晶体生长与晶体材料

29参考书：姚连增，晶体生长根底，科技大学出版社，1995张克从，非线性光学晶体材料科学〔第六辑张克从，晶体生长科学与技术〔上下册1997晶体生长与晶体材料序言进展两大问题〔能源，材料，材料：单晶，多晶，非晶。为什么结晶：气态—液态—固态，能量渐低。固态：晶体和非晶体，T时原子能量分布---晶内原子表现为集中。功能材料中-----晶体材料有重要位置 由于一系列贵重物理性能照实现电，磁，力，光，声，和热的交互作用和转换。晶体分类：激光晶体固体激光器---已广泛应用 其核心是激光晶体。种类越来越多，从最早的红宝石〔Al2O3:Cr〕到目前流行的掺钕钇铝石榴石〔YAG:Nd〕激光器------350多种基质晶体----20多种激活离子-----70多跃迁波段实现受激放射。非线性光学晶体某些晶体受到强电磁场作用时产生非线性极化所引起。电光晶体光通过某些加有外场的晶体时产生如偏转强度变化偏振面旋转等到达把握光传播的目的 讯，光开关，显示，光存储，光雷达，光计算机等---由于外场的变化影响了与晶体折射率有关的量。加电场----产生折射率变化 电光晶体。声光晶体声波通过声光晶体----压缩膨胀区---折射率周期性变化 折射率光栅光通过时发生 声光作用。用途：声光偏转器---激光束扫描，激光雷达，光计算机等。声光调制器 光通讯，光信息处理等。磁光晶体效应。可用于激光快速开关，调制器，磁光存储器等。热释电晶体晶体构造非对称，温度变化引起正负电荷重心相对位移—转变自发极化状态7.压电晶体压缩或拉伸使晶体极化，导致晶体外表荷电。极多的应用。闪耀晶体高能粒子通过晶体---激发 产生荧光脉冲。半导体晶体具特别导电性能。电阻介于导体和绝缘体之间的晶体。薄膜晶体一般指单晶薄膜，一般厚度1um或以下。．X射线分光晶体x射线的衍射选出所需的波长。光学晶体用于制作光学元件，或用于光学仪器上的晶态光学材料。晶体学内容及内部关系：饱和与过饱和溶解度 最根本的生长参数。体积摩尔浓度〔mol/L〕,重量摩尔浓度〔mol/kg〕,重量百分数〔g/kg〕,摩尔份数〔mol/mol〕溶解度的表示〔温度，压力等，且平衡〕下饱和溶液的浓度。mol/L,mol/kg,g/kg,mol/mol.过饱和溶液：溶液中的溶质量超过饱和值溶解度曲线----温度和浓度的关系，把整个溶液区分为2个局部，分开它们的即饱和曲线。〔多处〕长成多晶体便长大〔单晶生长区〕不形核，不长大〔溶解〕恒温蒸发法降温法〔外来的或有意引入的在不稳过饱和区，即使没有形核中心，也会自发形核从而有晶体从溶液中析出。〔籽晶上进展。。前者即保持浓度不变，通过降温使饱和〔降温法，后者是保持温度不变，提高溶液浓度使溶液过饱和，即让溶液蒸发使过饱和〔恒温蒸发法。要依据溶解度曲线的外形来选择用那种方法。W质在溶剂中溶解的变化量。△T为温度的变化量。K可正可负。对溶液的要求：1)溶解度为10%-60%，2)适宜的正溶解度温度系数，3)高纯度和高稳定性，4)低挥发且黏度和毒性小。常用溶剂：熔点℃沸点℃比重水01001.0乙醇-117.378.50.789丙酮-95110.60.87苯……5.580.10.879相像相溶，具体作试验或依据前人阅历。降温法断结晶在籽晶上。其装置示意图如下：控温精度0.001度，正转-停-反转-停-正转…,一般每天生长毫米级。1-无宏观缺陷-再慢-少或无微观缺陷。饱和态。恒温蒸发法系数小的物质。定----晶体应力很小。但很难准确把握蒸发量---难长出大块单晶体。底部加热器2.晶体3.冷凝器4.冷却水5.虹吸管6.量筒7.接触把握器8.温度计9.水封思考题：怎样自己动手长出NaCl单晶？1〕NaCl、纯水。