1 青岛理工大学山东增材制造工程技术研究中心，山东 青岛 266520
2 西北工业大学分析测试中心，陕西 西安 710072
3 西北工业大学凝固技术国家重点实验室，陕西 西安 710072
4 沈阳航空航天大学机电工程学院，辽宁 沈阳 110136
研究了DD6镍基单晶高温合金在不同功率下重熔区内部杂晶的形成机制。碳化物的形成导致固液界面塌陷，进而诱导杂晶的形成；熔池顶部杂晶的产生主要与温度梯度、固液界面的迁移速率有关。激光功率升高导致温度梯度降低，进而诱导柱状晶向等轴晶转变（CET）；转向枝晶交汇处杂晶的产生是由枝晶交汇处的温度梯度比其他地方小以及温度梯度方向改变引起的。热应力数值模拟结果表明：低激光功率下的热输入可以有效提高温度梯度并有效降低残余应力水平，有利于抑制单晶修复过程中杂晶的形成。该研究可为单晶修复过程中杂晶的抑制提供理论和实验支撑。
镍基单晶高温合金 杂晶 单晶修复 激光重熔 中国激光
2024, 51(10): 1002320
1 江苏师范大学江苏省先进激光材料与器件重点实验室，江苏 徐州 221116
2 山东大学光学高等研究中心，山东 青岛 266237
3 同济大学高等研究院物理科学与工程学院，上海 200092
4 江苏省先进激光材料与器件国际合作联合实验室，江苏 徐州 221116
单晶光纤（SCF）具有长径比高、比表面积大、散热好等优势，近年来成为高功率激光振荡器及放大器的选择材料之一。采用光线追迹法，模拟分析了泵浦光在Tm∶YAG SCF中的传播模式及强度分布情况。采用1.7 μm激光二极管（LD）作为泵浦源进行共振泵浦，将模式匹配和泵浦光导波传输结构相结合，实现了Tm∶YAG SCF连续激光运转，在~2.02 μm处获得了7.85 W的功率输出，对应入射泵浦功率的斜效率为46.3%。
激光器 固体激光器 共振泵浦 Tm∶YAG单晶光纤 泵浦导波
1 1.山东大学 晶体材料国家重点实验室, 新一代半导体材料研究院，济南 250100
2 2.广州南砂晶圆半导体技术有限公司, 广州 511458
碳化硅具有优异的物理化学性能, 在电动汽车、轨道交通、高压输变电、光伏、5G通信等领域具有广泛应用前景。8英寸(1英寸=2.54 cm)SiC衬底在降低器件单位成本、增加产能供应方面具有巨大的潜力, 成为行业重要的技术发展方向。近期山东大学与广州南砂晶圆半导体技术有限公司在8英寸SiC衬底位错缺陷控制方面取得了重大突破, 使用物理气相传输法(Physical vapor transport, PVT)制备了低位错密度8英寸导电型4H-SiC单晶衬底, 其中螺位错(Threading screw dislocation, TSD)密度为0.55 cm-2, 基平面位错(Basal plane dislocation, BPD)密度为202 cm-2。
4H-SiC 8英寸 低位错密度 单晶衬底 4H-SiC 8-inch low dislocation density single crystal substrate
1 1.哈尔滨工业大学 航天学院, 哈尔滨 150000
2 2.深圳市恒运昌真空技术有限公司, 深圳 518000
微波等离子体化学气相沉积(Microwave plasma chemical vapor deposition, MPCVD)技术是制备大尺寸、高品质单晶金刚石的理想途径, 然而MPCVD单晶金刚石生长过程的复杂性与晶体生长需求的多样性难以对生长过程进行优化设计。针对此问题, 本研究提出了一种基于等离子体诊断技术的MPCVD单晶金刚石生长的系统性设计方法, 采用等离子体成像和光谱分析对微波等离子体进行量化诊断。并利用自主研发的MPCVD设备, 研究了腔室压力-微波功率-等离子体性状-衬底温度间的物理耦合特性和量化关系, 得到了不同参数下的等离子体有效长轴尺寸、基团浓度和分布、能量密度等数据, 以实验观测数据为基础拟合得到了单晶金刚石生长工艺图谱。根据此工艺图谱, 可以通过选择生长温度和所需生长面积来选取工艺参数, 且通过实验验证, 表明此图谱具有较强的指导意义, 预测参数误差小于5%。同时根据该图谱的预测, 研究了不同等离子体能量密度下的单晶金刚石生长情况, 在较低功率下(2600 W)也得到了较高的能量密度(148.5 W/cm3), 含碳前驱体的浓度也高于其他工艺条件, 因而获得了较高的生长速率(8.9 μm/h)。此套方法体系可以针对不同单晶金刚石生长需求进行有效的等离子体调控和工艺优化。
