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蓝宝石单晶的生长技术及应用研究进展 被引量:54
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作者 范志刚 刘建军 +3 位作者 肖昊苏 张旺 关春颖 苑立波 《硅酸盐学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第5期880-891,共12页
蓝宝石单晶因其优良的综合性能而成为最重要的中红外光学材料之一,在军民两用中都具有广泛的应用前景。简述蓝宝石单晶的主要性能;综述蓝宝石单晶的几种重要生长方法及其最新研究成果,并分析了各制备方法的优缺点;介绍了蓝宝石单晶的应... 蓝宝石单晶因其优良的综合性能而成为最重要的中红外光学材料之一,在军民两用中都具有广泛的应用前景。简述蓝宝石单晶的主要性能;综述蓝宝石单晶的几种重要生长方法及其最新研究成果,并分析了各制备方法的优缺点;介绍了蓝宝石单晶的应用领域及其一些最新成果;最后指出蓝宝石单晶今后的研究重点:(1)改进现有制备工艺及完善近尺寸成型技术;(2)完善蓝宝石单晶的超光滑加工理论及其技术体系。 展开更多
关键词 蓝宝石单晶 提拉 热交换 光学窗口 整流罩
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导模法生长晶体研究进展 被引量:14
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作者 杨新波 李红军 +3 位作者 徐军 程艳 唐慧丽 周国清 《硅酸盐学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第A01期222-227,共6页
导模法是一种极具应用潜力的晶体生长方法,具有生长速度快,加工成本低的优点,广泛用于生长各种形状的晶体。对导模法的原理、特点和发展历史进行了简单介绍,着重论述了导模法在生长有形蓝宝石和硅晶体中的发展和应用,对目前导模法生长... 导模法是一种极具应用潜力的晶体生长方法,具有生长速度快,加工成本低的优点,广泛用于生长各种形状的晶体。对导模法的原理、特点和发展历史进行了简单介绍,着重论述了导模法在生长有形蓝宝石和硅晶体中的发展和应用,对目前导模法生长晶体过程中存在的问题做了简单的介绍。 展开更多
关键词 蓝宝石 硅晶体
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导模法生长高质量氧化镓单晶的研究 被引量:8
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作者 贾志泰 穆文祥 +2 位作者 尹延如 张健 陶绪堂 《人工晶体学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第2期193-196,共4页
使用导模法生长了宽度25 mm,长度100 mm的氧化镓(β-Ga_2O_3)单晶。晶体外观完整、无色、无开裂,粉末XRD测试证明所获得的晶体为β相,晶体摇摆曲线半峰宽为93.6",峰形对称,说明晶体质量良好。测试了未掺杂晶体的紫外透过光谱,并推... 使用导模法生长了宽度25 mm,长度100 mm的氧化镓(β-Ga_2O_3)单晶。晶体外观完整、无色、无开裂,粉末XRD测试证明所获得的晶体为β相,晶体摇摆曲线半峰宽为93.6",峰形对称,说明晶体质量良好。测试了未掺杂晶体的紫外透过光谱,并推算了晶体的禁带宽度为4.77 eV。此外,还重点讨论了晶体放肩时的工艺参数对晶体质量的影响。 展开更多
关键词 氧化镓单晶 禁带宽度
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导模法生长蓝宝石晶体的退火工艺 被引量:7
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作者 于海欧 李红军 +3 位作者 徐军 杨秋红 胡克艳 陈伟超 《硅酸盐学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第6期905-909,共5页