2〕100℃饱和适当降温〔如降到98℃〕将上部溶液倒入另一干净烧杯5〕100℃6〕缓慢降温〔越慢越好〕到室温。就会觉察假设干个单晶颗粒循环流淌法CAC,A中原料溶解至近饱和，B槽过热〔使全部微晶溶解，打入C槽——亚稳过饱和—析出在籽晶—〔泵用于强迫循环〕该法适于培育大尺寸的单晶。从以前的大晶体上切下，2〕单独制作籽晶籽晶的方向：生长慢的方向应具有较大尺寸。。下晶及生长：冷到略高于饱和温度下晶，在缓慢降温使晶体长大。对不易于长入晶体的杂质，可通过屡次结晶来提纯。温差水热法利用温度差使溶液过饱和。温常压下不易溶解的晶体。低温长晶区矿化剂溶液高温溶解区溶液中一般含有矿化剂。如生长α-SiO2ZnO,NaOH作为矿化剂。从熔体中生长晶体1〕2〕缓慢伸入籽晶〔籽晶回溶3〕熔点，籽晶长大〔△T〕越大，生长速度越快〔越粗，4〕慢速提拉并旋转单晶〔提拉越慢，晶体越粗。开头生长后，要经受放肩、等径生长、拉断、缓慢降温几个阶段。特点：无坩埚，污染小，得到大晶粒多晶。相析出。，从而污染小。是将多晶棒转化为单晶棒的方法。11．3Si层。衬底类型和温度打算得到单晶、多晶还是非晶。1．4薄膜制备技术衬底为非晶或多晶：衬底为非晶或多晶：低温得到非晶薄膜高温得到多晶薄膜衬底为单晶：低温得到非晶薄膜高温得到单晶薄膜 阴极屏蔽的作用：只使面对衬底侧被轰击。屏蔽原理：阴极屏蔽的作用：只使面对衬底侧被轰击。屏蔽原理：距离小于分子自由程时无法雪崩击穿，故不导电。步骤：10-4Pa-充Ar(1-10Pa)-电压数千伏使辉光放电。直流高压只能镀金属薄膜沟通高压也可镀介质膜-正离子增加，轰击衬底增加，效率提高。磁场越强，弓高越低。2〔降到略高于饱和温度，3〕倾斜漂移晶体，4〕慢降温外延，5〕外延完成后反倾。2〕2〕3〕固-固转变利用退火消退应变的再结晶大局部利用应变退火的晶体生长是金属的生长。4502小时，151毫米的单晶铝丝。640摄氏度退火〔2毫米大小的晶粒和猛烈织钩。1米长的单晶体。利用烧结生长取向效应和晶体维度效应。Zn都被生长到相当大的晶粒尺寸。利用烧结使晶粒长大一般在非金属中较为有效。利用同素异构转变生长麦基恩(McKeehan1927)等依据能发生γ→α过铁丝制备了α—Fe的单晶。高压多形性转变高压多形性转变进展得很快，并以不行把握的方式发生。高压设备笨重，难于实现可控成核。一般承受粉末样品。10000大气压下是稳定的。但是，低温下的转变速率格外慢，以致没有实际意义。金刚石-石墨相图利用退玻璃化的晶体生长〔非晶→晶体：慢速可长出块晶体〕微重力下的晶体生长晶体生长过程的对流效应(包括自然对流和强迫对流)具有转变温场分布、增响晶体中的溶质分布，可能在晶体中造成很多缺陷。在实际生长过程中．我们可以消退强迫对流(不进展搅拌)，但是溶液中存在温度梯度和浓度梯度，它们在重力场中所致的自然对流是无法消退的。空间试验室为在无重力场(或微重力场)下生长晶体供给了良好的试验条件。有这些条件的存在、就简洁制备出地球上很难得到的晶体。相图及其应用 相图的测量 输运相界面外形与热流的关系2.42.42.5热流打算晶体中的温度分布以及固液界面的外形晶体中的温度场将打算晶体中的热应力，晶体中的位错分布，甚至导致晶体的开裂。2.6速度场温度场2.7假定温度场为稳态温度场时稳速生长。2.82.9Ko的数值只打算于Ko的数值只打算于溶质保守系统中的浓度场统称为溶质保守系统，如提拉法、下降法等。准静态生长过程所谓准静态生长过程、是指生长速率格外缓慢的过程，溶质在固液界面处溶液中的浓度是与晶体生长速率,溶液的对流状况有关的。界面上溶质守恒，dz’薄层内因凝固而排出的溶质总量应等于溶液中溶质的增加。溶质的集中效应终完全均匀．也不像只有集中传输那样偏聚，实际生长过程是介于两者之间。