【正文】 rystal Growth 292(2021)391394. [10], growth of orthorhombic BaSi2 by thevertical Bridgman method[J].Science direct,Thin Solid Films 461(2021)9093. [11]Jianming Chen,Dingzhong shen,Rihua Mao,Guohao Ren,Zhiwen growth of PbFCl by modified Bridgman method[J].Received 11 November 2021。之后使用紫外分光光度計、紅外分光光度計對其進(jìn)行光學(xué)性質(zhì)的檢測， 試驗發(fā)現(xiàn)保溫溫度越高、保溫時間越長的試樣透過率越高，效果越好。 可由干涉色對紫紅色的偏離程度來決定被測試樣光程差 R 的大小。檢偏鏡采用進(jìn)口偏振片和 1/4 玻片，起偏鏡與檢偏鏡的光軸垂直。 紅外數(shù)據(jù)分析 紅外分光光度計：由光源發(fā)出的光，被分為能量均等對稱的兩束，一束為樣品光通過樣品，另一束為參考光作為基準(zhǔn)。 紫外級氟化鈣單晶退火工藝的研究 圖 318 升溫至 1160℃保溫 24小時后以 5℃ /h的降溫速率降溫的 氟化鈣單晶 Element Intensity Weight% AT% F Ca 表 310 升溫至 1160℃保溫 24小時后以 5℃ /h的降溫速率降溫的 氟化鈣單晶 通過 表 310我們可以看出， 氟元素的質(zhì)量百分比為 %，鈣元素的質(zhì)量百分比為 %，氟元素的分子個數(shù)占總體的 %，鈣元素的分子個數(shù)占總體的 %，比例基本為 2:1，證明該物質(zhì)較純凈，無其他雜質(zhì)，且強(qiáng)度都為較高水平。 紫外級氟化鈣單晶退火工藝的研究 圖 310 升溫至 1260℃保溫 24小時后以 15℃ /h的降溫速率降溫的 氟化鈣單晶 Element Intensity Weight% AT% F Ca 表 32 升溫至 1260℃保溫 24 小時后以 15℃ /h 的降溫速率降溫的 氟化鈣單晶 通過表 32 我們可以看出 ， 氟元素的質(zhì)量百分比為 %，鈣元素的質(zhì)量百分比為 %，氟元素的分子個數(shù)占總體的 %，鈣元素的分子個數(shù)占總體的 %，比例基本為 2:1，證明該物質(zhì)較純凈，無其他雜質(zhì)，且強(qiáng)度都為較高水平。生長的晶體經(jīng) X 射線 (111)面定向后切割 ,樣品表面經(jīng)粗磨、細(xì)磨和拋光后作測試與分析 : (1)采用偏振光應(yīng)力儀對退火后的氟化鈣進(jìn) 行應(yīng)力檢測。 晶體退火 由于 CaF2是一種非常軟的材料 ,當(dāng)加熱到接近其熔點溫度時熱應(yīng)變通過塑性流動得到釋放。待晶體冷卻到室溫取出備用。 研究的基本內(nèi)容，擬解決 的問題 紫外級氟化鈣單晶退火工藝的研究 本課題主要為 紫外級氟化鈣單晶退火工藝的研究 。 波長激光醫(yī)療器中的鏡頭材料。這是因為隨著激光技術(shù)的發(fā)展及其應(yīng)用領(lǐng)域的擴(kuò)大，對氟化鈣晶體的質(zhì)量和性能都提出了更高的要求，特別是氟化鈣晶體被認(rèn)為是半導(dǎo)體工業(yè)中下一代光紫外級氟化鈣單晶退火工藝的研究 刻系統(tǒng)中的首選材料。不僅在光刻系統(tǒng) ,而且在其他應(yīng)用中都要求氟化鈣有更高的純度。 存在的問題 氟化鈣晶體一般用坩堝移動法生長。為 193rsm和 157nxn光刻系統(tǒng)中準(zhǔn)分子激光光學(xué)、光束傳輸和照度系統(tǒng)操作的首選材料。