Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Use of computer modeling for defect engineering in Czochralski silicon growth

Artemyev Vladimir, Smirnov Andrey, Kalaev Vladimir, Mamedov Vasif, Sid'ko A., Wejrzanowski Tomasz, Grybczuk Mateusz, Dold Peter, Kunert Roland

Journal of Power Technologies

|

2019

|

Vol. 99, nr 2

163--169

EN

The yield and quality of silicon wafers are mostly determined by defects, including grain boundaries, dislocations, vacancies, interstitials, and vacancy and oxygen clusters. Active generation and multiplication of dislocations during Czochralski monosilicon crystal growth is almost always followed by a transition to multicrystalline material and is called structure loss. Possible factors in structure loss are related to high thermal stresses, fluctuations of local crystallization rate caused by melt flow turbulence, melt undercooling and incorporation of solid particles from the melt into the crystal. Experimental analysis of dislocation density distributions in grown crystals contributes to an understanding of the key reasons for structure loss: particle incorporation at the crystallization front and strong fluctuations of crystallization rate with temporal remelting. Comparison of experimental dislocation density measurements and modeling results calculated using the Alexander-Haasen model showed good agreement for silicon samples. The Alexander-Haasen model provides reasonably accurate results for dislocation density accompanying structure loss phenomena and can be used to predict dislocation density and residual stresses in multicrystalline Czochralski silicon ingots, which are grown for the purpose of manufacturing polysilicon rods for Siemens reactors and silicon construction elements.

2

Investigation of oxide crystals by means of synchrotron and conventional X-ray diffraction topography

Wierzchowski W., Malinowska A., Wieteska K., Wierzbicka E., Mazur K., Lefeld-Sosnowska M., Świrkowicz M., Łukasiewicz T.

Materiały Elektroniczne

|

2016

|

T. 44, nr 4

17--32

EN

X-ray diffraction topography, exploring both conventional and synchrotron sources of X-rays, has been widely used for the investigation of the structural defects in crystals of oxides. The majority of bulk oxide crystals have been grown by the Czochralski method from a melted mixture of high purity oxides. Some important oxide crystals like quartz and ZnO have been obtained by the hydrothermal method. In the case of crystals grown by the first method, synchrotron diffraction topography can be and was used for studying individual dislocations and their complexes (e.g. glide bands, sub-grain boundaries), individual blocks, twinning, the domain structure and various segregation effects negatively affecting crystal properties. What is more, the topographical investigation can provide information concerning the reasons for the generation of the defects, which becomes useful for improving the growth technology. In the present paper the possibilities of the diffraction topography are discussed on the basis of several investigations of the oxide crystals, in particular garnets, orthovanadates, mixed calcium barium and strontium niobates as well as praseodymium lanthanum aluminates. the majority of the results refer to oxide crystals grown at the Institute of Electronic Materials Technology (ITME). The synchrotron investigations included in the paper were performed by the authors at the HASYLAB Synchrotron Laboratory in Hamburg.

PL

Rentgenowska topografia dyfrakcyjna, wykorzystująca zarówno konwencjonalne, jak i synchrotronowe źródła promieniowania rentgenowskiego, jest od wielu lat z powodzeniem stosowana do badania defektów strukturalnych w różnego rodzaju monokryształach. Szeroką grupę tych materiałów stanowią kryształy tlenkowe, które w większości są otrzymywane metodą Czochralskiego ze stopionej mieszaniny tlenków o wysokiej czystości. Do otrzymywania kryształów tlenków, takich jak kwarc i ZnO, stosuje się metodę hydrotermalną. rentgenowska topografia dyfrakcyjna może być wykorzystana do badania indywidualnych dyslokacji i ich kompleksów (np. pasma poślizgowe, granice niskokątowe), pojedynczych bloków, zbliźniaczeń, struktury domenowej i różnych efektów segregacyjnych. Wszystkie te defekty mogą wpływać negatywnie na jednorodność i właściwości kryształów. Badania topograficzne mogą również dostarczyć informacji dotyczących przyczyn powstawania defektów, co przydatne jest w doskonaleniu technologii. W niniejszej pracy omówiono możliwości topografii dyfrakcyjnej na podstawie przeprowadzonych badań szeregu kryształów tlenkowych, w szczególności granatów, ortowanadianów, mieszanych niobianów wapnia, baru i strontu oraz glinianów prazeodymu i lantanu. Większość wyników dotyczy monokryształów tlenków otrzymywanych w Instytucie Technologii Materiałów Elektronicznych (ITME). uwzględnione badania synchrotronowe zostały przeprowadzone przez autorów w Laboratoriom Synchrotronowym HASYLAB w Hamburgu.