q1，则有q1=[CL(0)-CS]VV为晶体生长速q2,则有浓度梯度的增加，q2q1＝q2，此时稳态浓度场建立示意图到达稳态后溶液中溶质浓度的分布示意图料中初始的平均浓度相等，这是一条重要结论。晶体中溶质分布曲线用大坩埚生长小晶体,有利于获得较大的溶质分布均匀区.不到如曲线(a)所示的分布；另外溶液中不行能只存在集中，由于对流(自然对流和强迫对流)总要存在,故也得不到曲线(b)所示的分布。实际生长过程晶体溶质分布曲线介于曲线(a)和曲线(b)之间。对流效应对溶质分凝的影响流体不仅携带热量,而且也携带溶质,故必定影响流体中溶质分布,从而影响晶体中溶质分布。对流(待别是强迫对流)对溶质浓度场的影响可归结为对溶质边界层厚度的影响。溶质非保守系统中的浓度场溶质非保守系统是指在整个晶体生长过程中，晶体,熔体系统中溶质总量是座法等。区域熔化理论杂质移除:可用一个或几个熔区在同一方向上重复通过原料棒锭，从而使杂质移至料棒一端。杂质的均匀化:使熔区在正、反两个方向上反复通过。承受这种方法可以有效地消退分凝效应。以便供给清洁的生长外表。然后熔区向右方移动.熔体不要与料舟过于浸润，使或软的料舟来抑制这些国难。区域熔化中的溶质分布被熔化材料的原始浓度.当熔区开头前进时,它在x＝0处凝固的固溶体中的熔0

f＝lC的材料。这样一来，熔区内L离开熔区的溶质是相等的，凝固出的固溶体中熔质浓度恒为C

。当熔区到达料L棒尾部，加热器再进一步移动．熔区长度就要减小．因已无原科连续熔入．故熔区内的熔质浓度要上升，固溶体中的熔质浓度固然也随之而上升了。计算的单次区域熔化后溶质浓度分布示意图区域熔化不同次数后溶质浓度分布的变化2.10界面稳定性体。检验稳定性的“干扰技术”还是缩小。凸起长大，界面不稳定，反之．界面则是稳定的。微小干扰来自于温度起伏或成分起伏,该微小干扰总是存在的.界面温度与界面浓度只有当界面上的溶质浓度和界面曲率处处相等时,才可认为固液界面就是关(台布斯-汤姆逊效应).溶质浓度不同则凝固温度不同(见相图).曲率不同,则凝固温度也不同(外表能不同).熔体温度梯度对界面稳定性的影响界面稳定 界面不稳定 小范围不稳定溶质浓度分布对界面稳定性的影响作用。组分过冷的临界条件假设提高固液界面处熔体的温度锑度．即增加温度分布曲线的斜率,使之与凝固点曲线在界面处相切中虚线所示体的实际温度高于其凝固点，就不会消灭组分过冷了.于是,温度分布曲线与凝固点曲线相切就是不消灭组分过冷的临界条件。工艺参数的影响越大,和溶质边界层厚度越小(晶体转速越高或生长速率越慢)，就越简洁避开组分过冷.组分过冷形态学(凸缘)的界而就叫作胞状界面.胞状界面几何形态打算于干扰所产生的凸缘的初始分布,同时也和晶体生的。a) b) c)胞状界面形成过程状组织——云层。a)固溶体形态 b)成分过冷区G对固溶体生长形态的影响相变驱动力相变驱动力的大小打算相变速度的快慢。A，在驱动力的作用下向流体中推动了△x的垂直距离，这一过程使系统吉布斯自由能降低了△G.假设假定界面上单位面积上所受f，则上述过程驱动力做的功为:驱动力所做的功就等于系统吉布斯自由能的降低．即:式中负号表示吉布斯自由能的削减。于是有:ρ,M,n，则上式可写成:μ是生成—摩尔晶体在系统中引起的吉布斯自由能的降低。生长驱动力之间的关系。晶体生长的基元过程(2)体积集中通过边界层；(3)吸附到晶体外表上；(4)沿晶体外表集中至台阶处，(5)附着在台阶上；(6)沿台阶向投折处集中；(7)被吸附在扭折处并长入晶体.上述7个过程中．第(1)(2)两个过程属于输运理论和边界层理论的范畴．而从第(3)到第(7)则全部属于界面动力学范畴。邻位面生长平衡外形为球形.而对晶体、所显露出来曲面应尽可能是界面能较低的晶面,往往得到规章的外形。