红外非线性光学晶体CdSiP 2 的合成、生长及缺陷研究
发布时间：2021-09-18 12:34
中远红外相干源在红外探测、红外医疗、红外对抗等军事领域和民用领域均有着广泛的应用。采用非线性光学晶体对现有的成熟激光进行非线性变频是中红外激光产生的重要途径之一。红外非线性光学（IR-NLO）晶体是器件制作的关键材料。近几十年来,包括 AgGaSe2、AgGaS2、ZnGeP2（ZGP）、CdGeAs2、CdSiP2（CSP）在内的黄铜矿半导体因其独特的物理性质,受到科研工作者的广泛关注。其中,CdSiP2具有红外透过范围宽、非线性光学系数大、双折射适宜、热导率高、硬度大、抗光损伤阈值高等优异性质,同时CdSiP2晶体在1064 nm处双光子吸收（TPA）很小,是可以用1064 nm的激光泵浦,输出6.0 μm以上可调谐激光的非线性系数最大的红外光学材料。CdSiP2晶体独特的光学特性,以及较高的硬度（9.3 GPa）和良好的热导率（13.6 Wm-1K-1）,使其在中远红外激光领域有重要的应用潜力。本论文针对CdSiP2晶体的多晶合成、单晶生长以及缺陷表征开展系统研究,主要内容包括:（1）综述了磷族和硫族三元化合物单晶体的性能特点及发展趋势,并详细介绍了布里奇曼法晶体生长技术,系统地...
【文章来源】：山东大学山东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：85 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１－３?（ａ）?ＶＢ法（ｂ）?ＨＧＦ法生长的ＣｄＳｉＰ２晶体??１．２．３长波红外用硫族化合物??Ｉ－ＩＩＩ－ＶＩ２型硫族化合物在中远红外区域透过范围宽，透过性良好，并可构建??
ｔｉｎ?Ｐｅｔｒｏｖ等［１１３】己经能够生长出尺寸为０３０ｘ１００??ｍｍ３的大尺寸、高质量ＬｉＩｎＳｅ２单晶。国内，山东大学［４７，１１４］于２０１４年率先开展??了?ＬｉＩｎＳｅ２晶体生长工作，生长出尺寸为０１２ｘ３０?ｍｍ３高质量单晶，并对生长晶??体进行结构解析和热学性质测试。２０１５年，哈尔滨工业大学［Ｕ５］生长出尺寸为??０２０ｘ７０?ｍｍ３的ＬｉＩｎＳｅ２晶体，生长的晶体表面存在很多气泡。２０１８年，西北工??业大学＿生长出尺寸为０２０ｘ７０?ｍｍ３的ＬｉＩｎＳｅ２晶体。图１－４为垂直布里奇曼法??生长出的ＬｉＩｎＳｅ２晶体。??Ｂ—??Ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ??Ｈ?Ｏｐｔｆｍｉｚａｔｉｏｎ?０３１?ｍｍ??Ｇ＿ｈ?｜??图１＊４?（ａ）?Ｖａｌｅｎｔｉｎ?Ｐｅｔｒｏｖ等生长的ＬＩＳｅ晶体，（ｂ）山东大学生长的ＬＩＳｅ晶体??ＢａＧａ４Ｓｅ７（ＢＧＳｅ）、ＢａＧａ２ＧｅＳｅ６（ＢＧＧＳｅ）晶体是由我国研宄者最先开发的两种??７??
山东大学硕士学位论文??应用于长波红外的新型红外非线性光学晶体。８３〇３４３６７属于单斜晶系，空间??群，中国科学院理化技术研宄所姚吉勇研宄员最早生长出了?ＢＧＳｅ晶体［１１７］，图??１－５为其生长出的晶体，ＢＧＳｅ晶体的非线性光学性能及其在红外光学频率转换??器件方面的应用有待进一步的研宄。??婦?＾?费知＊?＿＿丨１％??、?Ｊ??卿，－＃叫Ｖ＇ｌ．ｖ、分、??图１－５姚吉勇研究员生长出的ＢＧＳｅ晶体??ＢａＧａ２ＧｅＳｅ６（ＢＧＧＳｅ）晶体是尹文龙等［１１８］在２０１２年报道的具有红外非线性效??应的化合物，属于三方晶系Ａ３空间群，与ＢＧＳｅ相比具有更高的对称性，有利??于晶体的定向等后期加工。该晶体熔点低（８８０?°Ｃ）、非线性系数大Ｗ？＝６６?ｐｍ／Ｖ）、??透过范围宽（０．５－１８哗）、双折射适中（０．０８－０．１１）激光损伤阈值高（１１０?ＭＷ／ｃｍ２），??可直接使用Ｎｄ：?ＹＡＧ激光器泵浦实现激光输出，在红外变频方面有重要的应用??潜力［５Ｇ’Ｕ９］。图１－６为中国工程物理研宄院尹文龙等生长的ＢＧＧＳｅ的晶体及加工??出的ＢＧＧＳｅ－ＯＰＯ器件。??ＢＨＩ?．?Ｍ?ｈ??Ｅ．?ＣＩＩｍ??图１－６中国工程物理研宄院生长的ＢＧＧＳｅ的晶体及加工出的ＢＧＧＳｅ－ＯＰＯ器件??８??