采用导模法生长了片状蓝宝石单晶。由于石墨发热体的高温挥发,使晶体尾部产生黑色絮状包裹体,晶体内部生成色心。为了消除片状蓝宝石晶体内的包裹体和色心,在不同气氛下对生长的晶体样品进行了退火处理。退火实验表明,含有包裹体的尾部... 采用导模法生长了片状蓝宝石单晶。由于石墨发热体的高温挥发,使晶体尾部产生黑色絮状包裹体,晶体内部生成色心。为了消除片状蓝宝石晶体内的包裹体和色心,在不同气氛下对生长的晶体样品进行了退火处理。退火实验表明,含有包裹体的尾部样品在1500℃空气中退火20h并以50℃/h的速率降温,可消除晶体内的碳包裹体,晶体变为无色、透明。在氢气中1 600℃退火37 h后,F色心引起的205 nm的吸收峰和Fe3+所引起的200~230nm的吸收峰均被消除。表明高温氢气中退火是消除导模法生长蓝宝石晶体内部F色心和Fe3+吸收的最佳退火方法。 展开更多
关键词 蓝宝石单晶 包裹体 色心 退火
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导模法生长大尺寸蓝宝石板材技术取得重要突破 被引量:3
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作者 王东海 李东振 徐军 《无机材料学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2023年第3期363-364,共2页
蓝宝石晶体具有高硬度、高机械强度,且在紫外-可见波段优异的透过率,是优秀的红外窗口和透明装甲材料。导模法生长的蓝宝石板材尺寸和形状接近“近净型”,将加工的成本降到极低。南京同溧晶体材料研究院有限公司近期采用导模法成功生长... 蓝宝石晶体具有高硬度、高机械强度,且在紫外-可见波段优异的透过率,是优秀的红外窗口和透明装甲材料。导模法生长的蓝宝石板材尺寸和形状接近“近净型”,将加工的成本降到极低。南京同溧晶体材料研究院有限公司近期采用导模法成功生长出尺寸为415 mm×810 mm×12 mm的蓝宝石单晶板材。 展开更多
关键词 蓝宝石板材 透明装甲
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导模法生长超大尺寸蓝宝石板材的研究 被引量:7
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作者 王东海 徐军 +4 位作者 李东振 王庆国 罗平 董建树 潘燕萍 《人工晶体学报》 EI CAS 北大核心 2020年第3期398-401,共4页
采用自主设计制造的导模炉,通过热场模拟辅助设计出理想的模具表面温度分布,采用两段加热的方式控制晶体的应力和气泡缺陷,选择合适的提拉速率控制气泡层的分布,成功生长了高质量超大尺寸蓝宝石单晶板材,蓝宝石板材可利用尺寸690 mm... 采用自主设计制造的导模炉,通过热场模拟辅助设计出理想的模具表面温度分布,采用两段加热的方式控制晶体的应力和气泡缺陷,选择合适的提拉速率控制气泡层的分布,成功生长了高质量超大尺寸蓝宝石单晶板材,蓝宝石板材可利用尺寸690 mm×300 mm×12 mm。摇摆曲线半高宽为0.0163°,说明晶体具有良好的结晶质量。5 mm厚度样品的透过光谱测试表明,透过率与用其它晶体生长方法的晶体相同。 展开更多
关键词 光电窗口 蓝宝石板材
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导模法蓝宝石单晶的位错缺陷及其力学性能的研究 被引量:6
7
作者 胡克艳 唐慧丽 +3 位作者 王静雅 钱小波 徐军 杨秋红 《人工晶体学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第7期1252-1256,共5页
