徐悟生,彭明林，杨春晖

(1.秦皇岛本征晶体科技有限公司，秦皇岛 066000；2.哈尔滨工业大学化工与化学学院，哈尔滨 150006)

氟化钙晶体(CaF2)是一种优良的光学晶体材料，透过范围覆盖了紫外、可见和红外波段，在0.13～10 μm范围内都有非常高的透过率，而且还具有热机械性能良好、物化性能稳定、抗辐照损伤能力强等特性[1]。氟化钙晶体不仅以天然状态(萤石)存在于自然界，采用人工制备技术生长的氟化钙晶体也趋于成熟和完善，大尺寸晶体已经成为可批量生产的产品[2]。氟化钙晶体元器件应用范围非常广泛，如红外检测系统、光谱分光系统、高级摄像机、望远镜及其他光学仪器中的棱镜、透镜和窗口等；掺杂的氟化钙还可以用作γ射线闪烁体或激光基质材料，应用于高能物理、核物理研究和激光领域。近年来，随着光刻技术逐渐向短波光源方向发展，以193 nm、248 nm等紫外光为代表的准分子激光光源逐渐成为光刻技术的主流光源，氟化钙晶体由于具有优异的抗激光损伤性能和深紫外波段透过特性，被认为将取代石英晶体成为光刻机光源的主要光学元件。因此研究人员将氟化钙晶体的研究主要集中在生长更大直径单晶、通过退火处理降低应力双折射、提高光学均匀性等几个方面[3]。

坩埚下降法(Bridgman method)是制备氟化钙晶体的常用生长技术之一，德国Hellma、日本Nikon等在该领域处于国际领先地位。本团队长期致力于氟化物光学晶体生长及加工和相关元器件性能研究工作，于2020年突破氟化钙晶体的生长工艺瓶颈，采用坩埚下降法成功生长出了直径达到8英寸(20.32 cm)的<111>及<100>晶向氟化钙单晶，并对加工后的毛坯元件进行二次精密退火处理，获得了低应力、高光学均匀性的氟化钙单晶器件。……