【参考文献】：
期刊论文
[1]机载定向红外对抗系统的中波红外激光器及关键技术[J]. 张元生,徐亮,陈方,边栓成,蔡猛. 电光与控制. 2017(05)
[2]磷硅镉的差热分析与晶体生长（英文）[J]. 杨辉,朱世富,赵北君,何知宇,陈宝军,吴圣灵,吴敬尧,孙宁. 稀有金属材料与工程. 2015(11)
[3]新型硫族化合物在中红外非线性光学晶体方面研究进展[J]. 尹文龙,康彬,邓建国. 强激光与粒子束. 2014(07)
[4]CdSiP2单晶生长及防爆工艺研究[J]. 吴圣灵,赵北君,朱世富,何知宇,陈宝军,杨辉,王小元,孙宁. 人工晶体学报. 2014(03)
[5]红外非线性光学晶体研究进展[J]. 张国栋,王善朋,陶绪堂. 人工晶体学报. 2012(S1)
[6]基于量子级联激光器的气体检测系统的发展与应用[J]. 温志渝,王玲芳,陈刚. 光谱学与光谱分析. 2010(08)
[7]一种新型制备红外非线性晶体AgGaS2的方法[J]. 吴海信,黄飞,倪友保,王振友,毛明生,程干超. 人工晶体学报. 2010(S1)
[8]双温区合成法制备ZnGeP2多晶材料（英文）[J]. 王猛,杨春晖,雷作涛,夏士兴,孙亮. 硅酸盐学报. 2009(11)
[9]磷锗锌（ZnGeP2）单晶体生长研究[J]. 赵欣,朱世富,赵北君,杨慧光,孙永强,程江,陈宝军,何知宇. 四川大学学报(工程科学版). 2008(06)
[10]两温区气相输运温度振荡法合成AgGaS2多晶材料[J]. 张建军,朱世富,赵北君,王瑞林,李一春,陈宝军,黎明,刘娟. 四川大学学报(工程科学版). 2005(04)
本文编号：3400147
【文章来源】：山东大学山东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：85 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１－３?（ａ）?ＶＢ法（ｂ）?ＨＧＦ法生长的ＣｄＳｉＰ２晶体??１．２．３长波红外用硫族化合物??Ｉ－ＩＩＩ－ＶＩ２型硫族化合物在中远红外区域透过范围宽，透过性良好，并可构建??
ｔｉｎ?Ｐｅｔｒｏｖ等［１１３】己经能够生长出尺寸为０３０ｘ１００??ｍｍ３的大尺寸、高质量ＬｉＩｎＳｅ２单晶。国内，山东大学［４７，１１４］于２０１４年率先开展??了?ＬｉＩｎＳｅ２晶体生长工作，生长出尺寸为０１２ｘ３０?ｍｍ３高质量单晶，并对生长晶??体进行结构解析和热学性质测试。２０１５年，哈尔滨工业大学［Ｕ５］生长出尺寸为??０２０ｘ７０?ｍｍ３的ＬｉＩｎＳｅ２晶体，生长的晶体表面存在很多气泡。２０１８年，西北工??业大学＿生长出尺寸为０２０ｘ７０?ｍｍ３的ＬｉＩｎＳｅ２晶体。图１－４为垂直布里奇曼法??生长出的ＬｉＩｎＳｅ２晶体。??Ｂ—??Ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ??Ｈ?Ｏｐｔｆｍｉｚａｔｉｏｎ?０３１?ｍｍ??Ｇ＿ｈ?｜??图１＊４?（ａ）?Ｖａｌｅｎｔｉｎ?Ｐｅｔｒｏｖ等生长的ＬＩＳｅ晶体，（ｂ）山东大学生长的ＬＩＳｅ晶体??ＢａＧａ４Ｓｅ７（ＢＧＳｅ）、ＢａＧａ２ＧｅＳｅ６（ＢＧＧＳｅ）晶体是由我国研宄者最先开发的两种??７??
