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生长气氛和速度在金红石(TiO_2)单晶体生长中的作用研究(英文) 被引量:11
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作者 毕孝国 修稚萌 +5 位作者 马伟民 孙旭东 赵洪生 郭国友 付杰 丁千 《人工晶体学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2004年第4期657-661,共5页
本文研究了生长气氛和生长速度在焰熔法金红石单晶体生长中的作用 ,对比了晶体在空气中与在氧气中退火的结果 ,测定了晶体试样的摇摆曲线和透过率。研究表明 :金红石单晶体的生长受炉膛气氛、生长界面温度和生长速度的影响 ;炉膛气氛决... 本文研究了生长气氛和生长速度在焰熔法金红石单晶体生长中的作用 ,对比了晶体在空气中与在氧气中退火的结果 ,测定了晶体试样的摇摆曲线和透过率。研究表明 :金红石单晶体的生长受炉膛气氛、生长界面温度和生长速度的影响 ;炉膛气氛决定晶体能否形成 ,是关键因素 ;炉膛气氛中的氧分压大于液固界面 (即生长界面 )处熔体的氧离解压是生长完整晶体的前提条件 ;晶体在退火过程中消除热应力 ,但更重要的是通过氧化反应消除氧空位 ,在氧气氛中退火 ,可明显缩短退火时间。在所优化的实验条件下制备的晶体 ,完整性较好 ,透过率为 70~ 72 % ,与商用晶体的透过率基本一致。 展开更多
关键词 生长气氛 生长速度 焰熔法 金红石单晶体 TIO2 氧化钛 摇摆曲线 透过率 晶体生长
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大尺寸金红石(TiO_2)单晶体生长条件的实验研究 被引量:18
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作者 毕孝国 修稚萌 +4 位作者 孙旭东 赵洪生 曹忠杰 郭国有 肖继田 《人工晶体学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2004年第2期244-249,共6页
采用高纯(99.995%)、超细的金红石(TiO2)粉末为起始原料,用燃熔法制备了尺寸为30mm×50mm的金红石(TiO2)单晶体。讨论了生长气氛、生长速度、温度梯度在晶体生长中的作用,对比了晶体在空气中与在氧气中退火的结果,测定了晶体试样... 采用高纯(99.995%)、超细的金红石(TiO2)粉末为起始原料,用燃熔法制备了尺寸为30mm×50mm的金红石(TiO2)单晶体。讨论了生长气氛、生长速度、温度梯度在晶体生长中的作用,对比了晶体在空气中与在氧气中退火的结果,测定了晶体试样的摇摆曲线和透过率,并与商用晶体的透过率进行了比较。实验表明:生长气氛中的氧分压大于液固界面(即生长界面)处熔体的氧离解压是生长完整晶体的必要条件;在此条件下,能否生长为大尺寸晶体则取决于炉膛的轴向温度梯度;晶体在退火过程中可消除热应力,但退火更重要的作用是通过氧化反应消除氧空位,在氧气氛中退火,可明显缩短退火时间;所制备的晶体完整性较好,透过率与商用晶体基本一致。 展开更多
关键词 金红石 TIO2 单晶体 晶体生长工艺 燃熔法 透过率
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生长工艺对生长室内温度分布影响的数值模拟 被引量:3
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作者 刘旭东 毕孝国 +2 位作者 唐坚 牛微 孙旭东 《材料科学与工艺》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第6期57-64,共8页
为给实验研究晶体生长工艺提供必要的理论指导,以氢气和氧气的燃烧为基础,研究了焰熔法生长金红石单晶体过程中生长室内的温度分布特征,分析了H_2和O_2流量、喷嘴尺寸对温度分布的影响.研究表明:适合金红石单晶体生长的最佳燃烧器为内O_... 为给实验研究晶体生长工艺提供必要的理论指导,以氢气和氧气的燃烧为基础,研究了焰熔法生长金红石单晶体过程中生长室内的温度分布特征,分析了H_2和O_2流量、喷嘴尺寸对温度分布的影响.研究表明:适合金红石单晶体生长的最佳燃烧器为内O_2、中H_2和外O_2的三管结构;随着H_2流量增加,生长室轴心线上和径向温度逐渐增大,H_2流量增加2 L/min,中心最高温度平均升高160℃,位置向下移动约2.5 mm;随着内、外O_2流量增加,生长室轴心线上和径向温度逐渐降低,与内O_2的影响相比,外O_2对中心温度影响较小,而对径向温度的影响较大;随着内O_2喷嘴孔径的增加,生长室轴心线上最高温度逐渐增大,而位置逐渐向喷嘴方向移动,而外O_2和H_2喷嘴孔径对轴心线上最高温度的影响非常小. 展开更多
关键词 金红石单晶体 焰熔法 生长室 温度分布 燃烧器
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SrTiO_3单晶体生长过程中的溢流问题 被引量:3