采用导模法生长了a向,尺寸为60 mm×5 mm×300 mm的蓝宝石单晶片,采用化学腐蚀-金相显微镜法观测了其(0001)晶面的位错特征,并且采用INSTRON-1195万能试验机测试了抛光样品的弯曲强度。结果显示:当晶体中位错缺陷分布均匀时,在... 采用导模法生长了a向,尺寸为60 mm×5 mm×300 mm的蓝宝石单晶片,采用化学腐蚀-金相显微镜法观测了其(0001)晶面的位错特征,并且采用INSTRON-1195万能试验机测试了抛光样品的弯曲强度。结果显示:当晶体中位错缺陷分布均匀时,在外部弯曲应力下,蓝宝石晶体发生特定晶面的高强解理断裂,位错密度的升高对蓝宝石弯曲强度没有明显损害作用。然而当晶体中出现位错密排结构时,蓝宝石单晶常温弯曲强度迅速下降。 展开更多
关键词 蓝宝石 位错缺陷 弯曲强度
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导模法和温度梯度法生长r面蓝宝石(英文) 被引量:5
8
作者 杨新波 李红军 +2 位作者 徐军 程艳 周国清 《硅酸盐学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第5期678-682,共5页
r面(0112)蓝宝石晶体可用作制备非极性GaN薄膜的衬底。采用温度梯度法(temperature gradient technique,TGT)和导模法(edge-defined film-fed crystal growth,EFG)生长了质量良好的r面蓝宝石晶体。利用双晶衍射、光学显微镜、光谱仪观... r面(0112)蓝宝石晶体可用作制备非极性GaN薄膜的衬底。采用温度梯度法(temperature gradient technique,TGT)和导模法(edge-defined film-fed crystal growth,EFG)生长了质量良好的r面蓝宝石晶体。利用双晶衍射、光学显微镜、光谱仪观察和分析了晶体的结构和缺陷。结果表明:TGT法生长的r蓝宝石晶体的双晶摇摆曲线对称性好,半高宽值仅为18 rad.s,位错密度为4×103 cm-2,透过率达83%,晶体质量好。与TGT法相比,EFG法生长的r面蓝宝石晶体的结构完整性较差,位错密度为5×105 cm-2,透过率仅为75%。但是EFG法具有晶体生长速度快,后期加工成本低的优点。 展开更多
关键词 温度梯度 蓝宝石 位错密度
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应对未来战争的“光学盾牌”——超大尺寸蓝宝石单晶板材 被引量:1
9
作者 王晓亮 赵鹏 +4 位作者 庄宏岩 丁岩帅 李清连 孙军 黄存新 《人工晶体学报》 CAS 北大核心 2023年第9期1730-1732,共3页
蓝宝石单晶具有优良的力学性能和光学性能,是目前透明装甲的优选材料。导模法能够制备出形状和尺寸都接近目标要求的晶体,可以大幅度降低晶体的生产成本。我们通过自主设计的晶体生长设备,优化晶体生长工艺和热场,成功制备了尺寸为480 m... 蓝宝石单晶具有优良的力学性能和光学性能,是目前透明装甲的优选材料。导模法能够制备出形状和尺寸都接近目标要求的晶体,可以大幅度降低晶体的生产成本。我们通过自主设计的晶体生长设备,优化晶体生长工艺和热场,成功制备了尺寸为480 mm×1200 mm×12 mm的蓝宝石单晶板材,晶坯形状规则,加工去掉表面气泡层后在20 mW He-Ne激光照射下检测,整体无散射。 展开更多
关键词 蓝宝石单晶板材 超大尺寸 透明装甲
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导模法生长白宝石单晶中的缺陷观察 被引量:3
10
作者 马胜利 井晓天 孙巧艳 《无机材料学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 1998年第1期91-94,共4页
本文采用导模法生长出了白宝石(1102)片晶和(0001)棒晶.在此基础上实验观察了白宝石单晶中的位错、亚晶界和小品面等缺陷的形态、数量及分布,讨论了生长条件对它们的影响.结果表明,晶体生长速率和籽晶质量是影响晶体缺陷的两个... 本文采用导模法生长出了白宝石(1102)片晶和(0001)棒晶.在此基础上实验观察了白宝石单晶中的位错、亚晶界和小品面等缺陷的形态、数量及分布,讨论了生长条件对它们的影响.结果表明,晶体生长速率和籽晶质量是影响晶体缺陷的两个主要因素. 展开更多
关键词 白宝石 单晶 晶体缺陷 晶体生长
