1 0 9× 10 -4 ,最后对测量误差进行了讨论。     

离子注入及退火对GaAs/Si晶体完整性影响的研究

本文用4.2MeV ~7Li离子卢瑟福背散射沟道技术研究了Si上外延GaAs膜在MeV Si离子注入及红外瞬态退火后的再生长过程。实验表明,离子注入可使GaAs外延膜内形成一无序网络,当注入剂量低于某一阈值时,850℃,15秒退火后,损伤区可完全再结晶,再结晶后的GaAs层的晶体质量特别在界面区有很大的改善;当剂量超过该阈值时,出现部分再结晶。激光Raman实验也表明,经过处理后的GaAs层Raman谱TO/LO声子的比率比原生长的样品有很大的降低。     

ECR-PEMOCVD生长GaN RHEED图像研究

通过在自制的电子回旋共振等离子体增强金属有机物化学气相沉积 (ECR -PEMOCVD)系统上装配反射高能电子衍射仪 (RHEED) ,对外延GaN生长过程进行原位监测。通过分析研究RHEED图像确定衬底清洗、氮化、缓冲层生长、外延层生长的合适条件     

提拉法生长大尺寸Nd:YLF晶体的研究

采用熔体提拉法生长大尺寸Nd:YLF晶体.通过大量实验,建立了合理的温场和生长工艺.在晶体生长的全过程中.有效地防止了水和氧的污染.生长出直径φ25 mm～φ30 mm,等径长度为100mm～120 mm的Nd:YLF晶体毛坯,选切出φ10mm×100mm的Nd:YLF激光棒.晶体光学均匀性较好,无裂纹、气泡和夹杂物.     

热退火γ-Al2O3/Si异质结构薄膜质量改进

采用高真空MOCVD外延技术,利用TMA(Al(CH3)3)和O2作为反应源,在Si(100)衬底上外延生长γ-Al2O3绝缘膜形成γ-Al2O3/Si异质结构材料.同时,引入外延后退火工艺以便改善γ-Al2O3薄膜的晶体质量及电学性能.测试结果表明,通过在O2常压下的退火工艺可以有效地消除γ-Al2O3外延层的残余热应力及孪晶缺陷,改善外延层的晶体质量,同时可以提高MOS电容的抗击穿能力,降低漏电电流.     

Decarbonization and Decolorization of Large Sapphire Crystals Grown by the Temperature Gradient Technique

温度梯度法(temperature gradient technique,TGT)生长的Al2O3晶体因石墨发热体在高温时的挥发和原料中过渡性金属离子的存在,在不同部位呈现不同颜色,一般上部为浅红色,尾部为浅黄绿色.将TGT法生长的Al2O3晶体(φ110×80mm3)依次经过高温氧化气氛、高温还原气氛脱碳、去色退火实验,即"两步法"退火实验,晶体变成无色、透明.经测试,Al2O3晶体的完整性、光学透过率和光学均匀性均有显著提高.     

光热偏转技术测量蓝宝石激光手术刀头温度分布

利用光热偏转技术测量了连续YAG激光的蓝宝石手术刀头的横向温度分布和纵向温度衰减长度。其分布曲线与用CCD器件测量的光强分布具有很好的一致性。     

Machine Learning Application for Prediction of Sapphire Crystals Defects

We investigate the impact of different numbers of positive and negative examples on machine learning for sapphire crystals defects prediction. We obtain the models of crystal growth parameters influence on the sapphire crystal growth. For example, these models allow predicting the defects that occur due to local overcooling of crucible walls in the thermal node leading to the accelerated crystal growth. We also develop the prediction models for obtaining the crystal weight, blocks, cracks, bubbles formation, and total defect characteristics. The models were trained on all data sets and later tested for generalization on testing sets, which did not overlap the training set. During training and testing, we find the recall and precision of prediction, and analyze the correlation among the features. The results have shown that the precision of the neural network method for predicting defects formed by local overcooling of the crucible reached 0.94.     