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作者 毕孝国 黄菲 +2 位作者 何风鸣 赵洪生 孙旭东 《人工晶体学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第2期328-331,共4页
本文以氯化锶和氯化钛为原料,采用控制水解法制备SrTiO3 原料粉末,使用焰熔法生长了SrTiO3 单晶体。晶体生长参数为:原料粉末粒度为-200+250目,炉膛气氛的氢氧比H/O为6. 00,生长速度为12mm/h,获得了直径30mm,长60mm的单晶。晶体生长过程... 本文以氯化锶和氯化钛为原料,采用控制水解法制备SrTiO3 原料粉末,使用焰熔法生长了SrTiO3 单晶体。晶体生长参数为:原料粉末粒度为-200+250目,炉膛气氛的氢氧比H/O为6. 00,生长速度为12mm/h,获得了直径30mm,长60mm的单晶。晶体生长过程中,晶体顶部熔体的溢流是妨碍获得大尺寸完整晶体的一个最主要的问题。本文详细讨论了SrTiO3 单晶体生长过程中的溢流的成因和解决办法。 展开更多
关键词 SRTIO3 晶体生长 溢流 焰熔法 钙钛矿 晶胞 制备方法 折射率
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焰熔法生长金红石单晶体生长室内温度分布的数值模拟 被引量:5
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作者 刘旭东 毕孝国 +2 位作者 唐坚 蔡云平 孙旭东 《人工晶体学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第1期138-145,共8页
以氢气和氧气的燃烧为基础,研究了焰熔法生长金红石单晶体过程中生长室内的温度分布特征,分析了H_2和O_2流量对温度分布的影响。结果表明:中心轴向温度随喷嘴距离的增加而升高,在距喷嘴92 mm处达到最高温度3290.3 K后开始下降;晶体熔帽... 以氢气和氧气的燃烧为基础,研究了焰熔法生长金红石单晶体过程中生长室内的温度分布特征,分析了H_2和O_2流量对温度分布的影响。结果表明:中心轴向温度随喷嘴距离的增加而升高,在距喷嘴92 mm处达到最高温度3290.3 K后开始下降;晶体熔帽径向温度随直径的增加逐渐减小,熔帽边缘温度则急剧升高;随着H_2流量增加,生长室内中心轴向和径向温度逐渐增大,H_2流量增加2 L/min,中心最高温度平均升高130℃,最高温度的位置向下移3.1mm,晶体熔帽表面温度平均升高70℃;增加内O_2和外O_2流量均导致生长室内中心轴向和径向温度降低,而使晶体熔帽上的压力升高,外O_2对温度的影响较大,而内O_2对晶体熔帽压力的影响较大。 展开更多
关键词 焰熔法 金红石单晶体 生长室 温度分布
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焰熔法生长钛酸锶单晶体生长室内温度分布的数值模拟 被引量:4
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作者 刘旭东 毕孝国 孙旭东 《材料导报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第16期138-143,共6页
通过研究焰熔法生长钛酸锶单晶体过程中生长室内的温度分布特征,分析了H_2和O_2流量、喷嘴孔径对温度分布的影响。结果表明,采用焰熔法生长SrTiO_3晶体时,晶体熔帽表面温度和压力由中心逐渐向外降低;随着H_2流量的增加,中心轴向的最高... 通过研究焰熔法生长钛酸锶单晶体过程中生长室内的温度分布特征,分析了H_2和O_2流量、喷嘴孔径对温度分布的影响。结果表明,采用焰熔法生长SrTiO_3晶体时,晶体熔帽表面温度和压力由中心逐渐向外降低;随着H_2流量的增加,中心轴向的最高温度的位置基本不变,晶体熔帽温度和晶体四周的最高温度逐渐升高,只是升高幅度有所减小;晶体熔帽温度、压力及晶体周围烟气温度随O_2流量增大而升高,而轴向最高温度则降低;增加喷嘴的中心孔径将使轴向最高温度、晶体熔帽温度和径向温度梯度降低,而喷嘴的H_2孔径对生长室内轴向和径向温度分布的影响不是很明显。 展开更多
关键词 焰熔法 钛酸锶单晶体 生长室 温度分布
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MgO·(Al_2O_3)_n尖晶石单晶体的制备及相关特性研究 被引量:2
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作者 李华彬 伍登学 +1 位作者 赵汇川 林理彬 《功能材料》 EI CAS CSCD 1993年第4期362-367,共6页