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Ni掺杂β-Ga_(2)O_(3)单晶的光、电特性研究 被引量:1
11
作者 陈绍华 穆文祥 +4 位作者 张晋 董旭阳 李阳 贾志泰 陶绪堂 《人工晶体学报》 CAS 北大核心 2023年第8期1373-1377,共5页
本文使用导模(EFG)法生长了Ni掺杂β-Ga_(2)O_(3)单晶,并通过粉末X射线衍射(PXRD)和劳厄衍射(Laue diffraction)分别验证了其晶体结构和晶体质量。进一步通过紫外-可见-近红外透过光谱及红外透过光谱研究了Ni^(2+)掺杂对β-Ga_(2)O_(3)... 本文使用导模(EFG)法生长了Ni掺杂β-Ga_(2)O_(3)单晶,并通过粉末X射线衍射(PXRD)和劳厄衍射(Laue diffraction)分别验证了其晶体结构和晶体质量。进一步通过紫外-可见-近红外透过光谱及红外透过光谱研究了Ni^(2+)掺杂对β-Ga_(2)O_(3)光学特性的影响,发现其(100)面的紫外截止边为252.9 nm,对应的光学带隙为4.74 eV。此外,阴极荧光(CL)光谱测试结果显示,Ni^(2+)掺杂β-Ga_(2)O_(3)单晶在600~800 nm具有宽带近红外发光特性,有望拓宽β-Ga_(2)O_(3)单晶材料在宽带近红外方面的应用。 展开更多
关键词 氧化镓 宽禁带半 光电性能 宽带近红外发光 Ni掺杂
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单晶光纤制备及高温传感器研究进展 被引量:4
12
作者 王涛 贾志泰 +2 位作者 李阳 张健 陶绪堂 《人工晶体学报》 CAS 北大核心 2021年第9期1603-1624,共22页
单晶光纤(single-crystal fiber),是一种纤维形态的晶体材料,凭借优异的物理和化学性能以及大长径比的结构特点在国防及民生领域都有着广泛的应用前景。随着导模法、激光加热基座法以及微下拉法等生长技术的日渐成熟,单晶光纤迎来了科... 单晶光纤(single-crystal fiber),是一种纤维形态的晶体材料,凭借优异的物理和化学性能以及大长径比的结构特点在国防及民生领域都有着广泛的应用前景。随着导模法、激光加热基座法以及微下拉法等生长技术的日渐成熟,单晶光纤迎来了科学研究和应用发展的黄金时期,其材料种类以及应用方向均呈现多元化发展态势,其中面向高温传感领域的高熔点氧化物单晶光纤凭借其耐高温、抗氧化、结构紧凑等特点在强氧化、强辐射、强腐蚀、强电磁干扰等极端环境中展现出了巨大的应用潜力。近年来,研究者们不断将光学、声学等传感技术与单晶光纤介质相结合,在保持传感器结构灵活性的基础上,拓宽了常规玻璃光纤传感器的使用温度,同时弥补了热电偶等传统接触式测温技术在恶劣环境中寿命较低的缺陷。本文以单晶光纤的制备技术为出发点,回顾了单晶光纤的发展历史,分析了单晶光纤三种主要制备方法的技术特点及发展现状。同时,总结了单晶光纤在高温传感领域的主要研究成果,展望了单晶光纤高温传感技术的应用前景。 展开更多
关键词 单晶光纤 单晶生长 高温传感器 光纤传感器 微下拉 激光加热基座
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导模法生长β-Ga_(2)O_(3)晶体中的小角晶界
13
作者 王佩 穆文祥 +2 位作者 侯童 贾志泰 陶绪堂 《硅酸盐学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第6期1406-1411,共6页
Ga_(2)O_(3)作为最具发展潜力的超宽禁带半导体材料,其晶体缺陷方面还缺乏深入且全面的研究。面缺陷小角晶界主要存在于β-Ga_(2)O_(3)(100)晶面,会破坏晶体结构完整性,降低晶体质量。采用化学刻蚀法和透射电子显微镜技术对导模法生长β... Ga_(2)O_(3)作为最具发展潜力的超宽禁带半导体材料,其晶体缺陷方面还缺乏深入且全面的研究。面缺陷小角晶界主要存在于β-Ga_(2)O_(3)(100)晶面,会破坏晶体结构完整性,降低晶体质量。采用化学刻蚀法和透射电子显微镜技术对导模法生长β-Ga_(2)O_(3)晶体中的小角晶界进行宏观分析和微观结构表征。研究表明:小角晶界两侧的刻蚀坑形状和朝向相同,晶界两侧的晶粒取向差约为3°,除此之外,小角晶界会使摇摆曲线出现肩峰及展宽,通过对β-Ga_(2)O_(3)晶体中小角晶界缺陷的微观结构进行表征,填补了小角晶界缺陷的研究空白。 展开更多
