提拉法生长大尺寸γ-LiAlO2单晶的研究

由于与GaN晶格失配小(约1.4%),γ-LiAlO2单晶有望成为一种很有希望的CaN外延衬底材料.本文使用提拉法生长出了尺寸达φ45×50mm3的γ-LiAlO2单晶.对该晶体毛坯的各个有代表性的位置作了X射线粉末衍射(XRPD)分析,结果表明仅仅在晶体毛坯的底部生成了一种缺锂相(LiAl5O8).γ-LiAlO2晶体化学稳定性差,在室温时轻微水解.当在空气中于1100℃退火70h,γ-LiAlO2晶体挥发出锂组分,在表面产生缺锂相(LiAl5O8).值得注意的是,在γ-LiAlO2晶体的红外光谱区不存在氢氧根吸收带.     

γ-LiAlO2晶体生长挥发和腐蚀研究

本文采用导向温度梯度法生长出了透明γ-LiAlO2晶体，借助扫描电镜和X射线粉末衍射系统地研究了温度梯度法生长晶体的工艺过程，坩埚中晶体上部为LiAl5O8和um02多晶体，中部[100]方向自由结晶形成了单一透明的γ-LiAlO2晶体，下部为钼金属颗粒，蓝宝石籽晶被严重污染；坩埚内分成上、中、下三部分是晶体生长过程中熔体组分中Li2O挥发和腐蚀造成的。     

c面白宝石衬底表面形貌对气相传输平衡法制备的γ-LiAlO2层质量的影响

采用气相传输平衡(VTE)技术,在(0001)面白宝石衬底表面上成功地制备出单相γ-LiAlO2层.研究了白宝石衬底表面形貌对γ-LiAlO2层质量的影响,发现白宝石衬底的表面粗糙度和退火处理是两个影响γ-LiAlO2层质量的重要因素.要制备高质量的γ-LiAlO2层,适度的表面粗糙度是恰当的.对白宝石衬底进行退火处理,γ-LiAlO2层的择优取向变差.并对其中可能的机理进行了探讨.     

VTE法制备γ-LiAlO2/α-Al2 O3复合衬底以及腐蚀和退火对其影响

通过气相传输平衡法(VTE)制备了γ-LiAlO2/α-Al2O3复合衬底,使用5;的稀盐酸对其进行腐蚀并在900℃退火72h.利用X射线衍射、偏光显微镜及扫描电镜对复合衬底进行了分析,发现在白宝石a面(11-20)和γ面(1-102)均获得单相多晶的γ-LiAlO2,且后者的择优取向好于前者.腐蚀可以提高样品的择优取向,在5;的稀盐酸中,时间控制在2min左右可获得较好的结果.退火后γ-LiAlO2颗粒质量得到改善,白宝石a面上γ-LiAlO2的质量优于r面上的γ-LiAlO2,两者都出现颗粒长大现象.     

温梯法白宝石晶体的表面形貌研究

本文采用导向温梯法(TGT)生长[0001]方向的白宝石晶体,利用气相传输平衡(VTE)技术对晶体表面进行处理,发现双面抛光的C面白宝石晶片高温下与富锂(Li2O蒸气)气氛发生反应,表面生成一层γ-LiAlO2,随着VTE反应温度从750℃下降到730℃,γ-LiAlO2晶核的颗粒也随着减小,在730℃时已在1μm以下,经稀盐酸(HCl)腐蚀后形成多孔的表面,此方法有望制备出用于外延GaN的多孔衬底.     

非线性光学晶体BaAlBO3F2的生长与缺陷研究

采用B2O3-LiF-NaF助熔剂体系、中部籽晶法生长出BaAlBO3F2(BABF)晶体,对该晶体的弱吸收性能进行了表征.利用同步辐射白光X射线形貌术和化学腐蚀法研究了BABF晶体的缺陷,观察到BABF晶体中的主要缺陷是生长条纹和位错,并根据形貌和结构特点对生长条纹产生的原因进行了分析讨论,提出了一些减少缺陷和提高晶体质量的措施和方法.     

