1 1.中国科学院 上海硅酸盐研究所, 高性能陶瓷和超微结构国家重点实验室, 上海 201899
2 2.中国科学院 上海硅酸盐研究所, 透明陶瓷研究中心, 上海 201899
3 3.江苏铁锚科技股份有限公司, 海安 226602
4 4.江苏省高性能透明防护新材料重点实验室, 海安 226602
透明陶瓷兼具高强度、高硬度和优异的光学性能, 在轻量化透明装甲领域具有重要的应用前景。制备大尺寸和高光学质量透明陶瓷部件是实现其应用的主要挑战。本工作采用国产商业Al2O3和Y2O3为起始原料, 通过真空反应烧结工艺制备钇铝石榴石(Y3Al5O12, 简称YAG)透明陶瓷, 突破了大尺寸素坯干压成型与脱黏、真空烧结及光学性能提升等关键技术, 成功研制了低变形量、高光学质量的YAG透明陶瓷, 并通过成型和烧结设备的升级改造, YAG透明陶瓷的最大可制备尺寸达到1040 mm×810 mm×15 mm, 为后期应用奠定了坚实基础。
YAG 大尺寸 反应烧结法 透明陶瓷 YAG large size reaction sintering transparent ceramic
1 1.南昌大学 物理与材料学院, 南昌 330031
2 2.中国科学院 上海硅酸盐研究所, 上海 200050
La2O3-TiO2玻璃以其折射率高、光学性能优异，在透镜、光学窗口、光通信等领域具有广阔的应用前景。受限于玻璃形成能力, 人们难以制备出大尺寸La2O3-TiO2玻璃, 这严重限制其应用。本研究通过引入网络形成体GeO2, 有效提高了玻璃形成能力, 从而可用常规方法制备大尺寸的GeO2-La2O3-TiO2(GLT)玻璃。差热分析表明, GLT玻璃具有较高的玻璃转变温度和抗析晶性能, 玻璃转变温度Tg和ΔT (ΔT=Tc-onset-Tg)分别大于833和209 ℃。最大折射率为2.06, 在可见光和近红外波段的透过率可达78%。实验还研究了Ti含量对GLT玻璃结构、热学和光学性能的影响。结果表明, 随着钛含量增加, 玻璃的形成能力和热稳定性均减弱。摩尔体积Vm和氧离子极化率αi的变化趋势与折射率一致。GLT玻璃对开发高性能、轻量化、小尺寸的新型器件具有重要意义。
高折射率 热稳定性 大尺寸玻璃 高透过率 high refractive index thermal stability large size glass high transmittance
1 中国航空工业集团公司沈阳飞机设计研究所, 沈阳 110000
2 中国航空工业集团公司洛阳电光设备研究所, 河南 洛阳 471000
3 苏州长风航空电子有限公司, 江苏 苏州 215000
4 空军装备部驻苏州地区军事代表室, 江苏 苏州 215000
未来有人战斗机将成为有人无人协同作战乃至跨域作战的重要指控节点, 人机之间的信息交流量呈爆炸式增长, 给飞行员的态势感知、信息获取及飞行操控、作战指控带来极大的挑战, 运用大尺寸显示器可以有效提升人机交互能力, 高分辨率大型触控显示器已成为未来机载座舱显示控制关注的方向。为适应未来的作战需要, 从需求出发, 分析未来有人战斗机座舱显示器的发展趋势, 并给出相应研判和理论依据。
战斗机 大尺寸 高分辨率 显示器 人机交互 fighter aircraft large size high resolution display man-machine interaction
1 北京雷生强式科技有限责任公司，北京 100015
2 固体激光技术重点实验室，北京 100015
氟化铽锂(LTF)晶体具有大的维尔德常数、低的吸收系数，是一种性能优良的磁光晶体材料，适合用作高功率、大能量激光系统用磁光器件的磁光材料。本文以高纯TbF3和LiF为原料，采用电阻加热提拉法，在Ar气和CF4混合气体保护下，成功生长出了直径达2英寸的大尺寸LTF晶体。该晶坯外观完整，具有良好的光学均匀性和较低的残留应力，He-Ne激光照射下无肉眼可见散射颗粒。该晶体还加工出了直径为10 mm的LTF晶体元件，测试其单程损耗系数、消光比、透过波前畸变和弱吸收系数等参数，结果表明生长的LTF晶体具有良好的光学质量，其维尔德常数约为市售商用TGG晶体的98%。
氟化铽锂 磁光晶体 提拉法 吸收系数 光学性能 磁光性能 大尺寸 LTF magneto-optic crystal Czochralski method absorption coefficient optical property magneto-optical property large size
1 河南工业大学材料科学与工程学院, 郑州 450001
2 中国科学院宁波材料技术与工程研究所, 海洋材料及相关技术重点实验室, 浙江省海洋材料与防护技术重点实验室, 宁波 315201
单晶金刚石具有超宽的禁带宽度、低的介电常数、高的击穿电压、高的热导率、高的本征电子和空穴迁移率,以及优越的抗辐射性能, 是目前已知的最有前景的宽禁带高温半导体材料, 被誉为“终极半导体”。但单晶金刚石在半导体上的大规模应用还有很多技术难题急需解决。本文聚焦大尺寸(英寸级)单晶金刚石衬底的化学气相沉积合成、剥离切片及研磨抛光技术, 通过对近年来的相关文献进行整理, 综述了相关方面的国内外研究现状。在此基础上, 对未来单晶金刚石半导体材料的制备、剥离和研磨抛光进行了展望。