关键词 β-氧化镓 小角晶界 摇摆曲线
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氧化镓单晶在酸碱条件下的腐蚀坑形貌研究
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作者 高崇 韦金汕 +5 位作者 欧阳政 何敬晖 王增辉 卜予哲 赛青林 赵鹏 《人工晶体学报》 CAS 北大核心 2023年第12期2186-2195,共10页
氧化镓晶体材料由于其优异的性能以及可以用熔体法生长的优势,在功率器件、光电领域有着巨大的潜力。近年来,国内外众多专家也随之开展对氧化镓单晶材料的研究工作,高质量低缺陷的氧化镓单晶材料对后续的外延、器件的制备极其重要。目前... 氧化镓晶体材料由于其优异的性能以及可以用熔体法生长的优势,在功率器件、光电领域有着巨大的潜力。近年来,国内外众多专家也随之开展对氧化镓单晶材料的研究工作,高质量低缺陷的氧化镓单晶材料对后续的外延、器件的制备极其重要。目前,国际上主流的生长方法是导模法,导模法具有生长周期短、尺寸大及生长稳定等优点,然而在晶体缺陷控制方面还有很大的进步空间。本文围绕氧化镓单晶的腐蚀坑形貌,对导模法生长的氧化镓单晶进行加工制样,进行了不同酸碱条件下的腐蚀实验。详细介绍了观察到的不同腐蚀坑形貌,分析了晶体缺陷对腐蚀坑形貌的影响,对今后氧化镓单晶生长机理和晶体缺陷的研究具有重要意义。 展开更多
关键词 氧化镓单晶 缺陷 腐蚀 腐蚀坑形貌 单晶生长
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应对未来战争的“光学盾牌”——蓝宝石基透明装甲
15
作者 王晓亮 赵鹏 +4 位作者 刘发付 黄友奇 李清连 孙军 黄存新 《人工晶体学报》 CAS 北大核心 2023年第12期2210-2214,共5页
本文采用自主设计开发的大尺寸导模(EFG)炉成功制备了尺寸为485 mm×985 mm×12 mm的蓝宝石单晶板材,将其切割、研磨后与玻璃、聚碳酸酯复合为透明装甲样品,其中尺寸为352 mm×341 mm×33 mm样品面密度为79.27 kg/m^(2)... 本文采用自主设计开发的大尺寸导模(EFG)炉成功制备了尺寸为485 mm×985 mm×12 mm的蓝宝石单晶板材,将其切割、研磨后与玻璃、聚碳酸酯复合为透明装甲样品,其中尺寸为352 mm×341 mm×33 mm样品面密度为79.27 kg/m^(2),尺寸为351 mm×342 mm×33 mm的样品面密度为79.38 kg/m^(2)。分别采用直径为7.62 mm和12.7 mm的穿甲燃烧弹对其进行打靶测试,实验结果显示,蓝宝石基透明装甲在100 m 0°法线角射击中,具有优异的抗冲击性能。 展开更多
关键词 蓝宝石单晶 透明装甲 面密度 打靶实验
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导模法生长α-Al2O3:C晶体 被引量:4
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作者 杨新波 李红军 +4 位作者 毕群玉 程艳 苏良碧 唐强 徐军 《无机材料学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2009年第2期255-258,共4页
