- 石爽爽;王国影;肖亚波;王海丽;陈建荣;
CsLiB_6O_(10)(简称CLBO)是一种性能优良的紫外非线性光学晶体，特别适用于四倍频(266 nm)和五倍频(210 nm)的紫外大功率激光。本文采用顶部籽晶法成功生长出尺寸为120 mm×112 mm×62 mm的CLBO晶体，晶体外观完整，无开裂、散射等宏观缺陷。由该晶体切出五倍频CLBO晶体元件，对其进行了紫外-可见-近红外透过率、光学均匀性、弱吸收性能表征，结果显示，210～1 800 nm的平均透过率超过90%,光学均匀性为3.8×10~(-5),1 064 nm弱吸收为90×10~(-6) cm~(-1),表明该晶体紫外区透过率良好，光学均匀性高，弱吸收低，为后续相关激光应用研究奠定了基础。
2023年12期 v.52;No.302 2146-2150页 [查看摘要][在线阅读][下载 1438K] - 石爽爽;师瑞泽;王国影;肖亚波;王海丽;陈建荣;
磷酸氧钛铷(RbTiOPO_4,简称RTP)是综合性能优异的电光晶体，具有电光系数高、半波电压低、激光损伤阈值高、器件小巧、环境适应性强等优点，已成为新一代电光器件应用材料，非常适合用作电光开关、电光调制器等。激光系统的发展迫切需求更高功率、更高重复频率和更窄脉宽激光用高性能电光晶体，基于此，本文选用富Rb的高[Rb]/[P]摩尔比值生长体系，通过顶部籽晶熔盐法生长出高质量RTP晶体，测试了晶体或器件的光学均匀性、重复频率、插入损耗、消光比和抗激光损伤阈值，结果表明，该晶体的光学均匀性为7.3×10~(-6) cm~(-1),重复频率为501 kHz,插入损耗为0.49%,消光比为31.57 dB,激光损伤阈值为856 MW/cm~2。
2023年12期 v.52;No.302 2151-2155页 [查看摘要][在线阅读][下载 1408K] - 王海丽;李辉;周南浩;石爽爽;苏健;张微;陈建荣;黄存新;
掺铈钆铝镓石榴石(Gd_3(Al, Ga)_5O_(12)∶Ce,简称GAGG∶Ce)闪烁晶体是近年来发现的一种新型稀土闪烁晶体，具有光输出高、能量分辨率高、衰减时间短、无自辐射和不潮解等优点，在核医学成像、安检和环境监测等领域具有广阔的应用前景。本文报道了GAGG∶Ce晶体的提拉法生长与闪烁性能表征。利用高温固相反应法合成GAGG∶Ce原料，采用XRD对合成的原料进行了物相分析，结果表明，在1 500℃下煅烧12 h合成的多晶料为纯GAGG相。利用提拉法生长出尺寸?50 mm×90 mm的GAGG∶Ce晶体，测试了其透过光谱、X射线激发发射光谱和脉冲高度谱，结果表明，7 mm厚样品550 nm的透过率为81.5%,晶体X射线激发发射峰中心波长位于550 nm,晶体的光输出为59 000 photons/MeV,能量分辨率为6.2%@662 keV,晶体衰减时间快分量为149 ns,慢分量为748 ns。
2023年12期 v.52;No.302 2156-2160页 [查看摘要][在线阅读][下载 1502K] - 王海丽;周南浩;许婉芬;张微;李焕英;韩加红;陈建荣;
采用自发成核坩埚下降法生长了直径25 mm的铈、锶共掺溴化镧(LaBr_3∶5%Ce,x%Sr,简称LaBr_3∶Ce, Sr,其中x=0.1、0.3、0.5,摩尔分数)闪烁晶体，测试对比了晶体的X射线激发发射光谱、透过光谱和脉冲高度谱等。结果表明，不同Sr~(2+)掺杂浓度的LaBr_3∶Ce, Sr晶体在X射线激发下的发射光谱波形基本一致，但相比未掺杂Sr~(2+)的样品，发射峰的峰位发生了明显的红移，随着Sr~(2+)掺杂浓度的增大，发射峰红移程度增大。不同Sr~(2+)掺杂浓度的LaBr_3∶Ce, Sr晶体在350～800 nm不存在明显的吸收峰，0.3%和0.5%Sr~(2+)掺杂晶体的透过率有所降低。随着Sr~(2+)掺杂浓度的增大，能量分辨率逐步提高，Sr~(2+)掺杂浓度为0.5%时，LaBr_3∶Ce, Sr晶体的能量分辨率最高，达2.99%@662 keV。对尺寸?25 mm×25 mm的LaBr_3∶Ce, 0.5%Sr晶体进行了防潮封装，所得晶体封装件的能量分辨率为2.93%@662 keV。
2023年12期 v.52;No.302 2161-2166页 [查看摘要][在线阅读][下载 1829K] - 郑彧;童亚琦;李辉;张微;张璇;王震;
