gaas激光窗口材料的制备及退火和光学加工对其性能影响

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1、摘要摘要本论文研究了优质GaAs红外激光窗口材料的制各及特性；退火热处理工艺对GaAs窗口晶体的使错、残余应力、迁移率和断裂模数的影响：GaAs商口晶片表面光学加工对GaAs窗口晶体性能的影响。取得的主爰结果如下：1．翁次在LEC法GaAs窗口晶体生长过程中，采溺氧化铬(Cr203)作补偿掺杂剂，实现商阻补偿条件，同时使碳、硅两种主要的残余杂质得到有效抑制，获褥了低自由载流予光吸收的优覆GaAs红外激光窗口材料；补偿掺杂荆氧化铬(Cr203)剂量的优选范圈为6NGa和6NAs量的O．Ol一0．04wt％。2．辍掺氧亿铬GaAs窗口菇体在室漱下的繇由载瀛予浓

2、度低于5X10。C1T1～，对光吸收系数的贡献可以忽略，在10．6“In处以激光嫩热法测量的红外光吸收系数典型值为1．4X100cm～，制备的商阻GaAs窗口晶体具有良好的红外透射特性。3．酋次用x射线三轴晶衍射法对GaAs窗口晶体进行无损、高精度晶格点阵常数测量；该方法其考分辨霉麓，能区分晶穆参数与菇嚣取是的特点。GaAs豢口晶体晶格点阵常数研究表明：GaAs窗口晶体中存在相当大的残余应力；GaAs晶片感薄，器体中枣在的残余应力戡愈小：磊体中残余应力经毫瀑退火热处理后樽以有效释放。4．GaAs窗娜晶体豹x光透射形貌像表明：晶体中位错径囱分布呈“w”篓，与

3、GaAs熔融KOH腐蚀坑的径向分布结果⋯致；辁掺氧化铬GaAs黼口晶体中位锩的分布对红外透过率影喻小。5．商温返火条件下，GaAs窗口晶体与石墨接触处散热不均匀导致温度梯魔增加，致使该医域范性形变面产生位锚，刃型位错受热应力的作用向瓣直坶移藤的平面移动，聚集后可形成小角晶界。小角晶界处的x射线摇摆曲线衍射峰出现明显增宽、劈裂；且该处鼯体的取向和晶格点阵常数均发生变化。6．高温返火条件下，由于GaAs切割片表面损伤层中的缺陷、残余应力等的吸附效应，剩余杂质在晶体表丽富集，体内杂质缺陷浓度降低，减小了对载流子的散射，从两提高载流子的迁移率。7．GaAs窗明晶片

4、表佩损伤状况与光学加工方法密切相关。)(射线衍射回摆曲线豹半商宽随波面损伤降低而域，j、。GaAs窗嗣涵体中的残余应力和表蕊加工状态是影响晶体断裂模数的重要因素；高温退火和表面低损伤加工可减小残余应力、表甏损伤等诱生晶体断裂静可能经，提高GaAs晶毒率断裂模数。砷化镓窗嗣晶摘要片的红外透过率随着表面损伤增大而降低；表面散射随着表面损伤增大而增加。8．本研究所制备的GaAs窗口晶体具有良好的力学、光学、机械性能和极高的热破裂临界激光功率、光畸变品质因素。经镀膜后的GaAs窗口晶片，透过率T≥99．95％(10．6pm处)；已成功用于12千瓦级连续C02强激光

5、器，且热透镜效应和能量分布均匀性均有改善和提高。关键词：GaAs晶体晶格点阵常数1l激光窗口断裂模数表面散射一垒堕!型——____________-________-^H_____________-—-_——_——_—————————————_●●●-_-●___________-●—————————————————一AbstractThedevelopmentofGaAslaserwindowmaterialsandtheirinfraredtransmissioncharactershavebeenstudiedsystematically．Theef

6、fectofhightemperatureannealingondislocations，carrier’SmobilityandmodulusofraptureofLECGaAswindowwaferhasbeeninvestigated；andtheeffectofopticalmanufacturingprocessesoninfraredtransmissionhasbeenalsostudied．Themainresultsareasfollows：1．Cr203hasbeenfirsttimeusedasanewcompensatingdopa

7、ntduringGaAslasercrystalgrowth，carbonandsiliconasthetwodominatingimpuritiesarerestrainedeffectively．Thecompensationmechanismequationisalsometeasily，thus，thehigh—qualityLECGaAslaserwindowmaterialoflowfreecarrierabsorptioncanbeobtained．TheoptimumamountofCr203dopantisintherangeofO．01

8、—0．04wt％ofthetotalweightof6NGaand