3

Rentgenowska topografia dyfrakcyjna defektów sieci krystalicznej w monokryształach MgAl2O4 i ScAlMgO4 otrzymywanych w różnych warunkach technologicznych

Wierzbicka E., Malinowska A., Wierzchowski W., Kisielewski J., Świrkowicz M., Szyrski W., Romaniec M., Mazur K.

Materiały Elektroniczne

|

2015

|

T. 43, nr 1

29--39

PL

Za pomocą konwencjonalnej rentgenowskiej topografii dyfrakcyjnej scharakteryzowana została realna struktura monokryształów spinelu magnezowego MgAl2O4 i monokryształów ScAlMgO4 (SCAM). Badania uzupełniające prowadzono za pomocą dyfraktometrii wysokorozdzielczej, skaningowej mikroskopii elektronowej, mikroanalizy rentgenowskiej oraz metod polaryskopowych. Topogramy MgAl2O4 wskazują na jakość kryształów pozwalającą na przeprowadzenie szczegółowych badań realnej struktury metodami rentgenowskiej topografii dyfrakcyjnej. W żadnej z badanych próbek nie zaobserwowano kontrastów pochodzących od pasm segregacyjnych. Topogramy badanych kryształów ujawniają obecność rdzenia w centralnej części próbek, często z wyraźnie zaznaczonymi obszarami ściankowanymi odpowiadającymi wzrostowi na niskowskaźnikowych płaszczyznach krystalograficznych. W zewnętrznej części rdzenia zaobserwowano liczne kontrasty dyfrakcyjne związane najprawdopodobniej z defektami objętościowymi typu solute trails oraz wyraźne kontrasty związane z grupą dyslokacji. Za pomocą topografii dwukrystalicznej ujawniono naprężenia związane z rdzeniem oraz defektami objętościowymi solute trails. Ze względu na tendencję do rozwarstwiania się kryształu ScAlMgO4 badania przeprowadzono na wybranych próbkach otrzymanych przez mechaniczne rozdzielenie materiału. Topogramy dwukrystaliczne ujawniły kontrast dyfrakcyjny odzwierciedlający poszczególne warstwy materiału. Szczegóły rozdzielania się warstw ujawniły obserwacje SEM.

EN

Conventional X-ray diffraction topography was used for characterization of the real structure of MgAl2O4 and ScAlMgO4 (SCAM) single crystals. Complementary investigations were performed by means of high resolution X-ray diffractometry, scanning electron microscopy and polariscopic methods. The obtained topographs indicated a good crystallographic quality of the examined MgAl2O4 crystals. In all investigated crystals no segregation fringes were observed. A distinct core region was revealed in all samples, often including three or more facetted regions. Some contrast connected with solute trails and groups of dislocations were observed in the region outside the core. The double-crystal topographs indicated the presence of distinct residual strains connected with the core and other defects. In view of the tendency for ScAlMgO4 to split into layers, the investigations were performed using the samples obtained by mechanical cleavage. The double-crystal topographs revealed diffraction contrast corresponding to consecutive “layers” of the material. The details of splitting were shown by SEM investigation, which also confirmed the homogeneity of the crystal.

4

Badanie struktury defektowej w nowych rodzajach scyntylacyjnych monokryształów mieszanych granatów lutetowo-itrowo-glinowych [LuxY1-x]3Al5O12 (LuYAG) niedomieszkowanych oraz aktywowanych prazeodymem

Malinowska A., Wierzbicka E., Wierzchowski W., Mazur K., Romaniec M., Kisielewski J., Świrkowicz M., Szyrski W., Drozdowski W.

