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8 英寸氟化钙单晶生长

May 19 2021 111 views

        氟化钙晶体(CaF2)是一种优良的光学晶体材料,透过范围覆盖了紫外、可见和红外波段,在0.13~10 μm范围内都有非常高的透过率,而且还具有热机械性能良好、物化性能稳定、抗辐照损伤能力强等特性。近年来,随着光刻技术逐渐向短波光源方向发展,以193 nm、248 nm等紫外光为代表的准分子激光光源逐渐成为光刻技术的主流光源,氟化钙晶体被认为将取代石英晶体成为光刻机光源的主要光学元件。因此研究人员将氟化钙晶体的研究主要集中在生长更大直径单晶、通过退火处理降低应力双折射、提高光学均匀性等几个方面。

        秦皇岛本征晶体科技有限公司长期致力于氟化物光学晶体生长及加工和相关元器件性能研究工作,于2020年突破氟化钙晶体的生长工艺瓶颈,采用坩埚下降法(Bridgman method)实现了8英寸<111>及<100>晶向氟化钙单晶的生长。相关内容以“8英寸氟化钙单晶生长”为题(第一作者:徐悟生)在《人工晶体学报》作了报道。

坩埚下降法生长的<111>晶向氟化钙单晶

        该团队科研人员所得到的8英寸氟化钙单晶晶体外观完整,无开裂及散射等宏观缺陷。定向切割后得到Φ40 mm×6 mm的透明圆柱形晶体毛坯,对毛坯样品进行二次退火处理后进行研磨抛光得到最终样品。对该系列样品进行紫外可见透过率、光学均匀性、应力双折射等测试,结果显示在200 nm波长处晶体透过率达到90%,平均应力双折射小于0.5 nm/cm,光学均匀性达到2.63×10-6。以上结果反映出采用三温区退火后的氟化钙元件具有优良的应力双折射和光学均匀性,可用于准分子激光窗口材料。

氟化钙单晶紫外-可见-近红外透过率曲线

氟化钙晶体元件光学均匀性测试结果

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