人工晶体:生长技术、性能与应用

第1章概述1

11基本概念与范畴1

12人工晶体的结构与性能1

121基本结构特点2

122相律6

123相图7

13人工晶体的地位与作用13

131电子材料与人工晶体13

132光电子材料与人工晶体13

133光子材料与人工晶体14

134紫外、深紫外非线性光学晶体14

14人工晶体的发展14

141简介14

142研制现状14

143展望23

15人工晶体的应用24

151产业化的人工晶体24

152具有发展前途的人工晶体26

第2章人工晶体的生长29

21人工晶体生长的过程29

.211简介29

212晶核的形成29

213晶体生长过程和形态31

214完整晶面生长32

215准理想晶面生长32

22晶体生长的热量输运和质量输运33

221热量输运33

222质量输运37

223界面的稳定性和组分过冷40

23人工晶体生长方法44

231溶液生长44

232熔体生长59

233气相生长74

234固相生长76

24晶体的缺陷与检测83

241晶体缺陷概述83

242晶体缺陷的观察和检测87

25我国人工晶体生长设备的发展91

251硅单晶生长设备91

252ⅲ并プ寤合物半导体晶体生长设备92

253激光晶体和非线性光学晶体材料生长设备93

254人工晶体生长设备的展望94

第3章激光晶体96

31简介96

32掺钕钇铝石榴石nd∶y3al5o12(nd∶yag)激光晶体96

321简介96

322结构与性能97

323晶体的生长98

33掺镱钇铝石榴石yb∶y3al5o12(yb∶yag)激光晶体99

331简介99

332晶体的制备100

333性能分析100

334应用102

34掺铒钇铝石榴石——eyag激光晶体102

341晶体生长102

342性能分析103

343应用104

35ggg系列激光晶体105

351ggg激光晶体105

352gsgg激光晶体106

353可调谐的gsgg晶体107

354ggg、gsgg系列晶体的生长107

36掺钕铍酸镧nd3+2∶la2be2o5(nd3+∶bel)激光晶体108

361简介108

362nd3+∶bel晶体生长和结构分析108

363性能分析109

37掺钕钨酸铋钾nd3+∶kgd(wo4)2(nd∶kgw)激光晶体110

371简介110

372晶体生长111

373激光实验112

374效果112

38掺钕钨酸铋钠——nd3+∶nabi(wo4)2(nd∶nbw)激光晶体113

381简介113

382晶体的制备113

383性能分析115

39掺钕氟磷酸锶——nd∶sr5(po4)3f(nd∶sfap)激光晶体116

391晶体生长116

392性能分析116

393应用118

310nd∶nay(wo4)2激光晶体119

3101简介119

3102晶体生长119

3103性能分析119

3104应用前景120

311nd3+∶gd02y08al3(bo5)4(gyab)激光晶体121

3111简介121

3112晶体生长121

3113激光性能123

3114结果124

312nd3+∶y03gd05vo4激光晶体124

3121简介124

3122晶体的制备124

3123性能分析125

3124效果126

313掺镱钨酸钇钠——yb∶nay(wo4)2(yb∶nyw)激光晶体126

3131简介126

3132晶体制备127

3133晶体生长影响因素分析127

3134效果130

314掺镁铌酸锂激光晶体130

3141简介130

3142高掺镁linbo3晶体的生长130

3143mg(5%,摩尔分数)∶linbo3晶体光学性能测试131

3144mg∶linbo3晶体抗光折变性能测试132

3145mg(5%，摩尔分数)∶linbo3晶体激光器件的性能和应用133

315掺钬硼酸钙氧钆　（ho∶gdcob）　激光晶体134

3151简介134

3152晶体生长135

3153性能分析135

3154效果136

316掺铒硼酸钙氧钆（er∶gdcob）激光晶体136

3161简介136

3162晶体生长136

3163性能分析137

3164效果137

317掺镨硼酸钙氧钆 （pr∶gdcob）　激光晶体138

3171简介138

3172晶体生长138

3173性能分析138

3174应用139

318掺镱镨和铽的硼酸钙氧钆激光晶体139

3181简介139

3182晶体生长139

3183性能分析140

3184应用141

319锗酸盐激光晶体141

3191锗酸盐的结构特点141

3192几种锗酸盐激光晶体142

320氟化物激光晶体145

3201简介145

3202晶体性能145

3203晶体的制备147

3204应用前景151

321祖母绿激光晶体152

3211简介152