Materiały Elektroniczne

|

2015

|

T. 43, nr 1

11--28

PL

Przedmiotem pracy jest ujawnienie i charakteryzacja realnej struktury nowych typów scyntylacyjnych monokryształów mieszanych granatów lutetowo-itrowo-glinowych (LuxY1-x)3Al5O12 (LuYAG) aktywowanych prazeodymem oraz niedomieszkowanych. Badania wykonano przy użyciu konwencjonalnego źródła promieniowania rentgenowskiego metodą rentgenowskiej topografii dwukrystalicznej oraz za pomocą dyfraktometrii wysokorozdzielczej. Wykonano również badania polaryskopowe. Na wybranych próbkach przeprowadzono badanie jednorodności składu chemicznego za pomocą skaningowego mikroskopu elektronowego z przystawką do spektroskopii z dyspersją energii (EDX). Topogramy rentgenowskie przebadanych próbek wskazują na dobrą jakość strukturalną badanych monokryształów. Pewnym problemem strukturalnym zaobserwowanym na wykonanych topogramach dwukrystalicznych są naprężenia sieci, których pierwotną przyczyną są efekty segregacyjne i różne obszary ściankowane.

EN

The present paper concerns revealing and detailed characterization of the real structure of the new scintillator crystals of mixed lutetium-yttrium-aluminum garnets (LuxY1-x)3Al5O12 (LuYAG) , either undoped or activated by praseodymium. The characterization of the crystals has been performed by means of the following methods, using conventional X-ray sources: double crystal topography and high resolution diffractometry. Polariscopic investigations have also been performed. Moreover, selected samples have been studied by scanning electron microscopy with energy dispersive X-ray spectrometer (EDX) attachment, among others to investigate their chemical homogeneity. The topographs of the analyzed samples indicate a good crystallographic quality of the crystals. Some crystallographic imperfections include residual strains, primarily caused by dopant and chemical composition segregation as well as some facetted regions.

5

Will Czochralski Growth of Sapphire Once Again Prevail?

Bruni F. J., Liu C.-M., Stone-Sundberg J.

Zeszyty Historyczne Politechniki Warszawskiej

|

2014

|

z. 16

93--98

EN

In the past decade there has been an explosive growth in the consumption of sapphire driven by the demands of the next generation of energy effcient general lighting based on GaN LEDs. This application requires orienting these rhombohedral corundum crystals such that the substrate surface is the c-plane; a basal plane defined using hexagonal axes. Sapphire crystals form a strong facet on the c-plane, and growth in that direction generally results in crystals with high defect densities, particularly dislocations, and low angle grain boundaries. To overcome this drawback, the usual methodology is to grow the crystal in the a-direction and then core drill rods perpendicularly which are then sliced into c-plane substrates. For all crystal growth techniques commonly employed for sapphire, this approach suffers from poor material utilization. Although this has generally been viewed as an acceptable trade-off in the manufacturing process as long as 200 substrates were the dominant market, as substrate diameters have increased towards 150 mm and larger, this compromise is no longer seen as a viable alternative because of the low material utilization and the high energy consumption of the growth process. This has led to a renewed look at the Czochralski process for more effcient c-axis substrate production.

6

Czochralski-Based Growth and Characteristics of Selected Novel Single Crystals for Optical Applications

Shimamura K., Víllora E. G.

Zeszyty Historyczne Politechniki Warszawskiej

|

2014

|

z. 16

113--121

EN

In the Year of Professor Jan Czochralski, we with pleasure review the representative recent works of our group, Optical Single Crystals Group, NIMS, Japan. Our group has been working on the development of novel single crystals for optical applications based on the Czochralski technique. Here, 4 kinds of topics are reviewed. 1st one is ferroelectric fluoride BaMgF4 single crystals for UV nonlinear optical applications including quasi-phase matching device fabrications. 2nd one is transparent conductive β-Ga2O3 single crystals as semiconductor, which has large band-gap, 4.8 eV, for LED applications. 3rd one is F-doped core-free Y3Al5O12 single crystals as a potential new lens material for UV/VUV wavelength region. Last one is superior magneto-optical {Tb3}[Sc2-xLux](Al3)O12 single crystals for near infrared to visible region, and CeF3/PrF3 single crystals for UV region.

7

Czochralski Growth of Decagonal AlCoNi Quasicrystals from Al-rich Solution

Meisterernst G., Bauer B., Giller P.

Zeszyty Historyczne Politechniki Warszawskiej

|

2014

|

z. 16

107--112

EN

Czochralski growth of cm size decagonal AlCoNi single crystals from Al-rich high-temperature solutions is described using native seeds oriented parallel to all symmetrically different crystal directions. Morphological observations allow first hints with respect to anisotropic growth rates. But only classical detachment experiments according to the original idea of Jan Czochralski reveal quantitative results of kinetically limited growth rates. Geometric conditions of wetted plane interfaces as well as aspects of constitutional supercooling affect the detachment experiments. Thus, in only one specific orientation of the decagonal quasicrystal quantitative data for the maximum growth rate could be obtained.

