掺质ktp晶体生长及其性质研究

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1、摘璎要磷酸钛氧钾(KTiOP04或KTP)晶体是一种性能优良的非线性光学晶体材料，但高温溶液生长的KTP晶体C向电导率较高，这是限制它在电光方面应用的原因之一。本文采用高温溶液缓慢降温法分别进行单掺A13+、双掺A13+和BE+、单掺Cs+离子的KTP晶体生长实验，得到如下生长工艺：采用【001]方向生长的籽晶：晶体做正转一停止．反转运动，转速为30r／min，每80秒换向一次，换向间隙停转11秒：以降一停．降的降温方式进行晶体生长，生长初期降温速率O．3～1"C／day，逐渐递增，两周后停止降温2～3天

2、，随后恢复降温，降温速率为1～3"C／day。研究了掺质对KTP晶体生长习性的影响。发现掺Cs+的KTP晶体生长习性发生很大改变，晶体a向生长速度极其缓慢，外形呈片状；而单掺A13+离子和双掺A13+和Ba2十离子的KTP晶体的生长习性基本没有发生变化，其形态与纯KTP晶体相比基本没有发生变化。分析了KTP晶体生长过程中容易出现的缺陷如包裹体、台阶和开裂的原因，还用化学侵蚀法观察晶体(001)晶面的位错蚀坑，并分析了缺陷产生的原因。在交流电场条件下分别测定了所生长的纯KTP晶体和掺质KTP晶体c向电导率，

3、测试结果表明：单掺A13+离子、Cs+离子及双掺A13+和Ba2+离子均能降低晶体的c向电导率，且降低的幅度在2～3个数量级。对掺质KTP晶体的掺质分配系数、晶胞参数、紫外一可见一红外透过光谱等相关性质进行了测试与计算，发现掺质没明显改变晶体结构参数，对紫外一可见．红外透过光谱的影响也很微弱。对A13+：KTP系列晶体进行了粉末倍频效应的测试，表明：掺Al”离子系列的KTP晶体的SHG均比纯KTP晶体的有所提高，并且随着掺质浓度的增加，其粉末倍频效应也随之增强。总之，本文对掺质KTP晶体的生长以及性质、性

4、能进行了较系统的研究，得到了多项有意义的结论，但有些问题还有待进一步的深入研究。关键词掺质KTP晶体；晶体生长；晶体缺陷；电导率：相关性质ABSTRACTPotassiumtitanylphosphate(KTiOP04orKTP)crystalisasuperiornonlinearopticalmaterial．ButKTPcrystalgrownfromhigh—temperaturesolutionhashighconductivityalongCdirection，whichlimitsitsa

5、pplicationsinelectro—opticalareas．Inthisthesis，aseriesofKTPcrystalsdopedwithA13+，Cs+，时Ⅶa2+havebeengrownrespectivelyfromhigh—temperaturesolutionsbyseedslowcoolingmethod．Thegrowthtechniquehasbeenobtainedasbelow：crystalseedin[001]direction；rotationstyle：cloc

6、kwiserotationfor80s，stoppingls，counterclockwisefor80s，therotationspeed30r／rain；thecoolingprocedure：coolingfrom0．3。C·day-1to1℃·day"1increasinggradtmllyinearlystage．constanttemperaturefor2--3days．thencoolingfromI*C·day～to3"C·day-1．Theinfluenceofthedopingong

7、rowthhabitsofthecrystalhasbeenstudied．ItWasfotmdthatdopingofCs+changesthegrowthhabitofKTPobviously．ThegrowthspeedofcrystalalongadirectionWasSOextremelyslowthatthecrystalgrownlookedlikeasliceWhiledopingA13+andCO—dopingA13+andBa2+don’tchangethegrowthhabitof

8、KTPThereasonsforappearanceofinclusions，stepsandcrackingingrowingcrystalwereanalyzed．ChemicaletchingtechniqueWasusedtorevealthedislocationstructureofcrystals．Thereasonsfordefectswerediscussed．TheconductivityalongCdir