本文运用高温固相反应法和焰熔生长方法制备了非化学配比的MgO·(Al_2O_3)_n(其中n=1.0,1.3,1.5,2.0,2.3,2.5,2.7,3.0,4.5,5.0)尖晶石微粉及单晶体。并用XRD,SEM,TG/DTA,IR及常规测试手段分析了实验结果,认为尖晶石粉料具有高纯度... 本文运用高温固相反应法和焰熔生长方法制备了非化学配比的MgO·(Al_2O_3)_n(其中n=1.0,1.3,1.5,2.0,2.3,2.5,2.7,3.0,4.5,5.0)尖晶石微粉及单晶体。并用XRD,SEM,TG/DTA,IR及常规测试手段分析了实验结果,认为尖晶石粉料具有高纯度、粉粒细且均匀、分散性好,以及白度好等特点。选择适当的n值,晶体容易生长且有较好的光学质量。化学分析表明;尖晶石有较好的化学性能,机械性能也好。因此,非化学配比的尖晶石既是短波长激光基质材料、陶瓷材料,也是优良的宝石饰品材料,可制成闪光的钻石和美丽的月长石代用品。 展开更多
关键词 固相反应法 尖晶石单晶体 晶体
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添质铝金红石(TiO_2)单晶体焰熔法生长实验及机理 被引量:2
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作者 毕孝国 孙旭东 赵洪生 《东北大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2003年第8期788-791,共4页
使用添加适量(原子分数为0 4%)Al2O3的金红石粉料,采用焰熔法成功地生长了尺寸为20mm×30mm的透明金红石单晶体,而采用相同工艺使用纯金红石粉料生长的晶体却是蓝黑色不透明的·添质铝在晶体生长过程中有如下作用:Al3+在晶体... 使用添加适量(原子分数为0 4%)Al2O3的金红石粉料,采用焰熔法成功地生长了尺寸为20mm×30mm的透明金红石单晶体,而采用相同工艺使用纯金红石粉料生长的晶体却是蓝黑色不透明的·添质铝在晶体生长过程中有如下作用:Al3+在晶体中取代Ti4+的位置,减少了氧的配位数,因而减少了晶体形成时对氧的需求,从而减少了由于Ti4+还原而形成的Ti3+和非本征氧空位的数量;由于Al3+半径小于Ti4+,因此增加了正离子间距,使氧离子更易于迁移;形成添质后晶体的本征(固有)缺陷对Al′Ti V¨O,提供氧离子扩散通路·因此适量Al2O3的添加从宏观上增加了氧离子在晶体中的扩散速度,避免了大量色心的形成,从而在生长过程中可直接获得透明的金红石单晶体· 展开更多
关键词 金红石(TiQ2)单晶体 晶体生长 添质铝 焰熔法 Verneuil炉 活化处理
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Mn:MgAl_2O_4单晶体的生长及光谱特性研究 被引量:1
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作者 李华彬 林理彬 伍登学 《激光杂志》 CAS CSCD 北大核心 1993年第5期236-240,275,共6页
用改进的焰熔装置培育了Mn:MgAl_2O_4尖晶石单晶体,运用扫描电镜,x射线衍射,分光光度计分析测试了Mn:MgAl_2O_4的晶体质量,理化特性,光谱特性。结果表明:掺锰尖晶石是很有希望的绿光波段激光材料。同时赋色良好的晶体也是优秀的人造饰... 用改进的焰熔装置培育了Mn:MgAl_2O_4尖晶石单晶体,运用扫描电镜,x射线衍射,分光光度计分析测试了Mn:MgAl_2O_4的晶体质量,理化特性,光谱特性。结果表明:掺锰尖晶石是很有希望的绿光波段激光材料。同时赋色良好的晶体也是优秀的人造饰品材料。 展开更多
关键词 激光材料 尖晶石晶体 晶体生长
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数控焰熔法生长金红石单晶体的气体参数优化试验研究
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作者 李彩娜 毕孝国 孙旭东 《功能材料》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第7期7101-7104,7110,共5页
使用数控焰熔法晶体生长炉和三管燃烧器进行了金红石单晶体的生长工艺实验研究。研究表明,在3个气体参数中,内氧是基础。当内氧流量小于特征值Oin(min)=6.6 L/min或大于特征值Oin(max)=7.1 L/min时,晶体生长或易于发生熔体流淌,或不易扩... 使用数控焰熔法晶体生长炉和三管燃烧器进行了金红石单晶体的生长工艺实验研究。研究表明,在3个气体参数中,内氧是基础。当内氧流量小于特征值Oin(min)=6.6 L/min或大于特征值Oin(max)=7.1 L/min时,晶体生长或易于发生熔体流淌,或不易扩肩,生长过程被迫中止,晶体很难生长成为大尺寸晶体;当内氧流量大于6.6 L/min而小于7.1 L/min时,生长过程稳定,能够生长成为大尺寸晶体。当内氧流量为7 L/min时生长出了直径30 mm、长度45 mm的金红石单晶体。通过能谱仪、X射线衍射仪(XRD)和拉曼光谱仪对晶体的组成、结构和键的结构进行表征,表明该晶体为典型的金红石单晶体,生长方向是[110]。 展开更多
关键词 金红石单晶体 焰熔法 数控晶体生长炉
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