8

Czochralski Growth and Properties of Scintillating Crystals

Yoshikawa A., Chani V., Nikl M.

Zeszyty Historyczne Politechniki Warszawskiej

|

2014

|

z. 16

135--149

EN

The Czochralski method is one of the very few melt growth techniques that are industry friendly when considering the combination of quality, dimensions, and cost of the produced crystals suitable for their commercialization in scintillation detectors. This method is one of the oldest and most developed crystal growth processes regarding an adequate understanding the physical phenomena observed during solidification process and its practical expansion especially in the industrial scale production. It allows controllable formation of single-crystalline cylindrical ingots of various inorganic scintillation materials. The review summarizes recent progress on the Czochralski growth of a number of scintillation materials. The oxide crystals are mainly considered including the Ce and Pr-doped RE3Al5O12, RE = Y, Lu, aluminum garnets and newly discovered ultraeffcient Ce-doped Gd3(Ga,Al)5O12 multicomponent garnet, high density PbWO4 and CdWO4 tungstates, Ce-doped RE2SiO5, RE = Y, Gd, Lu, oxyorthosilicates and (Y,Lu)AlO3 aluminum perovskites and finally the classical Bi4Ge3O12 scintillator. Additionally, the details of the growth of other practically important non-oxide crystals, namely the Ce and Eu-doped LiCaAlF6 neutron and ultraeffcient Ce-doped LaBr3 scintillators, are discussed. The potential of novel micro-pulling down growth method is briefly described in the combinatorial search for new scintillator materials. Selected luminescence and scintillation characteristics including the spectra and decay kinetics, light yield and radiation resistance are also illustrated and overviewed.

9

Constitutional Supercooling in Czochralski Growth of Heavily Doped Silicon Crystals

Friedrich J., Stockmeier L., Müller G.

Zeszyty Historyczne Politechniki Warszawskiej

|

2014

|

z. 16

99--106

EN

This study analyses the phenomenon of constitutional supercooling, which is one of the major problems in industrial growth of heavily doped (> 1020 atoms/cm3) silicon crystals by the Czochralski technique. The systematic study is based on theoretical models and experimental data considering the effect of three important dopants (B, P, and As) in dependence of the relevant growth parameters for the Czochralski process. Based on these results, conclusions will be drawn for the stability limits of the Czochralski growth of dislocation-free heavily doped silicon crystals in dependence of the doping species and their concentration.

10

A Review of the Automation of the Czochralski Crystal Growth Process

Winkler J., Neubert M., Rudolph J.

Zeszyty Historyczne Politechniki Warszawskiej

|

2014

|

z. 16

123--134

EN

On the occasion of the centennial of the invention of the Czochralski crystal growth process by the Polish scientist Jan Czochralski, a review of selected strategies for the automatic control of this process is given. This review provides a sketch of the fundamental challenges of controlling the Czochralski process and the basic concepts of feedback control. Both early and modern approaches to the control of the Czochralski process are described. The discussion focuses on questions related to feed-forward control, feedback control, and state estimation. The presented methods rely on simple mathematical process models in contrast to the finite element model-based approaches typically used in crystal growth process design and analysis. Such mathematical models motivate both the structure and parameters of the chosen controller. A comprehensive list of references to background literature on this topic completes this survey.

11

Wzrost monokryształów molibdenianu wapnia domieszkowanych jonami ziem rzadkich (CaMoO4 : RE) do badań w zakresie immobilizacji odpadów radioaktywnych

Świrkowicz M., Szyrski W., Kisielewski J., Wieteska K., Wierzchowski W., Malinowska A., Wierzbicka E., Karaś A., Jurkiewicz-Wegner E.