系．我们称它为该晶体的界面能极图。立方晶体界面能极图(二维).(矢径端点的集合)上每一点作出垂直于该点矢的平衡面，这些平面所包围的最小体积就相像于晶体平衡外形。是生长动力学(即各晶面生长速率的差异)；只有对微米尺寸的小晶体，界面能微小条件才成为打算晶体外形的主导因素。界面分为奇异面、邻位面和非奇异面三类.,在能量曲面上将消灭尖点．如上图中的B1B2点。尖点处能量曲面不连续,在数学上称为奇异点,故称对应的晶面为简洁立方晶体中的{100}面、{110}面、{111}面等。邻位面是指在取向上和奇异面只有小角度偏离的晶面.这一类晶面将成为平台──台阶式的界面，平台的取向和奇异面全都。在原子尺度上准光滑.虽然形成台阶导致界面面积增加，提高了界面能,但是消退了浅表层的弹性能,其总界面能是降低的。因而邻位面总是表现为台阶状。是粗糙的。台阶只能起始与终止于晶面的边缘，或是在晶面上形成闭合的曲线。转折.假设规定人的左边的晶面高于右边的晶面，遇到向左拐的转折为负转折；向右拐的转折为正转折。台阶的扭折化θ角的增加，扭折密度也增加。台阶上的扭折密度取决于台阶取向。邻位面必定要台阶化,故邻位面的生长就是台阶在光滑界面(奇异面)上的运动。上图以立方晶体(100)面为例,设最近邻原子对相互作用能(结合能)为2φ1，2φ2,2处时,形成一个最近邻和四2φ18φ2：到达位置34φ112φ2,46φ112φ2,4处势能最低。流体相到达扭折处所释放出的能量称为相变潜热.当晶体相和流体相平衡时,f=0.此时流体原子吸附到转折位置上的几率和离开的几率相等。当流体相亚稳时,驱动力△G＜0,晶体生长。在通常温度下台阶上会自发地产生转折、且转折密度又较高、故在邻位面上晶体生长比较简洁。晶体生长可能途径：流体分子(1)→体集中→面吸附分子(2)(3)→扭折(4)流体分子(1)→体集中→面吸附分子(2)→面集中→扭折(4)流体分子(1)→体集中→扭折(4)界面上不同区域的势能曲线吸附分子(2),但需吸取能量Wses,要Ws低得多．es1/20,相对地讲,面集中是比较简洁的..奇异面生长奇异面上不能自发产生台阶。晶体如要连续生长,就必需在界面上再一次形成二维临界晶核,或有的台阶消灭．临界晶核的形成是很困难的.奇异面的生长有两种机制:二维成核生长机制和位错生长机制。 二维成核生长机制,晶体在奇异面上的生长必需有吸附原子通过面集中能自发长大的二维晶核。同洋．由二维胚团消灭导致系统增加的棱边能(单位长度台阶的能量)就构成了二维成核的热力学位垒。a，驱动力为Δg，r:令∂(Δg)/∂r=0,得:将上式代入大上式,得:这说明二维临界晶核的形成能为临界晶核棱边能的二分之一.假设某二维晶核在下一个晶核形成之前有足够的时间扫过整个晶面,则下一次成核将发生在的晶面上，这样的生长方式简称为单核生长。的生长需要多个二维核,这样的简称为多核生长。这是各二维核的方位一样，相邻二维核长大相遇后不会留下任何痕迹,晶体仍为单晶体。位错生长机制当只有一个螺型位错露头时，存在一个螺线台阶,在驱动力下,晶体生长过程将是该螺线台阶以等角速度,绕露头点旋转,实现晶体的等速生长.粗糙界面的生长面上全部部位都是生长位置。这说明粗糙界面的生长是连续过程,既不需抑制因产生台阶造成的热力学位垒．也不需晶体缺陷的帮助作用。小面生长小面是指在强制生长系统(提拉法，坩埚下降法、区熔法、焰熔法等)中,偏氧化物晶体或半导体晶体中，部现察到了小面生长。法向生长速度度,一般简称为晶面生长速度.上图中S 和SA B

