【摘 要】
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硒化镓（GaSe）晶体是一种综合性能优异的非线性光学晶体材料,在中远红外波段以及太赫兹波段都有重要应用。GaSe还可以作为二维材料应用于光电子器件,如光电探测器等。本文采用垂直布里奇曼法生长GaSe单晶体,并通过瞬态吸收光谱等测试分析方法,探索了化学配比和退火处理对晶体性能的影响。本文设计制作了两温区晶体生长炉,分析了坩埚形状、温度梯度、坩埚下降速度等对晶体生长的影响。以及通过在石英坩埚内壁镀碳膜
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硒化镓（GaSe）晶体是一种综合性能优异的非线性光学晶体材料,在中远红外波段以及太赫兹波段都有重要应用。GaSe还可以作为二维材料应用于光电子器件,如光电探测器等。本文采用垂直布里奇曼法生长GaSe单晶体,并通过瞬态吸收光谱等测试分析方法,探索了化学配比和退火处理对晶体性能的影响。本文设计制作了两温区晶体生长炉,分析了坩埚形状、温度梯度、坩埚下降速度等对晶体生长的影响。以及通过在石英坩埚内壁镀碳膜避免了晶体与石英坩埚的粘连,生长了Φ14×80 mm的GaSe单晶,这些晶体在500～4000 cm-1（2.5～20μm）波段的红外透过率在40～50%之间。为了避免GaSe熔体中Se易挥发导致晶体偏离化学配,本文研究了两种控制GaSe化学配比的方法:（1）富Se法,在GaSe原料中加入Ga2Se3弥补挥发的Se蒸汽,达到调节GaSe晶体化学配比的目的;（2）固液气三相平衡法,通过在熔体表面增加石英塞,同时在坩埚壁上增设缩颈,通过缩减气-液界面的体积,增大Se的蒸汽压从而抑制Se的挥发,达到控制GaSe晶体的化学配比的目的。能谱测试结果表明,这两种方法都较好的调控了晶体的化学配比,且晶体的红外透过率都有一定程度的提升。本文还对晶体进行了退火处理,通过瞬态吸收光谱、红外透过光谱以及光致发光谱三种测试分析表明,生长结束后在炉中800℃退火可以降低晶体缺陷浓度,有利于载流子迁移,提高晶体的红外透过率达到55%。
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