Materiały Elektroniczne

|

2013

|

T. 41, nr 4

10--19

PL

Stosując metodę Czochralskiego oraz układ cieplny z tyglem platynowym o średnicy 55 mm i wysokości 55 mm oraz biernym dogrzewaczem platynowym uzyskano monokryształy CaMoO4 niedomieszkowane i domieszkowane europem, neodymem oraz jednocześnie europem i neodymem o średnicy do 25 mm i długości do 90 mm. Szybkość wzrostu zawarta była w zakresie 1,5 - 3,0 mm/h, a szybkość obrotowa 10 - 15 obr./min. Pierwsze procesy wzrostu przeprowadzono stosując niezorientowane zarodki z CaWO4 (National Institute of Standards and Technology, USA). W oparciu o otrzymane monokryształy przygotowano zarodki o orientacji [001]. Przeprowadzono badania dyfrakcyjne rentgenowskie, synchrotronowe topograficzne, właściwości optycznych i składu chemicznego. Określono współczynniki segregacji europu i neodymu (kEu ≈ 0,40, kNd ≈ 0,28). Stwierdzono, że w przypadku współdomieszkowania rośnie współczynnik segregacji neodymu a maleje europu (kEu ≈ 0,30 i kNd ≈ 0,32). Transmisja optyczna monokryształów silnie zależy od domieszki. W przypadku neodymu obserwuje się wyraźne i ostre pasma absorpcji. Monokryształy z europem wykazują silną absorpcję w zakresie widzialnym i bliskiej podczerwieni.

EN

Single crystals of CaMoO4 either undoped or doped with europium, neodymium and europium and at the same time with neodymium with a diameter of 25 mm and a length of up to 90 mm, were obtained using the Czochralski method and a thermal system with a platinum crucible 55 mm in diameter and 55 mm in height and a passive platinum afterheater. The growth rate was in the 1.5 - 3.0 mm/h range and the rotation rate varied between 10 and 15 r./min. At the beginning, the growth processes were carried out applying un-oriented CaWO4 seeds (from the National Institute of Standards and Technology, USA). Based on the resultant single crystals, [001] - oriented seeds were prepared. X-ray powder diffraction patterns, synchrotron topography, optical transmission and chemical compositions were measured. Segregation coefficients of europium and neodymium were determined to be kEu ≈ 0,40 and kNd ≈ 0,28 respectively. In the case of co-doping, the segregation coefficient of neodymium increases and that of europium decreases (kEu ≈ 0,30 and kNd ≈ 0,32). The optical transmission of single crystals strongly depends on the dopant. Sharp and narrow absorption bands are observed for neodymium, whereas single crystals with europium exhibit a strong absorption in the visible and near-infrared regions.

12

Monokryształy SI GaAs o orientacji [310] jako materiał na podłoża do osadzania warstw epitaksjalnych

Hruban A., Orłowski W., Strzelecka S., Piersa M., Jurkiewicz-Wegner E., Mirowska A., Rojek A.

Materiały Elektroniczne

|

2013

|

T. 41, nr 2

18--25

PL

Celem pracy było dowiedzenie warunków otrzymywania półizolacyjnych monokryształów arsenku galu (SI-GaAs) o orientacji [310] i średnicy 2” i 3”. Synteza i monokrystalizacja przebiegała pod wysokim ciśnieniem metodą LEC (Liquid Encapsulated Czochralski). Dobrano warunki termiczne i technologiczne pozwalające otrzymywać monokryształy o średnicy 2” i 3” i ciężarze odpowiednio 2000 g i 3000 g. Monokryształy posiadały wysokie parametry elektryczne (ρ, μ) - typowe dla monokryształów półizolacyjnych o wysokim stopniu czystości. Gęstość dyslokacji kryształów [310] była o (0,5 - 1,5) rzędu niższa w porównaniu z kryształami o orientacji [100]. Warstwy epitaksjalne osadzone na podłożach o orientacji [310] wykazały lepszą morfologię powierzchni w porównaniu z osadzonymi na podłożu [100].

EN

The subject matter of this research work included the synthesis and growth conditions of [310]-oriented SI GaAs (semi-insulating gallium arsenide) crystals 2” or 3” in diameter. High pressure processes were applied for the synthesis and growth of LEC crystals. Thermal conditions and process parameters were determined to obtain single crystals 2” and 3” in dia, 2000 g and 3000 g in weight, respectively. They had high electrical parameters (ρ, μ), characteristic of semi-insulating high purity GaAs. Dislocation density (EPD) of [310]-oriented crystals was (0.5 - 1.5) orders of magnitude lower than in the case of the [100]-orientation. Epitaxial layers grown on [310]-oriented substrates exhibited better surface morphology than those deposited on [100]-oriented substrates.

13

Dobór warunków wzrostu monokryształów antymonku galu o średnicy 3" zmodyfikowaną metodą Czochralskiego

Mirowska A., Orłowski W.

