半导体材料--晶体生长ppt课件.ppt

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1、第三章晶体生长晶体材料在功能材料中占有重要地位，这是由于它具有一系列独特的物理性能所决定的。常见的晶体材料有：（1）激光晶体固体激光器的发光材料，通常被称为激光晶体。早期的红宝石：(Al2O3:Cr3+)目前的掺钕钇铝石榴石：(YAG:Nd3+)目前在350多种基质晶体和20多种激活离子的约70个跃迁波段上实现了受激发射。Nd:YVO4CrystalNd:YVO4crystalisoneofthemostexcellentlaserhostmaterials,itissuitablefordiodelaser-pumpedsolidstatelaser.A）基质晶体（载体

2、）中掺入激活离子（发光中心Nd3+，Cr3+，Ho3+，Dy2+）。输出的波长从紫外（0.17m）到中红外（5.15m）。如：红宝石Al2O3:Cr3+，掺钕钇铝石榴石YAG:Nd3+等。B）化学计量激光晶体，这种晶体的激化离子就是晶体组成之一。其特点：高效、低值，功率小。分类（按组分分）（2）非线性光学晶体定义：晶体当受到强电磁场作用时，由于非线性极化引起非线性光学效应。目的：是实现光频率的转化：由于非线性光学晶体可以通过其倍频、和差、光参量放大和多光子吸收等非线性过程改变入射光和发射光频率的变化。KDPandDKDPcrystalsPotassiumDihyd

3、rogenPhosphate(KDP)andPotassiumDideuteriumPhosphate(DKDP)arecurrentlyusedforelectro-opticalmodulationandfrequencyconversion.CORETECH KDPandDKDPhavehighnonlinearcoefficientandhighopticaldamagethreshold,andcanbeused electro-opticalmodulator,Qswitchesandshuttersforhighspeedphotography.KH2PO4

4、KD2PO4应用激光频率转换、四波混频、光束转向、图象放大光信息处理、激光对抗和核聚变等研究领域。现状：我国该领域领先（3）电光晶体定义：光通过有外加场的晶体时，光随着外加场的变化发生如偏转、偏振面旋转等而达到控制光传播的目的。这类晶体为电光晶体。应用：光通讯、光开关、大屏幕显示、光储存、光雷达和光计算机等。要求：在使用的波长范围内，对光的吸收和散射要小、电阻率要大、介电损耗角要小、化学稳定、机械和热性能好、半波电压低等。（4）声光晶体定义：超声波通过晶体时，在晶体中产生随时间变化的压缩和膨胀区域，使晶体的折射率发生周期性变化，形成超声导致的折射率光栅，当光通过折射率周期

5、性变化的晶体时，将受到光栅的衍射，产生声光相互作用。这类晶体为声光晶体。应用：高速激光印刷系统、激光雷达、光计算机等。（5）磁光晶体定义：当光通过组成原子有一定磁性的被磁性晶体反射（克耳效应）或透射（法拉第效应）时，其偏振面状况将发生变化，这类晶体为磁光晶体。应用：激光快速开关、调制器、循环器及隔离器；计算机储存器等。（6）热释电晶体定义：当温度发生变化时，晶体某一结晶学方向上正负电荷相对重心位移而引起自发极化效应，这类晶体为热释电晶体。应用：红外热释电探测器、红外热释电摄像管等。（7）压电晶体定义：通过拉伸或压缩使晶体产生极化，导致晶体表面电荷的现象称为压电效应，这类晶

6、体为压电晶体。应用：滤波器、谐振器、光偏转器、测压元件等。（8）闪烁晶体定义：当射线或放射性粒子通过晶体时，晶体会发出荧光脉冲，这类晶体为闪烁晶体。应用：核医学、核技术、空间物理等。（9）半导体晶体定义：电阻率处于导电体（10-5.cm）和绝缘体（1010.cm）之间的晶体为半导体晶体。应用：声、光、电等。（10）薄膜晶体定义：1m或以下厚度的晶体。应用：电子管和超大规模集成电路等。（11）……晶体除了以上谈到的晶体以外，尚有：铁电、硬质、绝缘、敏感、热光、超导体、快离子导体等等。晶体生长方法分类晶体生长方法溶液生长法熔液生长法气相生长法固相生长法薄膜生长法降温，恒

7、温蒸发，温差水热，循环流动，凝胶等提拉，下降，焰熔，导模，冷坩埚，助熔剂区熔，浮区，基座等真空蒸发镀膜，升华，气相外延，化学气相沉积等高压，再结晶等真空蒸发，分子束外延，溅射，粒子束外延，液相外延，离子注入，LB膜等2.晶体生长方法发展动向晶体生长技术发展动向完整性利用性功能性重复性杂质、缺陷的控制，特殊环境下生长等大尺寸、异形、薄膜等极端条件下生长，结构、组织的控制生长自动化，程序化，原材料规范化等3.晶体生长研究方法晶体生长研究方法同其它材料的研究方法相同，除了严格控制晶体生长原材料之外，对晶体的结构、晶体的生长方法和晶体