首先研究了化學(xué)機(jī)械拋光過程中 CaF2 表面的表面形貌演化，獲得超光滑的表面。單點金剛石車削和傳統(tǒng)的機(jī)械拋光不但會在 CaF2 晶體表面產(chǎn)生諸如脆性破碎或劃痕等表面和亞表面損傷。 由于 CaF2是一種非常軟的材料 ,當(dāng)加熱到接近其熔點溫度時熱應(yīng)變通過塑性流動得到釋放。目的是降低硬度，改善切削加工性；消除殘余應(yīng)力，穩(wěn)定尺寸，減少變形與裂紋傾向；細(xì)化晶粒，調(diào)整組織，消除組織缺陷。 坩堝下降法和溫度梯度法從熔料到晶體生長的整個過程都在增竭內(nèi)進(jìn)行 ,所以坩堝材料的選擇和坩堝形狀的設(shè)計都十分重要。 目前 ,一般采用化學(xué)合成的 CaF2高純粉末作原料。 SCT 開發(fā)的平板生長法，平板中心與外表面距離僅 60mm 左右，如圖 12（ b） 。 圖 11坩堝下降晶體爐的剖面圖（左）與 溫度梯度晶體生長爐的 剖 面圖 （右） 紫外級氟化鈣單晶退火工藝的研究 溫 度梯度法 相比于坩堝下降法，溫度梯度法 (簡稱溫梯法 )可以避免因不規(guī)則機(jī)械振動源的干擾給熔體造成復(fù)雜對流和固一液界面的溫度波動，因而所生長的晶體質(zhì)量和單晶率優(yōu)于增渦下降法 。我們以 111方向生長氟化鈣晶體。 3)對熱震和機(jī)械震動具有輕微的敏感性。所得晶體表面很容易看到晶界，由此可以判斷晶體的結(jié)晶性 , 同時也很容易定向選擇籽晶。低毒。通過引進(jìn)的計算機(jī)模擬軟件 CrysVUN 對大尺寸氟化鈣晶體的生長環(huán)境進(jìn)行了數(shù)字模擬。其應(yīng)用范圍變得更加廣泛 ,如光譜分光系統(tǒng)、高級攝象機(jī)、望遠(yuǎn)鏡及其他光學(xué)儀器中的棱鏡、透鏡和窗口等 。本實驗設(shè)計 九 組退火試驗，分別對保溫溫度 1150 攝氏度、 1100 攝氏度，保溫時間 24 小時、 48 小時進(jìn)行交叉試驗，并使用Ｘ射線衍射儀、能譜儀對其進(jìn)行結(jié)構(gòu)成分、元素種類與含量進(jìn)行分析。 本課題預(yù)期培養(yǎng)目標(biāo)為提高學(xué)生的實驗分析及動手能力，掌握坩堝下降法的原理及操作真空設(shè)備的能力，該課題與實際結(jié)合緊密，應(yīng)用范圍廣泛，具有極高的研究價值。北京紫外級氟化鈣單晶退火工藝的研究 北 京 石 油 化 工 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計 （論 文） 任 務(wù) 書 學(xué)院（系、部） 專業(yè) 班級 學(xué)生姓名 指導(dǎo)教師 /職稱 （論文）題目 紫外級氟化鈣單晶退火工藝的研究 ： 2021 年 3 月 1 日 至 2021 年 6 月 10 日 （論文）的主要內(nèi)容與要求 （含課題簡介、任務(wù)與要求、預(yù)期培養(yǎng)目標(biāo)、原始數(shù)據(jù)及應(yīng)提交的成果） 氟化鈣晶體是一種重要的光學(xué)材料 ,具有立方對稱性晶格 ,熱機(jī)性能良好。 紫外級氟化鈣單晶退火工藝的研究 [1] 袁 征 ,戴一帆 ,解旭輝 ,周 林 ,彭文強(qiáng) . 氟化鈣單晶超精密拋光技術(shù) [J]. 機(jī)械工程學(xué)報 . 2021年 9月，第 49卷 第 17期 .4651. 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[19] Jianming Chen,Dingzhong shen,Rihua Mao,Guohao Ren,Zhiwen growth of PbFCl by modified Bridgman method[J].Received 11 November 2021。