Materiały Elektroniczne

|

2012

|

T. 40, nr 4

58-73

PL

Zbadano możliwość zwiększenia (do 3 cali) średnicy monokryształów antymonku galu (GaSb) w układzie termicznym niskociśnieniowego urządzenia wykorzystywanego do otrzymywania kryształów o średnicy 2 cale. Zmodyfikowano technologiczne warunki procesu krystalizacji umożliwiając otrzymanie kryształów o ciężarze ~ 1,9 kg i stabilnej średnicy. Opracowano warunki otrzymywania monokryształów antymonku galu o średnicy 3 cale zmodyfikowaną metodą Czochralskiego. Zbadano wpływ parametrów technologicznych na przebieg procesu monokrystalizacji oraz własności otrzymywanych kryształów. Przeprowadzono procesy krystalizacji zmodyfikowaną metodą Czochralskiego, jak też proces zintegrowany (synteza in-situ połączona z monokrystalizacją) uzyskując kryształy GaSb domieszkowane tellurem o koncentracji elektronów w zakresie od 2 x 1017cm-3 do 2 x 1018cm-3 . Zbadano koncentrację domieszki (metodą GDMS - Glow Discharge Mass Spectroscopy) rozkłady własności elektrycznych (pomiary hallowskie) i strukturalnych (pomiary EPD - Etch Pit Density) otrzymanych kryształów.

EN

The possibility of growing gallium antimonide (GaSb) single crystals measuring 3 inches in diameter in a thermal system previously used for growing 2 - inch crystals was checked. Technological parameters modified for bigger crystals allowed obtaining GaSb crystals weighting ~ 1,9 kg and having a stable diameter ~ 80 mm. An integrated process of in-situ synthesis, modified Czochralski crystal growth as well as recrystallization process were performed. The influence of technological parameters on crystal growth was investigated. Tellurium doped n-type GaSb single crystals with the carrier concentration ranging between 2 x 1017cm-3 and 2 x1018cm-3 - were obtained. Electrical parameters were determined by Hall measurements, whereas the dopant concentration was estimated by carrying out the GDMS analysis and the structural quality by measuring the etch pit density (dislocation density).

14

Assessment of gadolinium calcium oxoborate (GdCOB) for laser applications

Bajor A. L., Kisielewski J., Kłos A., Kopczyński K., Łukasiewicz T., Mierczyk J., Młyńczak J.

Opto-Electronics Review

|

2011

|

Vol. 19, No. 4

439-448

EN

Increasing demand for growing high quality laser crystals puts a question about their most important parameters that one should concentrate on to get a desired product which will exhibit best properties in practical use. And by no means, this is a simple question. Apart of the usual lasing properties associated with a special dopant in the host material itself, one needs to consider another two lasing phenomena, namely second (SHG) and higher harmonic generation, and self-frequency doubling (SFD). Not necessarily all of these three can meet altogether in the same host material to yield in its best appearance in every case. We have made a review of basic properties of gadolinium oxoborate GdCa₄O(BO₃)₃ (GdCOB) crystal and came to the conclusion that, currently, as a host material this is probably the best in all of its lasing applications. Although GdCOB has low thermal conductivity, which requires a suitable cooling, on the other hand it has got small thermo-optic coefficients which govern good operation in SHG and SFD experiments. Two inch dia. Nd-doped crystals were grown by the Czochralski technique. Since a large discrepancy in the literature exists on exact values of nonlinear coefficients, one is never sure about this whether theoretically predicted phase-matching angles (PMA) are those that are really optimal. Besides, none has yet measured the values of nonlinear coefficients as a function of doping concentration. Therefore we have not decided to cut numerous differently oriented samples for generation of different wavelengths in SHG and SFD, but rather tried to generate different wavelengths from the same samples. We have also not paid special attention to get highest possible conversion efficiencies. However, we have concentrated our attention on potential use of the core region in laser technique. Unlike in YAG crystals, when the core is by all means a parasitic structure, we discovered that the core region in GdCOB, that majority of investigators are even not aware of its presence in the crystal, can be also useful in laser technique. According to our best knowledge, a SHG of red light in this work is the second reported case in the world-wide literature.

15

Jednorodność własności elektrycznych monokryształów antymonku galu domieszkowanych tellurem

Mirowska A., Orłowski W., Piersa M.