.EAEB间夹BθSASab的法向速度均匀生长,在经过单位时间后B’A 两晶面平行推移到S 位移至E’,EE’将θ分为α和β’A 图可见: a/b=cosα/cosβ, 此时两晶面面积之比保持恒定。当一个晶面的法向生长速度比相邻晶面慢时,在晶体生长过程中其晶面总是消逝。布拉维法则,而各晶面法向生长速度的不同又是受什么把握的呢?以以下图为某晶格的一个切面。AB、BC、CD为三晶面的迹线。从图上可以看,2、3三个位置而言，在不同距离上吸引它的质点数如下表所列。,BC晶面对质点的,.AB晶面对质点的引力最小,质点在该面上吸附较困难,故该晶面法向生长速度最慢。这意昧着面网密度小的晶而将优先生长.面网密度小的晶面其面间距也小,从而相邻的面网之间的引力就大,因此将优先生长。结论:晶面生长速度与晶面间距成反比,晶面间距越小,生长速度越快。生实际晶面将是面网密度大的晶面.,在晶体上消灭的频度以及是否平行于解理面等来衡量。(布拉维准则)生长速度及其对晶体的影响对晶体外形的影响快速生长的晶体．常常发育成柱状、针状和鳞片状的集合体.如升华结晶形成的雪花等(缘由为潜热放出,或存在分凝)。假设晶体在近似平衡的条件下生长,生长速度比较缓慢,一般状况下均能获得比较完整的结晶多面体.对晶体大小的影响晶体快速生长时(驱动力大,如过冷度大),母体中形成较多结晶中心(晶核)，所以，生长出的晶体数目较多且个体较小。假设结晶进展的很缓慢,产生的晶核少,且有确定的时间允许品核之间相互吞并,只有少数的结晶发育长大成晶体．因此生长出的晶体少且较完整,个体比较大。对晶体纯度的影响晶体生长速度较大时,常常将晶体中的其他物质包裹进晶体中,造成晶体的构造缺陷,使晶体的纯度和完整性变差.反之则可能得到比较抱负的晶体.环境的建立与把握环境包括供给晶体生长和原料输运所需的三方面.对坩埚材料的要求:不溶或微溶解于熔体；不含有能传导到熔体中去的杂质；简洁清洗、因而任何外表杂质都能除掉；使用条件下具有足够的强度和物理稳定性；具有低的气孔率以利于排气；易于加工或制成所需的坩埚外形，来说是惰性的,并且简洁清洗.石墨除了与硅、硼、铝和铁形成碳化物外,对大多数金属来说是惰性的.所氧化气氛或真空中可工作到2500摄氏度.最好的清洗方法是在真空中焙烧到1500C2023C。铂、铱均属贵重金属材料。其惰性是相当强的,适用范围也很广。为削减使,的使用寿命。加热器最常用的方法是电阻加热和射频加热..300500kHz之间。对于较高的生长温度．需要使用铂或铱等贵金属坩埚时,使用中频加热(1—10khz)较为有利，使高温下坩埚损坏的可能性减小。其他还有电子束加热、等离子体加热、红外加热、成像加热等方法.控温系统传感器通常承受下面三种类型；热电偶或电阻温度计；光学高温计，3拾波线圈。在射频加热条件下,使用拾波线圈对系统的牢靠性大有好处.多的是热电偶,其缘由主要是,热电偶具有耐高温、精度高、灵敏度高、复制性好和抗氧化性强等优点,但由于其抗复原性差,在复原性气氛中使用易变值和损坏。常见的热电偶:铂铑一铂热电偶。这种热偶由铂铑丝(铂87％、铑13％)和纯铂丝制成，铂铑为正极,铂为负极，测温范围在—20C一1400C。其优点：测量精度高、不1300C以下长期使用，短期内1600C。常作为标准热电偶。它的缺点是热电势较小．镍铬—镍铝(镍铬一镍硅)(Ni89％Cr10％Fel％)铝(Ni94％、Al2％、Mn2.5%，Sil％，Fe0.5％)为负极。这种热电偶的优点是：4900C以下的温度1200C。缺点是在复原性气体中易腐蚀变质。温度的测量=mV的测量=I为零时的电动势。气氛保持在真空中或适当的保持气氛中生长；有的需要在确定的大气压力下才能生和二氧化碳等。生长氧化物晶体时、常将氧与惰性气体(Ar)混合使用，但须留意坩埚的B2O5是常常承受的液封热流与温度场区间的梯度温场，以制造晶体生长所需的过冷度。上图为较合理的温度场，热量主要通过晶体的热传导来散发。