采用丝网印刷工艺在PMN-PT弛豫铁电单晶晶片表面涂覆了中温及高温两种银浆，通过快速烧结工艺分别在650和850℃条件下制备了银电极。采用扫描电子显微镜观察银电极表面及金属-晶体界面的微观结构，采用能谱分析了界面的元素分布情况。银电极厚度为几十微米，呈多孔结构，与晶体结合良好。经过烧结后，晶体中的Pb、Nb、Ti等原子向银电极发生了迁移，而高温银浆烧结后在界面形成几微米厚的过渡层，晶体中原子向电极中的迁移大幅度减少。不同晶向的PMN-PT晶片在高温下向银电极扩散过程中具有很强的晶面效应，[110]方向晶体中Pb、Nb、Ti原子向电极中的扩散程度小于[100]方向晶体。
2023年12期 v.52;No.302 2167-2173页 [查看摘要][在线阅读][下载 2949K] - 李荣臻;赵小玻;魏华阳;李丹;周振翔;倪代秦;李勇;李宏凯;林清莲;
SiC是新一代射频器件和功率器件的理想材料，电阻式物理气相传输法由于具有温度均匀性，成为生长大尺寸SiC单晶的有效方法。近年来，多孔石墨等的使用提高了SiC晶体的质量和产量，而关于其机理的研究却相对较少。本文使用数值模拟的方法系统研究了多孔石墨对SiC晶体生长的影响，并进行了晶体生长验证。模拟结果表明：多孔石墨的使用提高了原料区域的温度及温度均匀性，增大了坩埚内轴向温差，对减弱原料表层的重结晶也具有一定作用；在生长腔内，多孔石墨改善了物质流动在整个生长过程中的稳定性，提高了生长区域的C/Si比，有助于减小相变发生概率，同时多孔石墨对晶体界面也起到改善作用。晶体生长结果实际验证了多孔石墨在提高传质均匀性、降低相变发生率和改善晶体外形上的作用。本文结果对于理解多孔石墨的作用机理以及改善SiC晶体生长条件具有实际意义。
2023年12期 v.52;No.302 2174-2185页 [查看摘要][在线阅读][下载 3583K] - 高崇;韦金汕;欧阳政;何敬晖;王增辉;卜予哲;赛青林;赵鹏;
氧化镓晶体材料由于其优异的性能以及可以用熔体法生长的优势，在功率器件、光电领域有着巨大的潜力。近年来，国内外众多专家也随之开展对氧化镓单晶材料的研究工作，高质量低缺陷的氧化镓单晶材料对后续的外延、器件的制备极其重要。目前，国际上主流的生长方法是导模法，导模法具有生长周期短、尺寸大及生长稳定等优点，然而在晶体缺陷控制方面还有很大的进步空间。本文围绕氧化镓单晶的腐蚀坑形貌，对导模法生长的氧化镓单晶进行加工制样，进行了不同酸碱条件下的腐蚀实验。详细介绍了观察到的不同腐蚀坑形貌，分析了晶体缺陷对腐蚀坑形貌的影响，对今后氧化镓单晶生长机理和晶体缺陷的研究具有重要意义。
2023年12期 v.52;No.302 2186-2195页 [查看摘要][在线阅读][下载 2488K] - 周振翔;陈宁;李丹;石爽爽;倪代秦;陈建荣;黄存新;李荣臻;魏华阳;
采用物理气相传输(PVT)法通过同质外延生长获得14 mm×12 mm的AlN单晶样品。对样品进行切割、研磨、化学机械抛光处理后，采用拉曼光谱仪、高分辨X射线衍射仪、X射线光电子能谱仪、光致发光光谱仪对样品进行测试表征。拉曼测试结果表明，晶体中心区域的拉曼光谱E_2(high)声子模的半峰全宽为3.3 cm~(-1),边缘区域E_2(high)声子模的半峰全宽为4.3 cm~(-1),晶体呈现较高的结晶质量。XRD摇摆曲线表征结果显示，外延生长后的晶体中心和边缘区域的摇摆曲线半峰全宽增大至100″和205″,表明晶体内存在缺陷。XPS测试结果表明，晶体内存在C、O、Si杂质元素，杂质的原子数分数分别为0.74%、1.43%、2.14%,晶体内发现以氧杂质为主的Al—O、N—Al—O等特征峰。光致发光光谱测试结果显示，晶体内存在V_(Al)-O_N复合缺陷和V_(Al)点缺陷。
2023年12期 v.52;No.302 2196-2202页 [查看摘要][在线阅读][下载 1947K] - 赵鹏;宋建军;张微;承刚;张立生;付春雷;石刚;黄存新;
为保障我国相关国防重大工程对低吸收蓝宝石晶体材料的需求，本文通过自主研制的晶体生长设备，成功生长了低吸收蓝宝石晶体。该晶体在紫外、可见光、近-中红外波段展现出了良好的透过率，波长250～400 nm的透过率大于83%,波长400～4 200 nm的透过率超过85%。在晶体不同区域进行取样表征测试，得到晶体的平均位错密度为253.19 cm~(-2),摇摆曲线对称且峰形尖锐，半峰全宽为14″。此外，值得注意的是，晶体在1 064 nm处的光吸收系数均在(23.3～30.4)×10~(-6) cm~(-1),表明晶体内部的杂质元素得到有效控制，晶体光学性能优异，可用于高能激光系统、空间相机镜头等应用场景。