Materiały Elektroniczne

|

2011

|

T. 39, nr 4

3-21

PL

Monokryształy antymonku galu (GaSb) domieszkowane tellurem prezentowane w tej pracy otrzymane zostały zmodyfikowaną metodą Czochralskiego zintegrowaną z syntezą in-situ. Uzyskano płytki monokrystaliczne GaSb:Te o przewodnictwie zarówno typu n jak i typu p. Płytki GaSb:Te typu n charakteryzowały się standardową koncentracją nośników ładunku (od 2 x 1017 do 2 x 1018 cm-3) oraz poniżej 2 x 1017 cm-3. Dla płytek monokrystalicznych GaSb:Te typu p koncentracja dziur wynosiła od 2 x 1016do 4 x 1016 cm-3. Zbadano zarówno osiowe, jak i radialne rozkłady własności elektrycznych otrzymanych kryształów GaSb:Te. W oparciu o pomiary hallowskie w funkcji temperatury porównano własności niedomieszkowanych monokryształów otrzymanych z antymonu pochodzącego z różnych źródeł oraz kryształów domieszkowanych tellurem o typie przewodnictwa p oraz typie n.

EN

Gallium antimonide (GaSb) single crystals undoped and doped with tellurium with n-type or p-type conductivity were grown by a modified Czochralski method integrated with in-situ synthesis. Tellurium doped n-type GaSb single crystals were obtained with standard carrier concentration from 2 x 1017 to 2 x 1018 cm-3 as well as below 2 x 1017 cm-3 for low Te-doped single crystals. Hole concentration in the cas of tellurium doped p-type GaSb wafers varied between 4 x 1016 and 2 x 1016 cm-3. Axial and radial distribution of electrical parameters were investigated for the obtained Te-doped GaSb single crystals. A great contribution of compensation and self-compensation mechanisms was confirmed especially for low Te-doped GaSb single crystals. Temperature dependent Hall measurements were used to compare undoped GaSb crystals obtained from Sb of different purity tellurium doped GaSb with n-type or p-type conductivity.

16

Investigation of nonlinear absorption in YAP and YAG single crystals doped with Co and co-doped with Si

Bajor A. L., Kisielewski J., Kopczyński K., Łukasiewicz T., Mierczyk J., Mierczyk Z., Młyńczak J., Pawlak D. A., Świrkowicz M.

Opto-Electronics Review

|

2009

|

Vol. 17, No. 2

187-192

EN

Since our attempts to grow YAP:Co,Si non-linear absorbers have failed, we switched to Czochralski grown YAGs doped with the same ions. This time, however, the new material was found to exhibit excellent, non-linear absorption, which can be used directly in Q-switching elements in laser systems. In this work we report on technology of YAG single crystals doped with Co and Si, their optical properties, and, finally, on their non-linear absorption. An explanation on why the YAPs were found to be inefficient in non-linear absorption was also provided.

17

Investigation of structural, optical and lasing properties of YAG:Yb single crystals

Świrkowicz M., Skórczakowski M., Jabczyński J., Bajor A., Tymicki E., Kaczmarek B., Łukasiewicz T.

Opto-Electronics Review

|

2005

|

Vol. 13, No. 3

213-220

EN

Single crystals of yttrium aluminium garnet (YAG) doped with ytterbium ions of up to 30 at.% were grown by the Czochralski method. Using the growth rate from 1 to 3 mm/h, and the rotation rate from 15 to 30 rpm, single crystals with diameters of up to 22 mm and lengths up to 85 mm were obtained. Using the inductively coupled plasma n optical emission spectroscopy (ICP-OES) method, Yb distribution coefficient was determined to be equal to 1.10±0.02. The following methods: optical absorption spectroscopy, plane and circular polariscope, electron probe microanalysis (EPMA) to determine the radial distribution of Yb ions, X-ray diffraction methods to determine the lattice constant were used. Etch pit density distribution and lasing properties were also investigated. Samples of YAG:Yb crystals with Yb ions contents of 3, 5, 7, and 10 at.% were pumped by 940 nm laser diode for their lasing properties. The best lasing slope efficiency of 40% with respect to the absorbed pump power was achieved at 5 at.% Yb content. The lowest threshold of 2.5 W of the absorbed pump power was observed, however, for a 7 at.% Yb doped sample in quasi hemispherical resonator configuration. These investigations have been found to be in good agreement with polariscopic observations, showing a certain decrease in optical homogeneity with increase in Yb content.

18

Od metody wyznaczania szybkości krystalizacji metali do nowoczesnej technologii otrzymywania kryształów półprzewodnikowych i białkowych

Siódmiak J., Gadomski A.