钛宝石中子辐照色心的研究

研究了中子辐照下钛宝石单晶体缺陷的形成及光学性能的变化。对温度梯度法(TGT)生长的钛宝石晶体进行中子辐照,中子能量为1.5MeV,剂量为4.32×1016neutrons/cm2。辐照后194nm吸收峰强度增加,268nm吸收峰强度则降低。荧光谱检测中发现辐照使得420nm荧光峰强度明显降低,荧光峰位置也蓝移至414nm处。分析表明辐照使得钛宝石晶体内形成F+缺陷,同时Ti4+离子则转化成Ti3+离子。辐照后的钛宝石在247℃处有热释光TL出现,通过初始上升法计算出其陷阱深度为0.63eV。该热释光的产生与辐照形成的色心有关,但由于钛离子的猝灭效应使得钛宝石的热释光强度较低。     

大尺寸氟化物晶体的坩埚下降法生长研究

采用坩埚下降法,在自制的真空炉内石墨坩埚中生长了大尺寸LiF、CaF2 和LaF3 晶体。生长前,在水平电阻炉内对市售的氟化物原料进行了氟化处理,合成了稳定的无水氟化物多晶料。通过优化生长参数,如适当的炉温分布、合适的晶种以及缓慢的降温速率,成功地生长出尺寸分别为<110mm×50mm、<200mm×45mm和<50mm×50mm的LiF、CaF2 和LaF3 晶体。     

蓝宝石光纤高温Fabry-Perot传感器综述

蓝宝石为晶体材料,其熔点为2045℃,具有高强度、高耐热性、高抗腐蚀性等良好的高温物理化学性能。单晶蓝宝石光纤可以在高于1000℃的超高温下传输光信号,基于其制作的蓝宝石光纤法布里-珀罗(Fabry-Perot,F-P)传感器耐超高温、本征安全,适用于危险、恶劣的环境中,近年来,得到广泛研究,已研制出用于超高温环境的蓝宝石光纤温度、压力、振动传感器。文章综述了蓝宝石光纤F-P传感器的研究进展,介绍了课题组在蓝宝石光纤传感技术方面的研究成果,最后对传感器的研制提出了改进建议。     

Growth and Characterizations of GaN-Based LEDs Grown on Wet-Etched Stripe-Patterned Sapphire Substrates

The material and electrical properties of GaN-based light-emitting diodes (LEDs) grown on wet-etched stripe-patterned substrates were investigated. Footprint-like patterns, located directly above the inclined groove sidewalls, were found on the as-grown LED surface. Cross-sectional transmission electron microscopy (TEM) showed that ‘tumor’-like structures with poor crystal quality were initiated on the inclined sidewalls, seeding dislocation bundles in the subsequently grown crystal. The high dislocation density slowed down the growth above the inclined sidewall, resulting in the uneven morphology. The fabricated devices showed over 30% enhancement in light output power as a result of improvements in both internal and extraction efficiencies.     

激光兰宝石手术刀头温度分布特性的研究

利用光热偏转技术研究了用于连续YAG激光治疗器的接触式兰宝石手术刀头的横向温度分布和纵向温度分布。并用CCD列阵测量了其横向和纵向光强分布,其温度分布和光强分布具有很好的对应关系。     

高温传输和传感器用的蓝宝石光纤

介绍了美国费城Drexel大学研究出来的多晶氧化铝包层蓝宝石光纤的两种制造方法。该种光纤可用于高温场合，如红外光的传输和高温传感器。     

蓝宝石光纤高温光学特性研究

蓝宝石光纤物理化学性能稳定,熔点高（超过2000℃）,在0.3-4.0μm波段范围内透光性好,具有光波导的特点,在高温光纤传感和近红外传感等领域有很好的应用前景.实验从蓝宝石光纤在高温环境下（大于1000℃）的光学稳定性、光纤的自辐射、塑性弯曲对出射光信号的影响3个方面进行研究,结果表明,蓝宝石光纤在高温下的光学传输损耗随时间增加,温度测量精度由信号的稳定性和光纤自辐射决定,而蓝宝石光纤的塑性弯曲引起的信号额外损耗比较小,在900 nm处小于0.1dB.光纤表面在高温下的永久损伤是产生这些性能劣变的主要原因,损伤的主要机制为外部杂质在高温下与光纤表面的相互作用.为了保护蓝宝石光纤传感头在高温下的稳定工作,有必要在光纤表面制作保护层和采用合适的保护套.