Czochralski방법을 사용하여 정비조성(stoichiometric)으로 성장시킨 강유전체 $LiTaO_3$, 단결정을 $1000^{\circ}C$ 및 $1100^{\circ}C$에서 각각 열처리하였다. 열처리한 시료와 열처리하지 않은 정비조성 $LiTaO_3$ 단결정에 대하여 전자 상자성 공명(EPR : electron paramagnetic resonance) 실험을 하였다. X-band(9.21 GHz) 전자 상자성 공명 스펙트로미터를 사용하여 얻은 $Fe^{3+}$ 상자성 불순물 이온의 공명 흡수선을 분석한 결과 정비조성 $LiTaO_3$ 단결정내의 $Fe^{3+}$ 상자성 불순물 이온의 위치(site location)와 국소 대칭성(local site symmetry)은 열처리 후에도 변화가 없는 것을 알 수 있었다. 그러나 $1000^{\circ}C$및 $1100^{\circ}C$에서 열처리 한 단결정의 경우에는 $v$ 이온이 $Fe^{2+}$ 이온으로 원자가 상태가 바뀌는 것을 화인 하였다. 또한 유효 스핀 하밀토니안을 이용하여 EPR 상수를 계산하였다.
$Bi_{12}(Si,Ge)O_{20}$ 단결정의 전기 및 광학적 특성을 규명하기 위하여 Czochralski법으로 단결정을 성장시켜, 직류전기전도도와 교류전기전도도 그리고 광투과도를 측정하였다. 직류전기전도도에 대한 활성화 에너지 $E_g$는 1.12 eV 이고, 광학적 갭 $E_{opt}$는 2.3 eV였다. $Bi_{12}(Si,Ge)O_{20}$ 단결정의 교류전기전도도는 측정온도 범위는 290 K에서 570 K까지 였으며 측정주파수는 50 kHz에서 30 MHz 까지 였다. 교류전기전도도는 ${\omega}^s$에 비례하는 hopping 전도 가구를 나타내었으며, 고주파수영역에서 지수값은 s=2로 구해졌다. 유전상수는 $Bi_{12}(Si,Ge)O_{20}$ 단결정의 경우 54이고 $Bi_{12}(Si,Ge)O_{20}$ 단결정의 경우 41정도의 크기를 보였다.
수평자장을 건 Czochralski(HMCZ) 방법으로 자장강도(B)와 도가니 회전속도(C)가 실리콘 단결정의 산소편석에 미치는 영향에 대하여 연구하였다. B=2, 3, 4kG와 C=4-15rpm에서 <100> 방향으로 성장시킨 57mm 직경의 단결정들 내의 산소분포는 대체로 축을 따라서 불균일하였고 톱니모양을 나타내었다. 종래의 CZ 방법과 비교할 때, 이러한 산소분포의 불균일성은 위 강도의 수평자장이 결정성장계면으로의 산소전달에 불안정한 요소로 작용했음을 나타낸다고 볼 수 있다. 반면에 C의 증가는 산소분포의 불균일성의 약화와 산소농도의 전반적인 증가를 유도하였다. 이 결과를 토대로 B=2kG에서 27-36ppma인 산소분포를 가진 단결정이 프로그램된 C에 의해서 얻어졌다. 소자제조공정을 모의한 열처리 과정에서 HMCZ 실리콘의 산소석출은 종래의 CZ 실리콘의 산소석출에 비해서 상대적으로 불균일하였고, as-grown 상태에서의 고르지 못한 HMCZ 실리콘의 산소분포가 주요 원인임이 밝혀졌다.
Czochralski 방법을 사용하여 격자결함이 적은 CsI 단결정 섬광체를 육성하기 위한 최적육성조건을 구하기 위하여 광투과율의 변화와 열형광특성을 이용하였다. 결정화과정을 반복할수록 불필요한 불순물 분포와 열형광강도 및 glow 피이크의 수가 감소하였다. 결정성장방향은 (110)이었고, 육성한 CsI의 결정구조는 체심입방체이었다. 그리고 격자상수는 $4.568{\AA}$ 임을 확인할 수 있었다. CsI:3rd의 활성화 에너지(trap깊이)는 약 0.45 eV 이었고, 주파수인자는 $5.18{\times}10^5\;sec^{-1}$이었다.