MPCVD 单晶金刚石生长 等离子体 生长参数优化 MPCVD single crystal diamond growth plasma optimization of growth parameters 光子学报
2023, 52(12): 1214001
锑化铟(InSb)焦平面探测器是中波红外探测领域应用广泛的一种探测器。作为制备探测器的基础，InSb晶体材料的质量和性能显得尤为重要。近年来InSb晶体材料在向高质量大尺寸方向发展。通过多举措坩埚设计和温场条件设计，采用直拉法生长了直径大于135 mm的InSb单晶。测试结果表明，5 in晶片的位错腐蚀坑密度小于50 cm-2，双晶衍射峰的半峰宽为832 arcsec，晶体具有相当好的完整性。通过优化生长工艺参数，晶体生长过程中具有较为平坦的固液界面，表现出良好的径向电学均匀性。这为制备低成本和超大规模InSb红外探测器阵列奠定了基础。
锑化铟 单晶 位错密度 电学均匀性 InSb single crystal dislocation density electrical uniformity0
1 北京中材人工晶体研究院有限公司，北京100018
2 中材人工晶体研究院有限公司，北京100018
3 中国兵器科学研究院宁波分院，宁波315103
4 中国建筑材料科学研究总院有限公司，北京100024
5 南开大学物理科学学院, 天津300071
6 中国科学院新疆理化技术研究所,乌鲁木齐830011
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/m2，尺寸为351 mm×342 mm×33 mm的样品面密度为79.38 kg/m2。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。
蓝宝石单晶 导模法 透明装甲 面密度 打靶实验 sapphire single crystal edgedefined filmfed growth method transparent armor surface density targeting experiment
1 北京中材人工晶体研究院有限公司，北京100018
2 中材人工晶体研究院有限公司，北京100018
3 华南师范大学半导体科学与技术学院，广州510631
4 杭州光学精密机械研究所，杭州311421
5 中材高新材料股份有限公司，北京100102
6 中国科学院上海光学精密机械研究所，上海201800
7 中国科学院大学材料科学与光电技术学院，北京100049
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。
氧化镓单晶 导模法 缺陷 腐蚀 腐蚀坑形貌 单晶生长 gallium oxide single crystal edgedefined filmfed growth method defect corrosion corrosion pit morphology crystal growth
1 北京中材人工晶体研究院有限公司，北京100018
2 中材人工晶体研究院有限公司，北京100018
采用丝网印刷工艺在PMNPT弛豫铁电单晶晶片表面涂覆了中温及高温两种银浆，通过快速烧结工艺分别在650和850 ℃条件下制备了银电极。采用扫描电子显微镜观察银电极表面及金属晶体界面的微观结构，采用能谱分析了界面的元素分布情况。银电极厚度为几十微米，呈多孔结构，与晶体结合良好。经过烧结后，晶体中的Pb、Nb、Ti等原子向银电极发生了迁移，而高温银浆烧结后在界面形成几微米厚的过渡层，晶体中原子向电极中的迁移大幅度减少。不同晶向的PMNPT晶片在高温下向银电极扩散过程中具有很强的晶面效应，［110］方向晶体中Pb、Nb、Ti原子向电极中的扩散程度小于［100］方向晶体。
弛豫铁电单晶 Ag电极 金属晶体界面 原子扩散 PMNPT PMNPT relaxor ferroelectric single crystal Ag electrode metalcrystal interface atomic diffusion