3212制备方法152

3213结构与性能分析154

3214应用前景154

322固体可调谐激光晶体154

3221ti∶al2o3155

3222ti3+或cr3+∶beal2o4155

3223石榴石晶体156

3224掺铬镁橄榄石　(cr∶mg2sio4)156

3225tm∶liyf4晶体　（ylf）157

3226cr3+∶licaalf6/cr3+∶lisralf6158

323其他激光晶体158

3231nd∶ca3(nb,ga)2ga3o12晶体158

3232nd∶yalo3晶体159

3233nd∶lamgal11o19晶体159

3234nd∶yvo4和nd∶gdvo4晶体159

3235nd∶ca5(po4)3f和nd∶sr5(vo4)3f晶体160

3236nd∶ylif4、nd∶gdlif4及nd∶ykf4晶体160

3237nd∶linbo3和nd∶mgo·linbo3晶体161

3238nd∶yal3(bo3)4和nd∶lasc3(bo3)4晶体161

324激光晶体研究方向162

3241探索和重新评价适用于激光二极管泵浦的激光晶体162

3242可调谐激光晶体165

3243新波段激光晶体167

3244高功率连续和高平均功率的激光晶体169

第4章闪烁晶体171

41概述171

411简介171

412闪烁体的基本特性171

413闪烁晶体的辐照损伤173

414闪烁晶体的应用175

42闪烁晶体生长技术178

421提拉法(czochralski method)178

422下降法( bridgman瞫tockbarger method)179

423热交换法(heat exchange method)180

424浮区法(floating zone method)181

425区熔法(zone melting method)181

426泡生法（kyropoulos method）181

427高温溶液法（high temperature solution method）181

43硅酸镥闪烁晶体（ce∶lu2sio3）182

431简介182

432lso的晶体结构和闪烁性能182

433闪烁机理研究183

434晶体生长185

435问题与对策188

436应用前景189

437掺铈硅酸镥189

44钨酸铅　(pwo)　闪烁晶体192

441简介192

442pwo晶体的基本性质192

443pwo晶体的发光机制193

444pwo闪烁晶体的基本特性194

445pwo晶体的辐照硬度195

446掺杂效应196

447批量生产的大尺寸pwo晶体闪烁性能的统计分析197

448应用前景197

45ln2sio5闪烁晶体198

451简介198

452晶体结构198

453ce3+荧光机理198

454晶体生长199

455晶体的闪烁性能及应用200

456有待研究的问题201

46bgo闪烁晶体202

461简介202

462bgo晶体的基本性能203

463bgo晶体的应用204

464影响bgo性能的主要因素205

47ce∶gd2sio5闪烁晶体205

471简介205

472晶体生长206

473晶体性能206

474应用206

48nbw闪烁晶体207

481简介207

482制备207

483性能测试与分析208

484效果209

49ce∶yag闪烁晶体210

491简介210

492晶体的制备210

493tgt瞔e∶yag闪烁晶体的光谱特性211

494效果212

第5章光学晶体、　非线性光学晶体与光折变晶体213

51光学晶体213

511简介213

512碱卤化合物光学晶体213

513金属铊和卤素的化合物光学晶体216

514碱土猜弊寤合物光学晶体217

515氧化物光学晶体218

52非线性光学晶体219

521简介219

522三硼酸锂（lbo）非线性光学晶体220

523硼酸氧钙钆（gdcob）非线性光学晶体223

524mnhg(scn)4非线性光学晶体225

525rcob非线性光学晶体227

53光折变晶体229

531简介229

532主要光折变晶体的类型与特点230

533铁电氧化物晶体230

534非铁电立方氧化物晶体233

535光折变晶体的制备235

536光折变晶体研究方向241

第6章单晶光纤243

61概述243

611简介243

612单晶光纤的特点243

613单晶纤维的发展244

614单晶光纤的生长方法245

615晶纤在激光技术中的应用246

62α瞐l2o3单晶光纤248

621超细粉末的制备248

622单晶纤维的生长及结果248

623制备过程中的注意事项249

624效果250

63氯化钾单晶光纤250

631制备方法250

632性能分析251

633效果252

64agcl单晶光纤252

641制备方法252

642注意事项253

