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oe1(光电查) - 科学论文

21 条数据
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  • 基于偏振敏感太赫兹时域光谱技术的m面蓝宝石衬底取向依赖性太赫兹响应

    摘要： 采用偏振敏感飞秒太赫兹时域光谱技术研究了m面蓝宝石（m-蓝宝石）衬底在太赫兹频段的介电响应。通过旋转m-蓝宝石衬底的φ角，我们测量了平行偏振太赫兹场对应的透射时域波形。当方位角为0°、90°和180°时，太赫兹信号幅度显著降低且三者振幅大致相等，未出现传播时延。在45°与90°方位角之间观测到480飞秒的太赫兹脉冲振荡时延，这可能源于非极性m-蓝宝石衬底的双折射效应。每个90°方位角处约1太赫兹频段出现的强太赫兹场吸收可归因于低频声子模式。

    关键词： 蓝宝石，双折射，时域光谱，太赫兹

    更新于2025-09-23 15:23:52

  • 四种不同取向蓝宝石单晶在冲击载荷与静载荷作用下的裂纹扩展机理研究

    摘要： 由于具有优异的物理性能，蓝宝石应用广泛。作为典型的各向异性材料，其部件通常在包含静动态载荷的复杂条件下使用。研究不同载荷条件下裂纹扩展机制对蓝宝石的成功应用具有重要意义。本研究通过高频循环冲击试验装置，分别对蓝宝石A面、C面、M面和R面进行了冲击与静态载荷测试，获取了不同测试条件下作用于蓝宝石的力信号，并基于试样断口形貌分析了裂纹扩展情况。发现蓝宝石在冲击载荷下会快速开裂断裂后进入疲劳阶段；静态压痕测试中施加于蓝宝石的力随载荷线性增加而线性增长，但卸载过程该关系不再线性。晶体取向影响裂纹扩展，导致不同晶向蓝宝石断裂后表面形貌呈现差异特征，为此分别为A面、C面、M面和R面提出了四种不同的裂纹系统模型。此外通过白光干涉仪观测蓝宝石三维形貌发现：冲击载荷后仅在R面蓝宝石出现赫兹锥形裂纹，但A面、C面和M面蓝宝石是否产生锥形裂纹尚不确定。

    关键词： 冲击载荷、静载荷、蓝宝石、晶体取向、裂纹扩展、裂纹系统

    更新于2025-09-23 15:23:52

  • 用于改进蓝宝石化学机械抛光（CMP）的新型聚电解质-Al2O3/SiO2复合纳米磨料

    摘要： 一种具有优异分散性和卓越抛光性能的新型聚电解质-Al2O3/SiO2复合纳米颗粒通过简便方法成功制备。二氧化硅通过共价键与氧化铝结合并通过静电作用吸附聚电解质，起到双功能分子作用。该聚电解质-Al2O3/SiO2磨料的材料去除率比纯Al2O3磨料高30%，且蓝宝石表面更为光滑。研究采用微接触与磨损模型探究了化学机械抛光过程中的材料去除机制，去除率提升主要归因于良好分散的颗粒能加速机械去除过程，而异常光滑的表面则源于磨料对晶圆穿透深度的减小。本研究结果为满足蓝宝石平坦化的高效无损抛光需求提供了可行策略。

    关键词： 化学机械抛光、复合磨料、聚电解质、表面粗糙度、蓝宝石、材料去除率

    更新于2025-09-23 15:22:29

  • 提拉法和导模法生长的半透明氧化物晶体热应力的数值分析

    摘要： 氧化物晶体生长通常较为困难，因为这些体系中生长界面存在大曲率，会产生高热应力、位错和晶体开裂。采用三维数值模拟研究了通过直拉法（Cz）和导模法（EFG）生长的蓝宝石与硅酸镧镓（La3Ta0.5Ga5.5O14，LGT）半透明晶体的热应力分布。对直拉炉中生长的蓝宝石晶锭进行热应力分析显示，冯·米塞斯应力以近乎对称的方式分布在晶体的大面积区域。压电性硅酸镧镓晶体在直拉构型下的热应力计算表明，其冯·米塞斯应力呈非对称分布，且晶锭单侧应力更高。这些数值结果与实验观测到的晶体外表面非对称开裂现象相符。多晶锭导模法生长白色蓝宝石带的3D建模显示，当带状晶体数量从2根增至10根时，冯·米塞斯应力几乎保持恒定。研究采用P1近似和罗斯兰辐射模型两种方法模拟蓝宝石晶体内部的辐射传热，数值结果表明：应用罗斯兰公式会导致温度场计算出现显著误差，尤其在导模法构型中更为明显。