以高纯Al2O3为原料,利用石墨发热体和石墨保温桶为碳源,采用导模法生长了α-Al2O3∶C晶体,研究了氢气退火后得到的α-Al2O3∶C晶体的热致发光和光致受激发光特性.α-Al2O3∶C晶体在460K具有单一一级动力学热致发光峰,热致发光发射波长位... 以高纯Al2O3为原料,利用石墨发热体和石墨保温桶为碳源,采用导模法生长了α-Al2O3∶C晶体,研究了氢气退火后得到的α-Al2O3∶C晶体的热致发光和光致受激发光特性.α-Al2O3∶C晶体在460K具有单一一级动力学热致发光峰,热致发光发射波长位于415nm.α-Al2O3∶C晶体的光致受激发光曲线呈指数衰减,衰减曲线由快衰减和慢衰减两部分组成.α-Al2O3∶C晶体的热致发光和光致受激发光剂量响应曲线具有线性-亚线性-饱和的特点,其中热致发光剂量响应在5×10^-6 -0.2Gy范围内呈现良好的线性关系,饱和剂量为10Gy;光致受激发光剂量响应在5×10^-6 -10Gy范围内呈现良好的线性关系,饱和剂量为30Gy. 展开更多
关键词 α-Al2O3∶C 热致发光 光致受激发光
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大尺寸蓝宝石晶体生长技术的应用研究
17
作者 常慧 王丽 +1 位作者 徐淑芬 苏翔 《造纸装备及材料》 2023年第12期79-81,共3页
在理论研究与实践探索中,蓝宝石晶体凭借自身独特的优势及理化特性得到广泛应用,其强度高、硬度高、耐高温、耐腐蚀、透光性能好等一系列优势的显现,使我国在蓝宝石晶体生产技术研究中取得一定的成就。各种生长技术获取长足的发展,尤其... 在理论研究与实践探索中,蓝宝石晶体凭借自身独特的优势及理化特性得到广泛应用,其强度高、硬度高、耐高温、耐腐蚀、透光性能好等一系列优势的显现,使我国在蓝宝石晶体生产技术研究中取得一定的成就。各种生长技术获取长足的发展,尤其是大尺寸蓝宝石生长技术,在原有生长技术的基础上得到大幅度提升,在产业化规模生产中得到有效应用,为工业发展提供支撑,尤其是在国防工业及航空航天领域,作出巨大的贡献。基于此,文章介绍了蓝宝石晶体生长技术的特点,探讨了我国大尺寸蓝宝石晶体生长技术的发展历程和现状,分析了大尺寸蓝宝石晶体生长技术的具体应用和发展趋势,以供参考。 展开更多
关键词 大尺寸蓝宝石晶体 生长技术
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导模法生长(1102)板面白宝石片状晶体 被引量:2
18
作者 王崇鲁 张■ 《人工晶体学报》 EI CAS CSCD 1990年第4期292-295,共4页
本文介绍了采用导模法生长(1102)板面白宝石片状晶体的基本装置、生长过程、工艺条件和晶体质量的情况。
关键词 氧化铝 白宝石 晶体
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白宝石弓形片晶体生长研究 被引量:4
19
作者 刘书强 杨志刚 李尚升 《超硬材料工程》 CAS 2007年第6期53-55,共3页
对于采用电阻加热导模法生长白宝石弓形片来说,模具顶端的温度场对晶体外形控制起着关键作用。实验发现模具顶端附近径向温度梯度1.6℃/mm、轴向温度梯度3.3℃/mm时,晶体生长较易获得理想的晶体外形。对于晶体生长过程中产生的气泡,实... 对于采用电阻加热导模法生长白宝石弓形片来说,模具顶端的温度场对晶体外形控制起着关键作用。实验发现模具顶端附近径向温度梯度1.6℃/mm、轴向温度梯度3.3℃/mm时,晶体生长较易获得理想的晶体外形。对于晶体生长过程中产生的气泡,实验设计了合适的模具、找到了适宜的工艺参数,有效地解决了这个问题。小角晶界的产生,可通过选用高质量的籽晶、采用缩径放肩工艺、调整模具顶端的形状来消除。通过这些问题的解决,实验生长出外形(2.6×30×240)mm和晶体内部质量符合手表镜面要求的白宝石弓形片。 展开更多
关键词 白宝石 弓形片 晶体
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导模法生长白宝石单晶中的气孔观察 被引量:3
20
作者 马胜利 井晓天 孙巧艳 《人工晶体学报》 EI CAS CSCD 北大核心 1998年第1期75-79,共5页
研究了导模法生长白宝石单晶过程中,单晶内气孔的产生、分布形态、密度及尺寸。结果表明:固-液界面形状和稳定性是决定气孔分布形态和密度的关键因素,而这又取决于合理的生长工艺条件,尤其是晶体生长速率和正确的模具设计。
关键词 白宝石单晶 气孔 生长速率 固-液界面形状
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