晶体材料概论教学课件PPT.ppt

晶体材料概论 光电功能晶体是无机材料科学的核心学科之一 半导体 光电子产业需要各种性能优异的晶体材料 如压电 电光 声光 激光 非线性光学 闪烁晶体等材料 而单晶硅 锗 碳化硅 砷化镓等材料制备工艺的突破将导致半导体技术的重大革新 该学科研究对高新技术的发展具有重要意义 我国的晶体材料研究开创于50年代 迄今在国际相关领域特别是闪烁晶体 非线性光学晶体等研究方向已具有若干优势 在国家科技部公布实施的973计划中 首批15个重大项目之一即为 光电功能晶体的结构性能 分子设计 微结构设计和制备过程的研究 光电功能晶体材料的研究兼有学术性和应用性 需要综合无机化学 材料化学 材料物理 固体电子学 光电子学等学科基础 单晶材料具有量小价值高的特点 很适合于在高等学校进行研究开发 1 半导体晶体硅 锗 砷化镓 磷化铟 碳化硅 氮化镓等2 光功能晶体激光晶体 yag 蓝宝石等 非线性光学晶体 lbo bbo等 光折变晶体 sbn ln fe bso等 闪烁晶体 bgo csi tl pwo等3 电功能晶体压电晶体 水晶 lbo ln lt等 铁电晶体 ln lt sbn pmnt等 热释电晶体 ln lt sbn等介电晶体 云母等 4 其它晶体金刚石 水晶 蓝宝石等 晶体材料分类 半导体晶体主要应用半导体激光器 半导体晶体主要应用半导体温差器件 光功能晶体及其应用激光晶体 光功能晶体及其应用非线性光学晶体 光功能晶体及其应用闪烁晶体 锗酸铋晶体 钨酸铅晶体 其他光学应用的晶体 双折射晶体 光学镜头用caf2晶体 电功能晶体及其应用压电晶体 水晶 压电器件 电功能晶体及其应用压电晶体 铌酸锂晶体 钽酸锂晶体 电功能晶体及其应用压电晶体 四硼酸锂晶体 弛豫铁电晶体pmnt 电功能晶体及其应用铁电晶体 弛豫铁电单晶pznt 电功能晶体及其应用铁电晶体 pznt晶片 电功能晶体及其应用铁电器件 pmnt水声换能器美国海军水下作战中心 pmnt水声换能器中国船舶工业总公司杭州应用声学研究所 宝石晶体天然宝石 黄玉蓝宝石 电气石水晶 宝石晶体人造宝石 白宝石锆石 其他晶体 硅酸铋晶体 bi12geo20 晶体生长技术的发展 一 溶液生长法水溶液 水热法 高压生长 二 高温溶液法助熔剂法 顶部籽晶熔盐法三 熔体生长法提拉法 坩埚下降法 水平bridgman法 悬浮区熔法 火焰法四 气相生长法升华法 提拉法晶体生长炉示意图 硅单晶生长 坩埚下降法晶体生长示意图 中国科学院上海硅酸盐研究所 主要研究方向 闪烁晶体 bgo csi tl pwo压电晶体 水晶 lbo ln lt铁电晶体 ln lt sbn pmnt介电晶体 云母主要研究特色 坩埚下降法晶体产业规模 年创汇2 3000千万美元 居全国研究院所第2位 国内著名研究机构简介 中国科学院福建物质结构研究所 主要研究方向 光学倍频晶体 bbo lbo压电晶体 ln lt光学晶体 yvo4激光晶体 yag主要研究特色 提拉法 顶步籽晶熔盐法晶体产业规模 年创汇1 2000千万美元 国内著名研究机构简介 中国科学院上海光学精密机械研究所 主要研究方向 激光晶体 衬底晶体 白宝石 蓝宝石主要研究特色 提拉法 温梯法 国内著名研究机构简介 中国科学院北京半导体研究所 中国科学院安徽光学精密机械研究所 