单晶金刚石 大尺寸 沉积 剥离 研磨抛光 半导体 single crystal diamond large size deposition lift-off grinding and polishing semiconductor
1 中国科学院深圳先进技术研究院多尺度晶体材料研究中心, 广东 深圳 518055
2 山东大学新一代半导体材料研究院晶体材料国家重点实验室, 济南 250100
大尺寸功能晶体氧化物广泛应用于**、高端制造、医疗等领域。熔体的结构和性质对于生长大尺寸高质量的功能晶体而言十分关键。本文综述了氧化铝、钇铝石榴石、铌酸锂等典型氧化物晶体的熔体结构特征。研究表明这几种熔体中都存在几种由金属阳离子与氧离子配位形成的不同多面体结构基元, 这些结构基元的配位数、键长、空间结构以及各种基元数量的相对占比与晶体中的存在显著差异, 并且结构基元的种类和占比与温度具有一定关联关系。在熔体中, 这些结构基元相互连接形成网状结构, 阴阳离子都可以作为节点在熔体中连接结构基元多面体。相变和熔体结构动态转变反映了晶体生长的热力学和动力学过程, 揭示结构相变和熔体的结构演变动力学过程将有助于从深层次理解大尺寸晶体的实际生长机理。在生长界面处诱导形成特定熔体结构基元, 构筑长程、均一的介尺度化学键合结构, 有助于实现高品质大尺寸晶体生长。
熔体结构 结构基元 网络结构 大尺寸 氧化物晶体 structure of melt dynamic coordination unit network large-size oxide crystal
合肥京东方显示技术有限公司，安徽 合肥 230012
为了解决传统小尺寸液晶面板缺陷寻址方法应用在高分辨率、大尺寸液晶面板上存在的效率低、精度差等问题，建立了全自动缺陷精确寻址系统，并对该系统硬件与软件的架构及实施方式、缺陷的定址逻辑进行研究。首先，在点灯检测设备的基础上增加可移动光学相机机构和相应的软件架构，构建成寻址中控系统；然后，通过相机拍摄液晶面板自身显示的空心十字光标与缺陷重合前后的图片，采用对比的方法精确定位缺陷；最后，通过液晶面板驱动装置输出缺陷坐标。对5种缺陷进行测试，结果表明，该系统稳定易用，具有全自动、识别速度快和100%精确寻址等优点。该系统应用于H公司缺陷坐标寻址工序后，缺陷坐标准确性提升30%以上，缺陷维修收益显著提升，在大尺寸液晶面板缺陷维修坐标寻址领域具有重大应用价值。
大尺寸 液晶面板 缺陷坐标 精确定位 large size LCD panel defect coordinates accurate addressing
同济大学 物理科学与工程学院，先进微结构材料教育部重点实验室，精密光学工程技术研究所，上海200092
X射线多层膜是同步辐射与自由电子激光、天文观测、等离子体诊断等大科学装置和实验室分析仪器的重要光学元件，能高效率反射X射线并实现单色和偏振化等调控。本课题组在近二十年的工作中对X射线多层膜的设计、制备和表征方法开展了系统深入的研究，研制了一系列工作在软X射线和硬X射线不同波段的高性能多层膜，反射率达到国际先进水平；基于磁控溅射技术建立了大尺寸掠入射X射线多层膜的镀制平台，最大镀膜尺寸达1.2 m，均匀性优于0.5%（均方根值），制备的硬X射线多层膜反射镜成功应用在国内外大科学装置中；通过将多层膜与反射光栅相结合，创新发展了超高效率韧X射线多层膜光栅元件，相比传统单层膜光栅，该元件能将韧X射线衍射效率最高提升40倍。本文将简要介绍课题组在X射线多层膜元件领域的研究进展。
X射线多层膜 反射率 大尺寸反射元件 多层光栅 X-ray multilayers reflectivity large size reflective optics multilayer gratings 光学 精密工程
2022, 30(21): 2793
1 中国科学院深圳先进技术研究院多尺度晶体材料研究中心, 深圳 518055
2 山东大学新一代半导体材料研究院晶体材料国家重点实验室, 济南 250100
“如何突破大尺寸晶体材料的制备理论和技术”是中国科协发布的2021年度的十大前沿科学问题之一, 揭示晶体生长机制和突破生长关键技术是大尺寸功能晶体发展的两个趋势。在原子分子尺度上, 晶体生长可以是有势垒的热激活过程, 也可以是无势垒的超快结晶过程, 这与具体的体系以及晶面有关。从界面属性角度来看, 光滑界面是以台阶拓展的方式生长; 粗糙界面没有明显的固-液分层, 通过局部原子固化进行生长。本文从晶体生长理论模型、生长技术及其应用实例, 以及分子动力学方法在晶体生长中的应用等方面探讨了近些年大尺寸晶体快速生长理论和技术的研究进展。目前有多种方法制备大尺寸晶体, 但普遍存在制备的晶体质量差和性能不稳定等问题。需要突破对晶体生长微观机制上的认识, 建立机制与温度、流速等外界因素的内在联系。而利用机器学习力场以及分子动力学模拟方法, 建立固-液界面, 模拟晶体生长, 将是探究晶体生长微观机制的一种有效方式。
大尺寸晶体 人工晶体 晶体生长模型 生长理论 固-液界面 large-size crystal synthetic crystal crystal growth model theory of growth solid-liquid interface 人工晶体学报
2022, 51(9-10): 1732
