teolt2gt的合成、单晶生长以及缺陷研究

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1、上海大学硕士研究生学位论文摘要YeO：单晶因其具有很高价值的声光质量和品质因素，在声光调制器、声光偏转器、声光滤波器等方面有着广泛的应用。尤其是近年来声光调制器和声光滤波器在光计算、光通讯和光显微成像等技术中应用的不断发展，对TeO：晶体质量的要求愈来愈高。与下降法相比，提拉法生长工艺具有进一步提高Te02晶体质量的潜力。因此采用提拉法研究生长高质量的Te02单晶具有十分重要意义。本工作是上海市教委重点学科研究项目(特种晶体材料产业化中试)中的重要研究内容。本文主要研究了TeO：原料合成与晶体生长工艺，探索了晶体缺陷的形成机理，讨论分析了Te02单晶生长的工艺参数对

2、晶体缺陷的影响。主要研究结果如下：1．提出了Te02干法合成的设计思想，并对制各工艺及其装置进行了专门的讨论，比较了各种实验装置的优点及其缺点，并根据实际操作所得到的经验，提出了自己最佳的设计方案。采用自行设计并制作的合成装置，成功地制备出了纯度达99．99％的Te02粉体，并已达到或超过市售的湿法合成样品。由于干法合成工艺简单，操作方便，对于制备Te02原料具有相当的潜力。目前尚未见有干法合成Te02的报道，有关合成工艺与装置正准备申请专利。2．基于晶体生长理论，推导了温度梯度、晶体提拉速率及晶体直径与籽晶旋转速率之间的定性关系，获得了直径与籽晶转速应满足d：≥d

3、，2：356．7口，“2∞关系式；采用有限元模拟，分析了Te02生长电阻炉的温场分布，为炉体结构设计提供了依据。结合实验中的特定生长系统，研究了温度梯度、生长速率和晶体转速等工艺参数与晶体形态的关系。并分析了生长界面与生长参数的关系，得到它们之间的关系曲线，优化了工艺参数，成功制备了等径部分达中45×60mm无色透明晶体，相对透过率在0．4—5m达70％以上。生长工艺稳定，并达到批量生长能力。3．研究了直拉法"leOz晶体中位错、包裹物等主要缺陷的形成机理，讨论分析了"leOz单晶生长的工艺参数对晶体缺陷的影响。结果表明：在较小温度梯度下生长晶体，可避免晶体开裂，然

4、而，较小的温度梯度容易导致组分过冷，形成固态包裹物，但提高温度梯度会导致位错密度的增加，保持较小的温度梯度，适当增加转速和降低拉速可避免组分过冷的发生。晶体中气态包裹体的形成与生长界面形状有关，而界面形状又与晶体的转速和拉速有关。由于Te02熔体的黏度大，且生长时要求温度梯度较小，实验发现，转速调整至26rmp，拉速至1．2mm／h，保持固液界面形状平或微凹，可以减少乃至消除气态包裹体。通过深入研究晶体缺陷与生长工艺参数之间的内在联系，进一步优化了晶体生长参数，获得了低位圭塑奎兰堡主婴茎生堂垡堡．塞错密度(2x103／cm2)基本无散射粒子的高质量的Te02单晶，达

5、到目前文献报道的最佳数椐。关键词：声光晶体，Te02晶体，提拉法，工艺参数，晶体缺陷Ⅱ上海大学硕士研究生学位论文ABSTRACTTeOasinglecrystaliswidelyadoptedinthefieldsofacousto—optical(AO)moduledevices，deflectorsandfiltersbasedonitshighAOqualityandqualityfactor．Inrecentyears，forAOmoduledevicesandfilters，intensiveandcontinualimprovementsontheapp

6、licationofopticalcalculation，opticalcommunicationandopticalmicrographJnghavebeenundertaking，whichdemandsevenhighercrystalquality．Incontrastto‘Bridgman’，CzochralskigrowthtechniqueCanpotentiallyprovideforbetterTe02crystalqualityandtheinvestigationonitisofgreatvalue．Thisprojectisoneofthek

7、eyresearchitemsfinancedbyShanghaiEducationalCommitteetoenforcetheindustdalizationofthespecialcrystalproduction．Inthepaper,rawmaterialspreparationandsinglecrystalgrowthbyCzochralskimethodhavebeenfocused，mechanismofmaindefects’formationhasbeenexploredandtheeffectsofgrowthparametersonde