通過最后的實驗數(shù)據(jù)分析得出，保溫溫度對晶體的去應(yīng)力作用最大，其次為保溫時間。針對紫外光學(xué)系統(tǒng) ,特別是大功率準(zhǔn)分子激光系統(tǒng)的特殊需求 ,研制大截面、高質(zhì)量氟化韓單晶材料已成為當(dāng)務(wù)之急。并采用改進(jìn)的布里奇曼生長技術(shù) ,利用真空石墨坩堝下降爐作為主要生長設(shè)備 ,通過優(yōu)化生長工藝成功地實現(xiàn)了直徑達(dá)到 300 mm 氟化鈣單晶的生長。溶于 鋁鹽 和鐵 鹽溶液 時形成 絡(luò)合物 ，與熱的 濃硫酸 作用生成氫氟酸。此外 ,用于此波段的氟化鈣單晶體材料還具有抗輻射 ,臭氧阻高、損傷值高、抗氟氣腐蝕和成本低的優(yōu)點。如果熱應(yīng)力控制得好 , 可以獲得高光學(xué)質(zhì)量的大尺寸 CaF2晶體 , 滿足光學(xué)透鏡等應(yīng)用。為了充分去掉原料中的水蒸氣 ,在 300400℃保溫 23h,在 800900℃放慢升溫速率以利于 PbF2 與氧雜質(zhì)反應(yīng) ,然后繼續(xù)升溫到熔點保溫一段時間讓原料熔化。生長的晶體與溫場之間沒有相對的移動，限制了晶體的高度。 SCT 聲稱該方法可以生長各種尺寸的 CaF2晶體，成品率由原來的不足 5%增加至 90%以上，產(chǎn)率增加數(shù)個數(shù)量級。許多雜質(zhì)金屬離子如 N+ 、 Pb2+等在預(yù)處理或晶體生長過程中容易揮發(fā)。 而采用寬度數(shù)倍于其厚度的平板坩堝可以較好地解決散熱問題。后期退火是高溫?zé)崽幚淼倪^程，能夠改善薄膜的結(jié)晶質(zhì)量，同時可以消除薄膜中的應(yīng)力。 由于 CaF2 晶體的熱性能很差 ,對退火工藝有特別高的要求 : 第一 ,必須保證在整個退火過程中退火爐高度等溫 ,保持晶體中的熱應(yīng)力低于臨界分解剪切應(yīng)力 ,這是因為 CaF2非常軟 ,在熔點附近小于 接近 4K/cm 的溫差就能引起塑性變形。美國 QED 公司的、 DUMAS 等利用磁流變拋光對直徑為 130 mm 的 CaF2(111)晶面進(jìn)行加工，通過改變表面駐留點的駐留時間來補(bǔ)償材料去除率不同，有效地消除了“三瓣效應(yīng)”，并將面形精度由原先的 20 nm RMS 提升到 2 nmRMS。 CaF2 晶體應(yīng)用與發(fā)展前景 紫外波段和可見波段 目前大尺寸、細(xì)線寬、高精度、高效率、低成本的生產(chǎn)，對半導(dǎo)體設(shè)備帶 來前所未有的挑戰(zhàn)。 紅外波段 紫外級氟化鈣單晶退火工藝的研究 在紅外波 段，氟化鈣晶體被廣泛用作窗口、透鏡、棱鏡、濾光片基板等。對批量生產(chǎn)是有明顯效果的。在坩堝中心部分氟化鈣能保溫更久 ,從而導(dǎo)致中心比邊緣生長更緩慢 ,使晶體內(nèi)部出現(xiàn)應(yīng)力和在中心熔區(qū)附近雜質(zhì)富集。同年德國肖特玻璃公司為了提高Φ≥ 200mm，特別是Φ≥ 300mm 氟化鈣晶體的均一性，將生長出的氟化鈣晶體再次放人添加有除氧劑的氟化鈣粉末原料中精密退火，制造出了光學(xué)均勻性特別高的晶體。另外 ,對短波紫外光的抗輻射性和優(yōu)異的抗化學(xué)侵蝕性也是其能應(yīng)用于光刻這一重要領(lǐng)域的原因。碳纖維復(fù)合材料保溫層 ,石墨坩堝和石墨加熱體均采購自吉林炭素集團(tuán) 。用 DWT702 精密控溫儀控制爐溫 ,Pt/Pt 10%Rh 熱電偶測定爐溫。 使用同樣生長程序的氟化鈣單晶，通過對不同保溫溫度和降溫速率的對比退火試驗，歸納總結(jié)出最佳的退火程序： 1）氟化鈣單晶升