聲光晶體PbMoO-,4-的生長及其缺陷研究.pdf

1、鉬酸鉛(PbMoO4)單晶作為一種性能優(yōu)良的聲光晶體材料廣泛應用于聲光偏轉器、聲光調制器和聲光濾波器等各類聲光器件，是目前在可見光、近紅外和中紅外光譜區(qū)優(yōu)先選用的聲光介質材料。近年來隨著聲光調制器和聲光濾波器在光計算、光通訊和光顯微成像等技術中應用的不斷發(fā)展，對PbMoO4晶體質量的要求愈來愈高。因此深入開展提拉法生長PbMoO4聲光晶體的研究，尤其是研究晶體生長工藝參數與晶體缺陷之間的關系，以制備出低位錯、無散射、高質量的PbMoO4

2、聲光晶體，不但具有重要的理論意義，而且具有重要的社會經濟價值。 本文主要研究了PbMoO4單晶的提拉法生長工藝，討論了工藝參數對晶體質量的影響，分析了晶體主要缺陷的形成機理，探討了降低位錯密度、消除散射現象的工藝措施。主要的研究結果如下： 1、采用有限元模擬方法分析研究了在提拉法生長PbMoO4晶體過程中，工藝參數對固液界面形狀的影響。模擬結果顯示：在提拉速率和溫度梯度不變時，隨著晶體旋轉速率的增加，固液界面經歷了由凸到

3、平再到凹的變化過程;而在提拉速率和晶體旋轉速率保持不變時，隨著溫度梯度的增加，固液界面形狀則經歷了由凹到平再到凸的變化過程。根據模擬結果，優(yōu)化了提拉法生長PbMoO4晶體的工藝參數，為PbMoO4單晶生長實驗提供了理論依據。 2、通過提拉法生長PbMoO4單晶實驗，研究溫度梯度、拉速、轉速等生長參數對晶體質量的影響，從實驗上進一步優(yōu)化了提拉法生長PbMoO4晶體的工藝參數。發(fā)現當溫度梯度為20～25℃/cm、晶體轉速為25～30

4、rmp、拉速為1.5～1.6mm/h時，可生長出晶體形態(tài)完整、無開裂現象、晶體中基本無散射顆粒、位錯密度為2～3×103/cm2、平均透過率達76％、晶體尺寸為φ40×70mm的PbMoO4晶體。晶體質量已達到器件級標準，已提供國內外相關單位使用，反應良好。 3、研究了提拉法生長的PbMoO4晶體中主要缺陷的形成機理，討論分析了單晶生長的工藝參數對晶體缺陷的影響。研究發(fā)現：晶體裂縫主要與溫度梯度有關，溫度梯度大于25℃/cm，易

5、造成晶體的開裂和位錯密度的增加；由氣泡、固相包裹體組成的散射顆粒是造成PbMoO4晶體中散射現象的主要原因，并以氣泡為主；氣泡的形成與固液界面形狀有關，而固相包裹體的形成與固液界面的穩(wěn)定性有關。研究結果表明，減小溫度梯度、降低提拉速度和采用高質量的籽晶可以有效地減少位錯缺陷；在晶體生長過程中，保持整個生長系統(tǒng)的穩(wěn)定可以有效的抑制固相包裹體和生長臺階的形成；對PhMoO4晶體進行適當的氧氣氛退火則可以有效消除色心缺陷，進一步提高晶體的光學