    关键词： 计算机模拟，直拉法，蓝宝石，单晶生长，应力

    更新于2025-09-23 15:22:29

  • 坩埚和晶体旋转对泡生法生长大尺寸蓝宝石晶体中溶质分布的影响

    摘要： 本研究通过数值模拟方法，探究了直拉法生长过程中熔体内部的流动、温度及溶质浓度场分布。结果表明：熔体中溶质浓度的大小与分布受对流运动和热场分布的显著影响。最大溶质浓度始终出现在熔体最高温区——坩埚侧壁处，而晶体-熔体界面处的溶质浓度从三相点向中心线递增。坩埚旋转增强了侧向坩埚壁向晶体-熔体界面的传热效应，同时降低了坩埚壁最高温度，从而减小了熔体内部溶质浓度水平。随着坩埚转速提升，晶体-熔体界面沿线的溶质浓度分布趋于更小且更均匀。但当坩埚转速超过临界值后，最大溶质浓度及界面沿线浓度开始回升。 晶体旋转同样影响熔体内部传热。其产生的离心力会在晶体-熔体界面下方形成涡旋结构，该涡旋随晶体转速增加而增大增强。在低转速区间，微小涡旋会抑制界面溶质浓度；因此尽管高转速导致熔体最高温度上升（使最大溶质浓度增加），界面沿线溶质浓度仍呈下降趋势。而在高转速区间，涡旋运动增强了坩埚底壁向界面的传热，降低了晶体-熔体界面的凸度，促使更多溶质杂质向界面输运，导致界面溶质浓度随转速增加而升高。但当转速继续增大至界面转为向熔体凹陷时，由于最高温度显著降低，界面沿线溶质浓度反而下降。 本研究对比了同向旋转与反向旋转工况。综合分析表明：当坩埚固定以1 rpm转速旋转且晶体不旋转时，晶体-熔体界面可获得最低且最均匀的溶质浓度分布。即仅采用坩埚旋转即可实现最优溶质控制效果。

    关键词： 溶质浓度，直拉法，蓝宝石，数值模拟，坩埚与晶体旋转

    更新于2025-09-23 15:21:21

  • 利用飞秒红外激光脉冲和选择性刻蚀技术在蓝宝石中制备毫米级长结构

    摘要： 本文分析了激光与蚀刻参数，以在晶体蓝宝石（α-Al?O?）内部制备开放连续的微通道及此类微通道堆叠结构。该结构采用激光辐照与选择性蚀刻两步法制备：首先将红外飞秒激光脉冲聚焦于材料内部，使局部晶体转变为非晶态；随后通过氢氟酸对非晶态材料进行选择性蚀刻。相较于晶体状态，非晶蓝宝石具有更高的蚀刻选择性，这使得该材料在此技术中极具应用价值。然而其部分特性（尤其在激光诱导非晶化阶段）增加了加工难度。本文通过逐步优化方法研究了激光参数对蓝宝石内部不同形状长结构（最长尺寸达毫米级）制备的影响，所得微通道的最小横截面尺寸从数百纳米（最细通道）到数十微米（最大微通道堆叠）不等，并系统考察了重复频率、脉冲能量及通道间距对微通道及堆叠结构的影响。通过扫描电镜观察抛光截面，对激光辐照后及后续选择性湿法蚀刻后的结构形貌进行了定量与定性分析。

    关键词： 选择性蚀刻、激光加工、微通道、飞秒激光、蓝宝石

    更新于2025-09-23 15:21:01

  • [美国激光学会ICALEO? 2016：第35届激光与电光应用国际会议 - 美国加利福尼亚州圣地亚哥（2016年10月16-20日）] 激光与电光应用国际会议 - 利用超短脉冲增强透明材料钻孔技术

