温梯法蓝宝石(Al2O3)晶体的脱碳去色退火研究

温度梯度法(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,晶体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.     

温梯法生长优质Nd:YAG激光晶体

Al_2O_3-Nd_2O_3-Y_2O_3三元系熔体是一种多组份的复合相平衡,尤其是 Nd离子的进入使得Al在YAG 结构中的四重配位不稳定,其结晶条件远不同于蓝宝石。考虑了 Nd:YAG单晶生长中可能出现的问题以及垂直凝固结晶法的工艺特点,我们对生长装置及发热体作了合理的设计,结合生长参数的选择以及原料的精心配制和处理,已经成功而稳定地生长出Nd浓度分布较均匀、光学完整性好、散射颗粒少及低位错密度的优质Nd:YAG激光晶体。     

温梯法生长的Nd:YAG晶体的完整性及其激光特性

对温梯法生长的Nd:YAG单晶中缺陷形成与发展规律作了系统的研究。根据缺陷形成机理,对生长工艺参数作相应修改后,明显地扩大了晶体的优质区。高掺杂、高完整性的激光棒很容易获得单横模及单纵模激光输出,但在纵方向上生长条纹引起的干涉条纹畸变则影响片状激光器的光束质量及激光阈值还有待进一步改进。     

温梯法生长优质Nd:YAG晶体

随着Nd:YAG晶体的广泛应用,要求晶体具有良好的光学均匀性,合适的钕浓度和一定的尺寸,而片状激光放大器要求提供大直径的片状Nd:YAG晶体。 目前Nd:YAG激光器件所用的晶体捧主要从引上法生长的晶体毛坯中获得,但由于引上法工艺条件的限制,难以获得直径大而均匀性好的晶体。     

导向温梯法生长优质兰宝石单晶

评述了各种生长兰宝石晶体的工艺技术,着重指出采用Czochralski技术生长兰宝石晶体过程中存在的坩埚中熔体对流效应对晶体质量的严重影响,提出了生长兰宝石晶体的导向温梯法。 采用导向温梯法生长兰宝石晶体所得结果表明,其位错密度、光学均匀性、应力和散射中心等品质均优于Verneuil和Czochralski技术生长的晶体。还讨论了选用该法生长大尺寸、高质量兰宝石单晶的优缺点。     

两种新型衬底材料 LiAlO2和LiGaO2晶体的腐蚀形貌和缺陷研究

ＬｉＡｌＯ２和ＬｉＧａＯ２是目前找到的和ＧａＮ晶格失配率最小的两种晶体,其失配率分别为１．４％和０．２％．本研究分别利用温梯法和提拉法成功地生长出了ＬｉＡｌＯ２和ＬｉＧａＯ２单晶．通过化学侵蚀、光学显微镜、透射电子显微镜和Ｘ射线衍射貌相术对两种晶体中的缺陷特征进行了分析,研究了晶体特性、生长方法和缺陷形成的关系．用温梯法生长的ＬｉＡｌＯ２晶体质量良好,晶体中无气泡、包裹物．ＬｉＡｌＯ２晶体中的位错密度约为３．８×１０４—６．０×１０４／ｃｍ２,晶体中的主要缺陷为亚晶界或镶嵌,可能是由于温度场不稳定及生长速率太快造成的．而用普通的提拉法生长的ＬｉＧａＯ２晶体由于原料按非化学计量比挥发,致使组分偏离,容易产生γ－Ｇａ２Ｏ３包裹物,包裹物和位错的形成具有一定的相互促进作用,往往形成平行于（００１）面的亚晶界,通过调整原料配比及生长工艺参数可克服上述问题．测得ＬｉＧａＯ２晶体的位错密度为７．０×１０５—９．２×１０５／ｃｍ２．温梯法在生长有熔体组分挥发的晶体方面远优于提拉法     

温梯法生长φ110 mm×80 mm蓝宝石晶体位错的化学腐蚀形貌分析

利用导向籽晶温度梯度法（ＴＧＴ）生长了φ１１０ｍｍ×８０ｍｍ的蓝宝石单晶,应用化学腐蚀、光学方法分析了该晶体不同部位、不同切片的位错腐蚀形貌、位错密度及其分布情况、发现在晶体放肩处的（１１２０）面位错密度约为１０＾４ｃｍ＾－２量级,等径生长过程中造晶体中心处（０００１）面位错密度为（３￣４）×１０＾３ｃｍ＾－２,靠近坩埚壁处（０００１）面晶体位错密度为（５￣６）×１０＾４ｃｍ＾－２,用同样方法分析     

温梯法蓝宝石(Al2O3)晶体的脱碳去色退火研究

温度梯度法(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,晶体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.     

温梯法生长大尺寸蓝宝石晶体的脱碳去色退火研究

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.