강탄성 $CsPbCl_3$ 결정을 Czochralski법 및 Bridgman법을 사용하여 육성하고 XRD, DTA, 유전상수 측정 등을 통하여 구조 조사 및 상전이 온도를 확인하고 편광현미경 조사를 통하여 강탄성 domain의 존재를 확인하였으며 domain의 온도 의존성 등을 관찰하였다. 또한 cubic상에서 tetragonal, orthorhombic을 거쳐 monoclinic으로 상전이하였을 때 나타나는 domain들의 orientation에 대해 결정학적 고찰을 통하여 그리고 이론적으로 조사하여 일치되는 결과를 얻었다.
Nd/sub 0.05/Y/sub 0.95/Ca₄O(BO₃)₃(Nd:YCOB) single crystals were grown by the Czochralski method using a iridium crucible under N₂ atmosphere. Optimum growth parameters to get high quality of single crystals were 1.5∼2 mm/hr of growth rate and 10∼20 rpm of rotation rate. The grown crystals were transparent with light purple color and well-developed in cleavage planes. The crystal structure of Nd;YCOB were identified to monoclinic by XRD method. Crystal defects acting as light scattering centers, such as micro-pores, secondary phases, inclusions and cracks were not observed under the He-Ne laser illuminations. Three red, green, blue laser devices for the RGB laser oscillations were designed and then fabricated from the grown Nd:YCOB crystals according to the phase-matching angles of negative type-I which were φ=16.40°, 33.95° and θ=22.59° with the flatness of λ/6 at least, respectively.
The group-theoretical approach analyzing the domain structure and the domain wall orientations of the ferroelastic crystal was introduced. These theoretical results were investigated by comparing them with the experimental results of several ferroelastic crystals, CsPbCl₃, Pb₃(PO₄)₂, and LiCsSO₄, which were grown by the Czochralski and solution methods, respectively. both results were agreed well and also consistent with those of previous works such s the strain method and the geometrical consideration. The group-theoretical approach showed that the ferroelastic domain walls must be the crystallographical prominent planes with fixed indices and classified by the symmetry elements characterizing the permissible domain walls. So the group-theoretical approach could be suggested as a new method for analyzing the structure of the ferroelastic domain and domain walls.
한국결정성장학회 1996년도 The 9th KACG Technical Annual Meeting and the 3rd Korea-Japan EMGS (Electronic Materials Growth Symposium)
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pp.351-374
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1996
Various types of garnet compounds were synthsized by iso-and aliovalent substitutions and sintering method. Among them, fiber shapes of garnet crystals were grown from the $Ca_3Li_xNb_{(1.5+x)}Ga_{(3.5-2x)}O_{12}$ melt where x = 0 ~ 0.5 by modified micro-pulling down method in air using Pt crucibles. The measured lattice constants as a function of solidification fraction of grown fiber crystals are about $12.54\;{\AA}$ irrespective of x. It was found that the $Ca_3Li_{0.275}Nb_{1.775}Ga_{2.95}O_{12}$ garnet melts congruently at about $1450\;^{\circ}C$ based on the purities of garnet phase and variations of lattice parameter. Transparent and bubble-free crystals of x = 0.25 and 0.275 were grown by Czochralski techniques in air using Pt crucibles. An absorption spectrum is also reported.
We present the numerical analysis of the growth of a silicon (Si) single crystal. In the MCZ (Magnetic-field-applied Czochralski) method, two magnetic fields that stand opposite to each other generate a cusp magnetic field. In this work, the three cusp magnetic fields used for the analysis are an extern magnetic field, a surface magnetic field and an internal magnetic field. Each case was evaluated mainly as to the degree of stirring, shaft symmetry and the stability of the flow. As a result, the cusp magnetic field that yielded to best conditions was the internal magneic field.
초소형 마이크로 칩 형태의 새로운 레이저 매질인 Nd:LSB(Nd$^{3+}$ :Lasc$_3$(BO$_3$)$_4$/. lanthanum scandium borate)chralski pulling method에 의해 성장하여 광학 특성 조사 및 레이저 발진 실험을 하였다. 광학적, 화학적, 역학적 특성을 모두 그대로 유지한 채 높은 농도로 Nd$^{3+}$ 이온의 도핑이 가능한 Nd:LSB의 결정 특성 및 광학 특성을 기존의 다른 Nd형 레이저 매질과 비교하고, 흡수 및 형광 스펙트럼과 형광 수명 등을 조사하였으며. 결정 구조를 분석하였다. 또한 Ti:sapphi e 레이저를 펌핑 광원으로 하였을 때 레이저 발진 특성을 조사하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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