2023年12期 v.52;No.302 2203-2209页 [查看摘要][在线阅读][下载 2114K] - 王晓亮;赵鹏;刘发付;黄友奇;李清连;孙军;黄存新;
本文采用自主设计开发的大尺寸导模(EFG)炉成功制备了尺寸为485 mm×985 mm×12 mm的蓝宝石单晶板材，将其切割、研磨后与玻璃、聚碳酸酯复合为透明装甲样品，其中尺寸为352 mm×341 mm×33 mm样品面密度为79.27 kg/m~2,尺寸为351 mm×342 mm×33 mm的样品面密度为79.38 kg/m~2。分别采用直径为7.62 mm和12.7 mm的穿甲燃烧弹对其进行打靶测试，实验结果显示，蓝宝石基透明装甲在100 m 0°法线角射击中，具有优异的抗冲击性能。
2023年12期 v.52;No.302 2210-2214页 [查看摘要][在线阅读][下载 1589K] - 王颖;张微;田庭燕;黄存新;王震;陈建荣;石爽爽;
AlON透明陶瓷因良好的透光性、热震稳定性、力学性能和良好的可加工性，在国防领域和民用领域有广阔的应用前景。本文采用改进的碳热还原氮化/沸腾床法批量制备AlON粉体，单批次产能可达2 kg,在AlON粉体的XRD图谱中未观察到第二相，激光粒径分析显示平均粒径为1.54μm,粒径分布均匀。使用该粉体进行冷等静压成型处理后，获得均匀性较好、致密度高的素坯。采用气压烧结法在1 850℃,氮气压力5 MPa下制备出光学透过率为82.3%,弯曲强度为310 MPa的AlON透明陶瓷片，对推进AlON透明陶瓷的应用具有一定的现实意义。
2023年12期 v.52;No.302 2215-2221页 [查看摘要][在线阅读][下载 2337K] - 崔洪梅;张旭;陈琳;苏健;宋雷;马天翼;钱纁;韦中华;
作为一种重要的中长波红外窗口材料，元素级ZnS具有良好的光学性能和力学性能。目前，高超声速飞行器的发展迫切需要开展元素级ZnS红外窗口的高温性能研究。本文研究了不同温度下元素级ZnS的高温性能，结果表明，元素级ZnS的辐射率随着波长增大而增加，且同一波长下随温度的升高而增加，500℃时，在3～5.5μm平均法向光谱辐射率小于0.05,7～10.5μm平均法向光谱辐射率小于0.10。在2～9.5μm,温度对透过率影响并不大，在9.5μm后，随着温度的升高，透过率明显降低。折射率、热光系数和线膨胀系数随温度的升高而增大。温度对弯曲强度几乎无影响，弹性模量随温度升高而降低，800℃时的弹性模量与室温下的相比下降约30%。
2023年12期 v.52;No.302 2222-2227页 [查看摘要][在线阅读][下载 1795K] - 张绍锋;曹艳翠;张璇;李丹;胡潇;刘巨澜;姜秀丽;
照明系统是光刻机的重要组成部分，其主要功能是对激光光束进行扩束、整形和匀光。石英晶体x晶向具有本征双折射特点，以其原理制作的偏振装置可实现对光束偏振态的控制，配合离轴照明，能够进一步提高光刻机照明系统的分辨率和成像质量。受传统石英晶体生长工艺和晶体自范性限制，用于偏振装置的大口径石英波片(>?50 mm)一直是石英晶体研究的难题。本文利用平行定向生长水热工艺，系统调整温度、压力、矿化剂种类和浓度、节流挡板开孔率等参数，成功合成了可用于193 nm波长的高透过率石英单晶，并加工出已知报道的最大尺寸?160 mm石英波片坯料。实验过程中使用改进的框架籽晶法淘汰了可遗传腐蚀隧道缺陷，通过优化原料配比进一步降低Al~(3+)、Na~+等微量元素含量，控制升温曲线实现籽晶界面晶格匹配，从而淡化籽晶外延区域均匀性差异。对单晶样品进行微量元素含量、内透过率、双折射性能和光学均匀性表征，结果表明，石英晶体微量元素总含量控制在7×10~(-6)以内，内透过率达到99.80%/mm,双折射率差不均匀性低于0.029 7%,?140 mm有效通光口径内光学均匀性PV值达到3.9×10~(-6)。
2023年12期 v.52;No.302 2228-2234页 [查看摘要][在线阅读][下载 2351K]