Chemik

|

2005

|

Vol. 58, nr 10

535-538

PL

W pracy przedstawiono krótki zarys historyczny najważniejszych, zmieniających się w czasie metod otrzymywania kryształów i badania ich własności. Przegląd rozpoczęto od metody wyznaczania szybkości krystalizacji metali, znanej jako metoda CZ, od nazwiska jej odkrywcy Jana Czochralskiego. Przy okazji, niejako, przypomniano życiorys i najważniejsze dokonania tego wybitnego, urodzonego dokładnie 120 lat temu Polaka rodem z Pałuk (z Kcyni), ważnego historycznie regionu etniczno-kulturowego, leżącego pomiędzy Bydgoszczą, Inowrocławiem a Poznaniem. Przegląd kontynuowano omawiając podstawowe cechy nowoczesnej technologii otrzymywania kryształów półprzewodnikowych, a zakończono podkreślając wielką rolę dla rozwoju technologii przyszłości eksperymentów prowadzących do właściwego otrzymywania kryształów białkowych - pod-stawowego, tzw. miękkiego materiału eksperymentalnego, służącego do badania krystalograficznego struktur pojedynczych łańcuchów białkowych.

EN

In this work, a brief historical survey of over-time-changing methods of growing crystals, and examining their properties, has been presented. The survey has been started with a method of determination of the crystallization speed of metals, known as the CZ method, termed after the name of its inventor, Jan Czochralski. Benefiting somehow from the right-now-emerging opportunity, the biography as well as the main achievements of this outstanding Pole, born exactly 120 years ago in the Pałuki-Region (in Kcynia), an important ethnic-and-cultural Polish region, somewhere between Bydgoszcz and Inowrocław, and Poznań, has been recollected. The survey has been continued by discussing basic properties of modern technology of growing semiconductor crystals, and finished by emphasizing an immense role of appropriately growing protein crystals - a basic experimental soft material, serving for crystallographic examination of single protein chains.

19

Blue fluorescence of Ti3+ ions in Ti3+-doped, gamma-irradiated SrAl0.5Ta0.5O3:LaAlO3 crystals

Kaczmarek S., Berkowski M., Tsuboi T., Wabia M., Włodarski M., Olesińska W., Wrońska T.

Nukleonika

|

2003

|

Vol. 48, nr 1

35-40

EN

Titanium-doped SrAl0.5Ta0.5O3: LaAlO3 (SAT:LA) perovskite solid solution single crystals were grown by the Czochralski method for two Ti concentrations: 1 wt.% (LSAT1) and 2 wt.% (LSAT2). It was stated that incorporation of Ti into SAT:LA crystal takes place in a non-uniform way. Ti3+ ions enter the crystal mainly in its conical part and mainly inside a thin (2-3 mm) layer within the crystal boundary. At room temperature, crystals from the conical part of the boule reveal strong absorption centered at about 529 nm for the case of LSAT1 single crystal while at about 451 and 651 nm for the case of LSAT2. Low temperature measurements have shown two absorption peaks centered at about 489 and 562 nm. Moreover, the 850 nm peak is clearly observed. The intensity of the above described absorption coefficient strongly depends on the dopant concentration and reaches even 80 cm-1. The above bands seem to be connected with non emitting Ti3+ centers. After g-irradiation, additional absorption is observed peaked at about 423 nm which gives two emission bands placed near 400 and 800 nm (375 nm excitation wavelength). They seem to be Ti3+ emissions coming from Ti3+ ions, occupying two different lattice octahedral positions one of which being octahedral (Al, Ta) site. Blue fluorescence is self-evident.

20

Profesor Jan Czochralski (1885-1953) – szkic niedokończony

Tomaszewski P. E.

Chemistry-Didactics-Ecology-Metrology

|

2002

|

R. 7, NR 1-2

9--14

PL

Krótka biografia prof. Jana Czochralskiego ukazuje się w pięćdziesiątą rocznicę śmierci tego wielkiego uczonego i wynalazcy, metaloznawcy, chemika i krystalografa. Czochralski znany jest przede wszystkim jako twórca metody otrzymywania monokryształów nazwanej jego imieniem.

EN

This short biography of a prominent Polish chemist and metallurgist, Prof. Jan Czochralski, is outlined celebrating the 50th anniversary of his death. Czochralski's contribution to the development of metal science and crystallography is emphasized. He is the inventor of fameous method of crystal pulling called as „Czochralski method”.