Cr3+掺杂对快速生长KDP晶体的生长习性和光学性能的影响

采用快速法生长了掺杂不同Cr3+浓度的KDP晶体,测试了KDP晶体(100)面在不同Cr3+掺杂浓度下的生长速度及死区,表征了Cr3+掺杂的KDP晶体的Cr3+元素分布、透过光谱、散射颗粒分布和光损伤阈值.实验表明Cr3+易吸附在晶体(100)面,从而增大了(100)生长死区,并降低了(100)面生长速度.Cr3+使快...     

大尺寸KDP晶体生长开裂的尺度效应分析

在人工生长大尺寸KDP(磷酸二氢钾,KH2PO4)晶体过程中晶体会发生开裂现象,尤其是晶体生长到400mm左右时晶帽下端容易出现裂纹.为了研究KDP晶体的生长过程中的开裂机制,采用有限元方法模拟该晶体的生长过程,重点分析了晶体在不同生长尺寸的应力场分布规律,结果表明生长过程中晶体内部应力分布存在明显的尺度效应.当KDP晶体生长达到400mm时,晶帽下部受力逐渐由受压状态转变为受拉状态,根据KDP晶体材料抗拉不抗压的性质,此时开裂的机率增大.这一发现为下一步深入研究晶体生长开裂的损伤力学机制和寻找KDP晶体生长中的防裂措施奠定了基础.     

钛酸钡半导体陶瓷的低温介电特性

在80—320K温度范围内,研究了两种组份BaTiO_3半导体陶瓷的介电特性,发现其介电常数温度曲线不再明显有反映不同铁电相变的两个介电峰,但介电常数实部和虚部的极大值位置分别与mm2—3m和4mm—mm2铁电相变的温度有关。这可能是由于其铁电相变高度弥散、mm2—3m铁电相变温度与Sr~(2-)的取代量基本无关以及4mm相出现PTCR效应的结果。     

Al~(3+)杂质对KDP晶体光学质量影响的研究

用传统降温法和快速生长法生长了Al3+离子掺杂的磷酸二氢钾(KDP)晶体,并对掺杂的KDP晶体的光学质量进行了测试和分析。实验表明,Al3+掺杂对KDP晶体的透光率没有明显的影响,但会使晶体的光散射加剧,光学均匀性和激光损伤阈值下降。     

温度不均匀引起KDP晶体开裂的实验与模拟

KDP(KH_2PO_4)晶体内部温度不均匀可能导致其开裂。采用降温实验和有限元计算研究了直径为30~40 mm的KDP晶体内部温度分布、应力与开裂的关系。结果表明:晶体开裂发生在降温早期(10~150 s),晶体主裂纹平行于(100)面或(001)面,表面裂纹遍布于晶体的多个表面,高宽比大的晶体更倾向于产生(001)面裂纹。模拟发现,当晶体内温差超过4℃时,其内部最大热应力接近晶体断裂强度,晶体有开裂的可能。4个晶体样品开裂时刻的应力分别为4.76、5.36、7.69、5.74 MPa,与断裂强度6.67 MPa相当;应力最大值出现在晶体底面棱中点或柱面棱中点,与晶体实际开裂的起始点一致。     

KDP晶体包裹体的拉曼光谱研究

激光显微拉曼光谱对KDP晶体包裹体研究发现,相邻锥扇界附近的球形溶液包裹体串只有水溶液,而柱面扩展包藏和含高密度散射颗粒的KDP晶体都存在CO₂和H₂S等杂质分子.我们推断,柱、锥面包裹体成分的不同与晶体不同面的生长特征有关,CO₂等杂质气体分子的存在是柱面包裹体和散射颗粒形成的原因之一.     

硫酸盐掺杂导致KDP晶体开裂的研究

采用传统降温法生长了掺杂不同浓度的SO42-离子KDP晶体,研究分析了晶体的宏观缺陷及开裂形式,从晶体生长角度初步分析了硫酸盐掺杂导致KDP晶体开裂的主要原因。实验表明,随着SO42-离子掺杂浓度的增大,KDP晶体的主要开裂形式是垂直于生长层{101}面的裂纹;晶体中裂纹存在的区域都分布有大量层层平行于生长层的母液包藏。随着SO42-离子掺杂浓度的进一步增大,晶体内包藏呈云雾状分布,裂纹不规则,晶体质量严重下降,透明度降低。     

六偏磷酸盐对KDP晶体快速生长及光学性能的影响研究

在掺杂不同浓度的六偏磷酸盐溶液中,利用"点籽晶"快速生长法生长了KDP晶体,生长速度约20 mm/d。研究了六偏磷酸盐对快速生长的KDP晶体的生长及光学性能的影响,并与传统慢速生长的晶体进行了对比。实验表明,溶液中掺杂少量六偏磷酸盐就会显著降低生长溶液的稳定性,抑制晶体的生长,生长的晶体容易出现包藏、添晶、粉碎性裂纹等缺陷;生长的晶体光学质量也明显下降,例如晶体内部的光散射加重,激光损伤阈值降低;相比传统生长法生长的晶体,同等浓度的六偏磷酸盐对"点籽晶"快速生长法生长的晶体影响更为严重。结合KDP的晶体结构和六偏磷酸盐的分子特点,对其影响机理进行了讨论。     

氘含量对K(H1-xDx)2PO4晶体结构及完整性的影响

采用传统降温法生长了一系列的K(H1-x Dx)2PO4晶体。粉末X射线衍射(XRD)证明氘化后晶体的对称性并没有发生改变,晶胞参数a随氘含量的增加而增大,参数c则小幅度增大。对晶体的高分辨X射线衍射研究,结果表明KDP-DKDP混晶中,D取代部分的H原子对晶体的结晶完整性影响较小。     

实时控制过饱和度降温法生长KDP晶体

用变压器型电导仪实现了ＫＤＰ晶体生长过程中溶液的浓度和过饱和度的实时测量与控制,测量精度±０．０３ｇ ＫＤＰ／１００ｇ Ｈ_２Ｏ（±０．１０％相对过饱和度）,控制精度与测量精度相当．过饱和度实时控制系统提供了一种方法,可以研究在不同工艺条件生长ＫＤＰ晶体时,过饱和度与晶体生长和性能的关系．用分析纯原料生长ＫＤＰ晶体,发现随着过饱和度的增大,晶体的生长速度加快,晶体的均匀性降低．过饱和度实时控制系统可以使ＫＤＰ晶体在相对恒定的过饱和度下生长,提高了晶体生长的均匀性,抑制了生长层和散射颗粒的产生,有利于提高晶体的光学透过率和光伤阈值．