晶体的直径把握这里介绍提拉法中晶体直径的把握。加热功率打算温度〔驱动力热功率来把握晶体直径。通过熔体传至固液界面的热量，以L表示晶体的结晶潜热，V表示提拉速度．ρs为晶体的密度．A表示晶体的截面积，可以得到下式：QL-QS=AVρsL可见转变方程的左边〔通过转变加热功率A可以变化。直径的把握〔如通过电子秤信号来把握使晶体成线性增重。微观生长波动素很多．主要可分为两类：机械不稳定性；〔浓度起伏和温度起伏。过度磨损，则易于避开机械不稳定性。度和界面处的温度梯度，可成功地避开组分过冷型不稳定。提拉法生长晶体的一般原则不污染熔体的坩埚。埚直径三分之二的平板可以抑制当熔体被提拉出一半时的大局部的热振荡，度梯度。更高的转速会导致不稳定。应用慢速提拉可以提高抑制组分过冷的稳定性。可以减小界面曲率。点缺陷空位与间隙原子上原子处于平衡状态，这种方式形成的缺陷称为肖特基缺陷。形成肖特基缺陷示意图 间隙原子的形成弗仑克尔缺陷形成示意图的两种根本类型。热缺陷浓度随温度上升成指数上升,特定材料在确定温度具有确定平衡浓度的热缺陷。外来原子难易程度与晶体构造和外来原子大小及性质有关。外来原子为杂质缺陷.杂质缺陷浓度与温度无关。非化学计量构造缺陷现象．由此而形成线缺陷滑移过程示意图螺型位错具有以下持性：晶体中原子排列缺陷(一种线缺陷)。位错是有确定宽度的管道。体内部。位错环把晶体中变形局部和没有变形局部区分开。道”内的原子平均能量比其他区域大得多，它的形成使系统能量提高,故位错不是平衡缺陷。面缺陷晶粒间界、镶嵌构造间界(小角晶界)、层错、孪晶界面敏感：溶液过饱和度、溶液的粘滞性、杂质及生长方法等。体缺陷，如攘嵌构造、网络构造、系属构造、生长层、孪晶以及各种包裹体等。条件对晶体完整性的影响生长设备的稳定性、有害杂质影响..要选择最正确取向.假设籽晶质量不好,籽晶中继承性缺陷(如位错、晶界等)会延长到晶体中。6章非线性光学晶体概述非线性光学晶体的进展概况变频晶体来划分可分为下述三类．红外波段频率转换晶体:的限制，从而得不到广泛的应用．从可见光到红外的频率转换晶体:在此波段内，人们对频率转换晶体争论得最多.在现有的无机化合物，即磷酸盐、碘酸盐、铌酸盐等非线性光学晶体中，均存在着从可见光到红外波段的性能良好的频率转换晶体.磷酸盐晶体:磷酸二氢钾(KH2P04)构造型晶体，简称KDP型晶体,包括:(NH4H2PO4,ADP)磷酸二氢铷(RbH2P04，简写为RDP)„„，(NH4H2As0ADA)、4KDA)、(RbH2AsORbDA)、

4CDA)„；4等晶体．KDP型晶体用水溶液法生长，它们多数具有优良的压电、电光和频率转换KDP晶体，它的透光波段从KDP晶体是高功率激光系统中较抱负的频率转换晶体材料．用水热法生长．KTP晶体号称频率转换的“全能冠军”材料，具有倍频系数大，透光波段宽，损伤阈值高，转换效率高，化学稳定性好等优点，现已在Nd：YAG激光频率转换方面获得了广泛的应用．碘酸盐晶体:主要是α碘酸锂α-LiI3.这种晶体的优点铌酸盐晶体:包括铌酸锂(LiNb03)(KNbO3)(Sr1-xBxNb208)、铌酸钡钠(B2NaNb5O15)、钽酸理(LiTa03)等晶体，这些晶体多承受熔体提拉法生晶体争论得最多，用量也最大．(LiNbO3)LN晶体，具有多功能性质，用途极为广泛．诸Q开关、电光调制、传感器、激光倍频等方面．LN晶体作为商品消灭于国际市场上已有20能微小型激光器的争论上，获得了快速的进展．紫外波段频率转换晶体.争论最早的是五硼酸钾(KB503·H20)晶体，虽然它的透光波段可达紫外区，但倍频系数甚小．偏硼酸钡(β-BaB204)与三硼酸锂(LiB305)等晶体由中国研制,具有优良的紫外波段的频率转换功能。