65蓝宝石单晶光纤254

651简介254

652蓝宝石单晶光纤的制备255

653性能分析256

66铌酸锂单晶光纤260

661简介260

662光纤制备与色层260

663晶纤损耗测量261

第7章磁光晶体与声光晶体263

71磁光晶体263

711简介263

712磁光晶体的生长方法263

713磁光晶体的结构与性能265

714激光晶体的实际应用265

72声光晶体271

721简介271

722pbbr2晶体272

723hg2cl2晶体274

第8章宝石晶体277

81蓝宝石晶体277

811简介277

812晶体生长277

813晶体生长工艺278

814蓝宝石晶体的缺陷287

815蓝宝石晶体的质量检验293

82红宝石晶体295

821简介295

822温梯法生长红宝石晶体295

823水热法生长红宝石晶体297

83白宝石晶体299

831简介299

832生长方法299

833性能分析300

834效果301

第9章压电晶体302

91简介302

92硅酸镓镧（la3ga5sio14，lgs） 压电晶体302

921简介302

922结构与特性分析303

923晶体生长307

924压电性能及saw应用309

93al1-xgaxpo4压电晶体310

931晶体生长310

932性能分析311

933效果312

94压电晶体的应用312

941石英压电晶体及其传感器312

942压电传感器在溶液化学中的应用313

943电化学石英晶体微天平(eqcm)315

944压电生物传感器317

945新型压电传感器318

第10章人造金刚石320

101简介320

102人造金刚石的合成技术320

1021静压(态)法320

1022燃烧焰法326

1023人造金刚石合成工艺参数的选择与调整328

1024人造金刚石提纯330

103人造金刚石的结构与性能333

1031分类333

1032结构特征及其对性能的影响334

1033人造金刚石的性能336

104质量评定348

1041简介348

1042人造金刚石产品实物质量特性指标349

1043人造金刚石产品实物质量评定350

105人造金刚石的应用351

1051在地质钻探中的应用351

1052在刀具中的应用354

第11章半导体晶体356

111第一代半导体晶体——硅单晶356

1111简介356

1112单晶生长与质量控制356

1113性能分析358

1114硅单晶的应用与技术发展361

112第二代半导体晶体——砷化镓单晶361

1121生长方法362

1122砷化镓晶体的特性365

1123应用与技术发展366

113第三代半导体晶体碳化硅与氮化镓晶体367

1131简介367

1132晶体结构与材料特性367

1133晶体的生长368

1134器件工艺371

1135器件水平及应用373

1136发展375

114晶态氧化物半导体材料(cos)376

1141简介376

1142cos的材料和结构377

1143cos的物理特性379

1144应用与展望380

115硫系非晶态半导体材料382

1151简介382

1152矢量效应和标量效应383

1153硫系非晶态半导体材料的独特结构与特性386

1154应用展望387

116低维半导体材料387

1161简介387

1162量子点材料388

1163量子线材料389

1164量子阱材料391

第12章纳米晶体392

121简介392

1211分类392

1212制备技术392

1213应用393

122结构与特性393

1221结构393

1222性能特性396

1223纳米晶体的评价技术405

1224纳米晶体结构与性能的模拟研究409

123钛酸钡(batio3)纳米晶体413

1231简介413

1232制备方法413

1233性能414

1234效果416

124锂铁氧体纳米晶体416

1241简介416

1242制备方法416

1243形貌尺寸与磁性能416

125铁酸钴　(cofe2o4)　纳米晶体418

1251简介418

1252制备方法418

1253性能分析419

1254效果419

126sno2与zno纳米晶体419

1261简介419

1262样品420

1263性能分析420

1264效果421

127cds01se09纳米晶体422

1271简介422

1272晶体生长422

1273性能分析422

128纳米晶体化学太阳电池423

1281简介423

1282纳米晶体化学太阳电池的结构423

1283纳米晶体化学太阳电池工作原理424

1284应用前景426

129半导体纳米晶体427

1291简介427

1292半导体纳米结构的制备技术427

1293结构与性能特征431

1294半导体纳米晶体的应用研究433

主要参考文献446