    摘要： 透明材料加工的烧蚀工艺仍是研究热点，当前技术在烧蚀速率和质量（尤其是毫米级及以下特征尺寸）上仍存在局限。本文展示了采用亚皮秒超短脉冲激光对蓝宝石进行激光微加工的最新研究成果。我们通过自下而上的激光烧蚀加工方法实现这一目标，该方法已证明能在多种透明材料中制备出零锥度、高深宽比（>1:1）的特征结构。在先前使用<1ps（1030nm）光源的研究中，我们已实现在430μm厚c面蓝宝石上钻削≤250μm直径的孔洞。本研究进一步拓展工作范围，探讨了新增方法与激光参数。特别考察了波长转换至515nm的优势——相比基波波长，该波长能实现更小光斑和更高能量密度。研究发现，在相似能量密度条件下，1030nm与515nm工艺在最小可实现锥度和钻孔时间上无显著差异，但515nm光束提供的更小光斑和更高能量密度可实现更快的自下而上钻削。此外，我们测试了水辅助加工效果：将蓝宝石晶圆与水浴接触以优化加工过程中的颗粒排出。结果表明，水浴工艺可在≤5秒内钻出2°锥度的孔洞，较空气中≤2°锥度孔洞的加工周期缩短≥50%。

    关键词： 激光微加工、自下而上加工、蓝宝石、超短脉冲、水辅助加工

    更新于2025-09-23 15:21:01

  • 等离子体模型计算蓝宝石中高空间频率激光诱导周期结构周期的效能

    摘要： 在这项工作中，我们试图确定介电材料在多脉冲飞秒激光辐照过程中可观测到的所有纳米结构亚波长周期。为此，我们采用先前开发的广义等离子体模型，追踪蓝宝石材料上纳米结构周期随电子-空穴等离子体激发而演化的过程，并分析其在300至1400纳米光学光谱范围内的变化。我们发现了一个纳米结构区域，所有实验观测到的周期都应包含在该区域内。该等离子体模型在纳米尺度上展现出其高效性与精确性。

    关键词： 蓝宝石、等离激元模型、HSFL纳米结构、飞秒激光、电子-空穴等离子体

    更新于2025-09-23 15:19:57

  • 蓝宝石(0001)衬底表面波纹度与残余应力差异导致的机械成形弓形演变

    摘要： 单晶蓝宝石凭借成熟的量产工艺、优异的物理特性（包括高热稳定性、机械稳定性和化学稳定性）以及适合生长高结晶度薄膜的晶格常数，已成为现代高科技电子和光学器件最广泛使用的衬底材料之一。当采用单晶衬底时，通常不可避免地会出现被称为"翘曲"的晶圆表面弯曲现象。由于翘曲会通过缺陷产生或界面不良应变降低沉积膜质量，因此在晶圆切片后需进行研磨、退火和抛光等工序以减小翘曲和表面粗糙度。虽然单晶蓝宝石具有足够高的硬度满足器件应用需求，但研磨后的表面波纹和晶圆内部残余应力仍会导致翘曲。本研究通过高分辨率X射线衍射和拉曼光谱技术，揭示了各晶圆加工步骤中翘曲演变的机理。我们发现单晶蓝宝石晶圆的翘曲主要由早期切片工序后不规则研磨表面决定。经过研磨和退火处理后，此类翘曲显著降低。然而额外的表面抛光会在表面施加应力，并因抛光面与背面之间的残余应力差异导致翘曲增加。虽然对背面进一步抛光可有效减小翘曲，但表面晶格仍保持应变状态。

    关键词： 高分辨X射线衍射、加工工艺、残余应力、蓝宝石、弯曲、拉曼光谱

    更新于2025-09-23 21:45:45

  • 通过球差校正实现厚蓝宝石的激光多焦点精密切割

    摘要： 激光多焦点分离技术是切割厚、透明且坚硬材料的有效方法。本文研究了影响蓝宝石多焦点切割质量的因素?；谑笛榻峁辛斯庋Ｄ夥治?，以探究多焦点激光束从空气进入蓝宝石的传播过程。结果表明，焦点间隔与折射率呈线性关系。由于折射率失配产生的球差会使激光焦点分散，导致激光功率密度降低，这对切割质量有显著影响。该球差强烈依赖于材料的折射率和有效数值孔径（NA）。通过重新设计多个焦点的分布来校正球差，成功以4毫米/秒的扫描速度切割了厚度为2毫米的蓝宝石。切割截面的粗糙度约为2.5微米，且未观察到明显的微裂纹。

    关键词： 光学模拟，球差，多焦点，蓝宝石

    更新于2025-09-19 17:13:59