偏硼酸钡(β-BaB2O4)晶体，简称BBO晶体．优点是：倍频系数大，倍频阈(KDP3-4倍(2003000nm)内实现相位匹1.06um5倍频，在212nm(1ns)(1GW)激光倍频的候选材料．三硼酸锂(LiB305晶体，简称LBO晶体．突出优点是：透光波段为(165-3200nm)，具有足够大的非线性光学系数，室温下能实现相位匹配，化学稳参量振荡输出，对1.06umNd:YAG60％以上，它是一种具有广泛应用前景的非线性光学晶体材料．LLAP晶体．具有较高的非线性光学系数，良好的抗特别是它的紫外三倍频(0.355um)4倍频(0.266um)的转换效率高，并可制成一种多频率转换器，它是一种有应用前景的有机非线性光学晶体材料．电光晶体从线性电光效应的发光机制来看，电光晶体发光照旧是非线性电极化过Q开关等技术应用方面．电光技术70年月处于大进展时期．主要的电光晶体有：磷酸二氘钾[K(DH12P4]铌酸锂(LiNb03)、钽酸锂(LiTaO3)等。7.1.3光折变晶体光折变晶体争论的驱动力主要来源于两个方面，1〕利用光折变晶体只需要〔如矩阵反演、卷积／相关、边缘加强差分／积分、全息存储、波长转换、光学限幅、非相干—相干转换．2〕光折变晶体的非线性光学系数格外高，试验中可以产生很多过程和现象．(BaTi03)、铌酸钾(KNb03)、铌酸Fe离子的三种晶体。7.2铌酸锂晶体及其掺杂而具有较多微观缺陷。素，如MnCuCe等，一类用于提高抗光损伤性能等，如MgIn等。前者参与到晶体中后为变价元素，如Cu,12价。假设1Cu被光子激发，2价Cu,2价Cu处与该离子复1Cu,.从而实现了电子的迁移。这有助于提高光折变性能。缺陷从而使可被激发的缺陷削减〔光折变性能降低，同时它具有提高材料光电〔。Cu,Cu,则因它占据了本征缺陷而使得光折变性能降低。具体应用时，应依据需要选择掺杂元素的种类和掺杂的量。非现象光学现象

P 过晶体传播时，会引起晶体的电极化，假设光强度不太大，电极化强度与光频电场 之间成线性关系P i J式中，XI,J为线性极化系数，I,J＝1，2，3……当强激光照耀时,光频电场的高次项不容无视,这时:PE取一阶导数，可得出可知，晶体的线性光学性质只与X线性光学效应最为显著.

(1)有关，其余各项中二次项所引起的非IJ晶体的非线性可用于倍频、差频、光放大等很多方面.相位匹位匹配．180。时，不会有任何二次谐波的输出．因相位匹配条件:即倍频光折射率与基频光的折射率相等.实现相位匹配的途径:各向异性的晶体存在自然双折射，同一波法线方向态为常光(o光)，而另一种光波为格外光(e光)，那么，就可利用晶体的双折射所引起的折射率不同，来满足相位匹配条件.光混频与光参量振荡光混频包括和频和差频两种效应．当角频率分别为ω

和ω的两束光波在非1 2线性光学介质内发生耦合作用时，将产生角频率为ω

=ω±ω3 1

的极化波，并辐射出相应频率的第三种光波，这也是二阶非线性光学效应.当ω=ω3

+ω1 2可见光．当ω=ω-ω

3 1 2段的激光．光参量振荡:当一束频率为ωp的强激光(称为泵浦光)射人非线性光学晶体ωp的弱信号光(频率为ωs)，由于差频效应，将产生频率为ωp-ωs＝ωi(称为空载频率)的极化波，而辐射出频率为ωi波，当此光波在晶体中传播时，又与泵浦光混频，便产生频率为ωp-ωi＝ωs的极化波，进而辐射出频率为ωs的光波．假设原来频率为ωs的信号波与产生的频率为ωsωs浦光波功率的作用下得到了放大，这就是光参量放大原理．光参量放大示意图ωsωi原理，电光效应E(Ω)的幂级数表示，即h为晶体的二次电光系数．线性电光效应可表示为其中Δβij为用介电隔离率张量表示的线性电光效应.20