电抽运立方氮化硼晶体激射蓝紫光的研究

立方氮化硼（cBN）晶体是具有闪锌矿结构的最简单的III-V族化合物，它的{111}表面具有极性，我们提出了目测确定颜色分区的片状cBN单晶表面极性的方法。所使用的未故意掺杂的cBN晶体X射线光电子谱表明cBN晶体中缺陷和杂质主要是氮空位(VN)和碳（C）杂质。C在cBN晶体中占据了N的位置(CN)，成为受主杂质，VN属于施主陷阱。VN-CN构成的施主—受主对将使得cBN发光谱复杂化。我们测得的颜色分区的片状cBN单晶{111}面的拉曼光谱有与表面极性相关的特点，但是与已报道的琥珀色截角四面体形状的cBN单晶的拉曼光谱与表面极性相关的特点相反。我们分析可能是晶格的有序性受到破坏，激活布里渊区中心附近以外的拉曼散射产生的结果。通过解理和研磨我们把微小的片状cBN单晶样品加工成了长方体形状。使用长方体形状的cBN单晶样品作为电光晶体，用650nm连续波半导体激光器作为光源，建立了横向电光调制系统。按照我们提出的实验和数据处理方案，精确地测定cBN单晶线性电光张量中三个全同的非零元素值为3.95pm/V。用外形为立方八面体的人造金刚石单晶样品作为电光晶体，我们得到了该样品的三阶非线性光学极化率的非零元素Xxyxy和另外两个非零元素的差（Xxxxx-Xxxyy）的实验值。在研究cBN单晶的电流—电压特性过程中，发现了有趣的可逆的电致变色现象。利用针尖电极—cBN单晶样品—平板电极结构，通过施加直流电压获得了中心波长149nm的真空紫外光。用电子在cBN的能带之间的跃迁、能带内的转移和电子与空穴的直接复合过程，解释了强电场中cBN单晶真空紫外光的发射。研究了在大气中和低真空中cBN单晶引发的等离子体放电现象。观测到的现象与通常的针尖电极—空气间隙—平板电极结构产生的气体放电现象非常不同。我们推测，开始可能是强电场激励cBN单晶发射出的真空紫外光电离空气产生了等离子体，然后在电场和真空紫外光的共同作用下维持空气放电。强电场中cBN单晶真空紫外光的发射和cBN单晶引发的等离子体放电现象不仅具有科学意义，而且具有广阔的应用前景。