同步辐射法研究BIBO与KDP晶体特征生长机制与缺陷

同步辐射X射形貌术是研究晶体微观结构缺陷和生长机制的一种有效方法，利用晶体缺陷在不同衍射矢量形貌像中的消光规律，能够得到缺陷的全面结构特征。α-BiB3O6和δ-BiB3O6是在Bi2O3-B2O3体系中已发现的有广泛应用前景的新型单晶材料，因受体系化合物种类多和生长熔体高粘度等因素影响，晶体生长困难生长机理不明确，国内未见δ-BiB3O6晶体报导。KDP（KH2PO4）是一种经久不衰的非线性晶体，特别是近年来针对该晶体发展起来的快速生长技术，给晶体生长的研究提出了新的挑战。本项目拟利用同步辐射光束源的天然准直性和短曝光时间的优点，在样品位置装置可以改变实验条件的环境室，分析α-BiB3O6和δ-BiB3O6晶相的结构和热稳定性以及生长机制和特征缺陷间的联系。同时研究KDP晶体快速生长过程中新发现的棱边生长机制，分析与该生长机制相关的晶体缺陷特点，给出提高快速生长KDP晶体质量的措施。

同步辐射X射线形貌术是研究晶体微观结构缺陷和生长机制的一种有效方法，利用晶体缺陷在不同衍射矢量形貌像中的消光规律，能够得到缺陷的全面结构特征，这对于找出缺陷成因，提高晶体质量起到重要作用。结合同步辐射方法主要开展了以下几个方面的研究工作。. 在KDP类晶体的快速生长方面：利用同步辐射，对KDP晶体快速生长过程中新出现的棱边生长机理进行了深入分析，发现薄表面层和KDP晶体具有一样的晶体结构，内部含有大量的生长条纹和包裹体缺陷。生长条纹相互平行，而包裹体沿生长条纹呈链状分布，分析认为这主要是杂质沿生长条纹偏聚造成的。利用同步辐射X射线形貌术分析了定向快速生长KDP晶体中的缺陷和晶体生长机制，发现晶体沿不同方向以不同的方式生长，沿X轴主要以螺旋位错机制生长，而位错主要在籽晶恢复时产生，一直延伸到｛100｝生长表面， 沿垂直于<100>方向，主要以层状形式生长，晶体内部含有大量平行生长条纹。.BIBO、KTP晶体方面：利用同步辐射X射线形貌术，测试了α-BiB3O6晶体褐色区域的同步辐射照片，结合对该晶体生长助熔剂和生长工艺的分析，讨论了晶体中出现褐色区域的原因。在此基础上，利用同步辐射方法，对于同样用助熔剂法生长的另一种重要功能晶体材料KTP中的小角度晶界、生长条纹等缺陷进行了分析，并拍摄了KTP晶体器件中的“灰迹”区域，分析晶体激光损伤的可能原因。. Yb掺杂的钒酸盐晶体方面: 利用提拉法沿a向生长出了低浓度Yb掺杂的Yb:YVO4晶体。对晶体的吸收谱测试发现，低浓度掺杂的Yb:YVO4晶体对于σ-偏振和π-偏振都具有更大的FWHM值。利用Yb（0.11 at%）掺杂的Yb:YVO4晶体样品实现了最高0.35W的连续激光输出，分析晶体的发射光谱。利用提拉法首次生长出了Yb:YxLu1-xVO4(x=0.93, 0.85, 0.71)混合晶体，发现晶体具有YVO4和LuVO4相似结构，测试了晶体的吸收截面和发射截面，发现混晶有更大的吸收截面和受激发射截面。利用Yb（0.5at%）掺杂的Yb:Y0.85Lu0.15VO4晶体样品实现了最高0.98W的连续激光输出，激光输出斜率效率为20.3%。分析晶体的发射光谱，发现晶体的激光振荡波长在1023.4–1030.7nm范围内。