山东大学晶体材料国家重点实验室 北京人工晶体研究院 光电功能晶体材料 宁波大学 激光晶体非线性光学晶体 激光晶体cr3 licaalf6 激光晶体cr3 lisralf6 激光晶体ce3 liyf4 激光晶体nd3 liyf4 倍频晶体li2b4o7 倍频晶体cslib6o10 宁波大学 集装箱检查系统用钨酸镉闪烁单晶材料的制备技术闪烁单晶是以高能射线探测成像为核心的高新技术的关键材料 钨酸镉单晶是国际集装箱检测系统制造业首选的闪烁发光材料 本项目首次研究钨酸镉闪烁单晶的坩埚下降法生长技术 拟弄清在坩埚下降法生长条件下熔体析晶特性 研究生长条件与晶体缺陷的关系 掌握高质量大尺寸钨酸镉单晶的最佳生长工艺 主要面向集装箱检测系统制造业的技术需求 实现大尺寸钨酸镉单晶的稳定小批量生长 本项目所研制钨酸镉单晶性能将满足相关射线探测器制作的技术要求 形成具有自主知识产权的材料制备专利技术 为实现钨酸镉单晶的批量生长奠定可靠技术基础 同时本项目探索适应较高熔点 挥发性熔体的闪烁单晶生长工艺 相关研究成果对于发展高性能闪烁单晶材料的制备技术兼具有重要学术价值 最新研究课题简介 闪烁单晶 光电倍增管或硅光电二极管 计算机成像系统 集装箱 大型集装箱检查系统原理示意图 x射线发生源 射线探测器阵列 原料制备晶体生长 配制原料籽晶加工坩埚制作降温 安装籽晶 填装原料出炉 原料再处理 晶体定向 焊封坩埚晶体切割晶体研磨晶体抛光 上炉 升温 接种晶体元件 晶体生长工艺流程 platinumcruciblesusedinverticalbridgmanprocess cdwo4单晶cdwo4单晶 研究成果 1 陈红兵 肖华平 杨培志 徐卓 钨酸镉闪烁单晶的坩埚下降法生长工艺 中国发明专利 申请号 200710103677 8 2 huapingxiao hongbingchen fangxu chengyongjiang peizhiyang bridgmangrowthofcdwo4singlecrystals journalofcrystalgrowth 2008 310 521 3 肖华平 陈红兵 徐方 蒋成勇 杨培志 钨酸镉单晶的坩埚下降法生长及其光学均匀性 硅酸盐学报 2007 出版中 新型驰豫铁电单晶材料的生长及其应用 合作单位 西安交通大学电子材料所 宁波大学材化学院铌锌酸铅 钛酸铅和铌铟酸铅 钛酸铅固溶体单晶是近年来发现的性能优良的铁电晶体材料 该系列单晶材料以其极高的机电偶合系数和介电常数 在压电器件应用领域大大超过传统的pzt压电陶瓷 从而在海军潜艇的声纳系统 医用超声成像诊断仪器等领域具有重要应用价值本项目研究的应用目标是突破晶体生长工艺 获得优质大尺寸的铁电晶体材料 向军工配套开发机构批量提供优质铁电单晶材料 以满足制造水声换能器件的需要 后续发展还可面向国际超声成像仪器产业提供符合需求的超声探头材料 将发展固溶体单晶生长方法 创造出适应高挥发 高腐蚀性熔体和变晶相界结构的铁电单晶生长的技术 最新研究课题简介 水声换能器探头 铌镁酸铅 钛酸铅单晶 铌铟酸铅 钛酸铅单晶 铁电单晶片 氟化物激光晶体的地面与空间生长 合作单位 中科院上海硅酸盐研究所 宁波大学材化学院 宁波大学 上海硅酸盐所空间材料研究室 最新研究课题简介 晶体材料科学技术 复习题 1