山东大学硕士学位论文??应用于长波红外的新型红外非线性光学晶体。８３〇３４３６７属于单斜晶系，空间??群，中国科学院理化技术研宄所姚吉勇研宄员最早生长出了?ＢＧＳｅ晶体［１１７］，图??１－５为其生长出的晶体，ＢＧＳｅ晶体的非线性光学性能及其在红外光学频率转换??器件方面的应用有待进一步的研宄。??婦?＾?费知＊?＿＿丨１％??、?Ｊ??卿，－＃叫Ｖ＇ｌ．ｖ、分、??图１－５姚吉勇研究员生长出的ＢＧＳｅ晶体??ＢａＧａ２ＧｅＳｅ６（ＢＧＧＳｅ）晶体是尹文龙等［１１８］在２０１２年报道的具有红外非线性效??应的化合物，属于三方晶系Ａ３空间群，与ＢＧＳｅ相比具有更高的对称性，有利??于晶体的定向等后期加工。该晶体熔点低（８８０?°Ｃ）、非线性系数大Ｗ？＝６６?ｐｍ／Ｖ）、??透过范围宽（０．５－１８哗）、双折射适中（０．０８－０．１１）激光损伤阈值高（１１０?ＭＷ／ｃｍ２），??可直接使用Ｎｄ：?ＹＡＧ激光器泵浦实现激光输出，在红外变频方面有重要的应用??潜力［５Ｇ’Ｕ９］。图１－６为中国工程物理研宄院尹文龙等生长的ＢＧＧＳｅ的晶体及加工??出的ＢＧＧＳｅ－ＯＰＯ器件。??ＢＨＩ?．?Ｍ?ｈ??Ｅ．?ＣＩＩｍ??图１－６中国工程物理研宄院生长的ＢＧＧＳｅ的晶体及加工出的ＢＧＧＳｅ－ＯＰＯ器件??８??
【参考文献】：
期刊论文
[1]机载定向红外对抗系统的中波红外激光器及关键技术[J]. 张元生,徐亮,陈方,边栓成,蔡猛. 电光与控制. 2017(05)
[2]磷硅镉的差热分析与晶体生长（英文）[J]. 杨辉,朱世富,赵北君,何知宇,陈宝军,吴圣灵,吴敬尧,孙宁. 稀有金属材料与工程. 2015(11)
[3]新型硫族化合物在中红外非线性光学晶体方面研究进展[J]. 尹文龙,康彬,邓建国. 强激光与粒子束. 2014(07)
[4]CdSiP2单晶生长及防爆工艺研究[J]. 吴圣灵,赵北君,朱世富,何知宇,陈宝军,杨辉,王小元,孙宁. 人工晶体学报. 2014(03)
[5]红外非线性光学晶体研究进展[J]. 张国栋,王善朋,陶绪堂. 人工晶体学报. 2012(S1)
[6]基于量子级联激光器的气体检测系统的发展与应用[J]. 温志渝,王玲芳,陈刚. 光谱学与光谱分析. 2010(08)
[7]一种新型制备红外非线性晶体AgGaS2的方法[J]. 吴海信,黄飞,倪友保,王振友,毛明生,程干超. 人工晶体学报. 2010(S1)
[8]双温区合成法制备ZnGeP2多晶材料（英文）[J]. 王猛,杨春晖,雷作涛,夏士兴,孙亮. 硅酸盐学报. 2009(11)
[9]磷锗锌（ZnGeP2）单晶体生长研究[J]. 赵欣,朱世富,赵北君,杨慧光,孙永强,程江,陈宝军,何知宇. 四川大学学报(工程科学版). 2008(06)
[10]两温区气相输运温度振荡法合成AgGaS2多晶材料[J]. 张建军,朱世富,赵北君,王瑞林,李一春,陈宝军,黎明,刘娟. 四川大学学报(工程科学版). 2005(04)
本文编号：3400147
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