γ-LiAlO2晶体的生长及掺镓研究

由于与GaN晶格失配小(约1.4;),γ-LiAlO2单晶有望成为GaN外延衬底材料.本文首先使用提拉法生长出了尺寸达φ45×50mm3的γ-LiAlO2单晶,然后采用Ga2O3作为掺杂剂,仍用提拉法生长出了三种不同掺镓浓度的LiAl1-xGaxO2(x=0.1,0.2,0.3)晶体,并用X射线粉末衍射(XRPD)分别对晶体及坩锅中剩余的熔体的成份进行了表征.结果表明LiAl-xGaxO2(x=0,0.1,0.2,0.3)晶体归属于γ-LiAlO2结晶结构,Ga3+离子部分地取代Al3+离子,发生分凝且分凝系数小于1.     

γ-LiAlO2晶体的退火研究

利用温度梯度法生长出了透明的γ-LiAlO2单晶,通过扫描电镜和X射线薄膜衍射分析了不同退火气氛对所切得的(001)晶片表面结构的影响.结果表明:1100℃/70h空气和真空中的退火处理使γ-LiAlO2晶片表层变成LiAl5O8多晶,而同温度富锂气氛退火可以有效地抑制锂的挥发,保持了晶格完整性并且提高了晶体质量.     

Nd:LuVO4晶体缺陷的研究

采用提拉法生长的Nd:LuVO4晶体是一种适合二极管泵浦的新型激光晶体,运用化学腐蚀结合光学显微术和同步辐射白光X射线形貌术对Nd:LuVO4晶体缺陷进行观察,结果表明:晶体的主要缺陷为位错和小角晶界.利用高分辨X射线衍射仪进一步验证了这一结果.并初步讨论了缺陷形成的原因.     

LiNdP4O12晶体的生长缺陷

LiNdP4O12(LNP)晶体是一种新型的激光材料.本文报道了用同步辐射X射线白光形貌术和光学显微法研究由助熔剂籽晶旋转法生长的LNP晶体的生长缺陷,观察到了圆形生长台阶及精细的系列台阶结构,对晶体中的包裹物和位错缺陷等进行了详细的观察描述,还发现了一种比较奇特的腐蚀沟槽,分析了这种腐蚀沟槽的形成机理及各种缺陷的成因和克服办法.     

水平定向结晶法生长大尺寸板状蓝宝石缺陷研究

采用水平定向结晶法(HDS)成功生长出了质量优异的板状蓝宝石晶体.利用光学显微镜,扫描电镜(SEM),并结合化学腐蚀法对生长出的蓝宝石晶体不同位置的样品进行宏观缺陷及微观位错形貌的观测和研究,分析了水平定向结晶法生长蓝宝石晶体的宏观缺陷类型和位错的形貌,探讨了该缺陷在晶体中的分布规律及其形成原因.实验结果发现晶体的宏观缺陷主要包括气泡和包裹体.并结合能谱(EDS)测试包裹体的成分,分析其形成的原因.结果表明块状或絮状的小尺寸包裹体主要是由于C,Si杂质聚集原料中的其它杂质形成;长条形或圆形的大尺寸包裹体是由于Al,O元素的化学计量比严重适配,造成固液界面局部组分过冷形成.结合化学腐蚀法,发现该晶体的位错形貌均为三角型腐蚀坑,并探讨了晶体中位错的形态.     

过渡金属离子(Mn,Fe,Co)掺杂铝酸锂晶体的生长及光谱分析

采用提拉法分别生长了掺杂Mn、Fe以及Co元素的LiAlO2晶体,并对其结晶质量和光谱特性进行了研究.结果表明,LiAlO2:Mn、LiAlO2:Fe和LiAlO2:Co晶体的X射线双晶摇摆曲线半高宽分别为23.2 arcsec、12.9 arcsec和23.8 arcsec.LiAlO2:Mn与LiAlO2:Fe晶体在可见至近红外波段具有较高的透过率,而LiAlO2:Co晶体在500～700 nm波段存在吸收带;光致激发与发射光谱表明Mn2+在LiAlO2:Mn晶体中处于四面体晶体场内,而Fe3+替代Li+处于八面体格位;X射线激发发射光谱分析得出空气退火后γ-LiAlO2晶体出现了较强的缺陷发光,可归结为Li2O挥发后形成的F+心,而在同样退火条件下掺杂LiAlO2晶体中相应的缺陷发光不明显,说明Li2O的挥发被抑制,晶体的热稳定性得到了改善.     

γ-LiAlO2基红色荧光粉溶胶-共沉淀合成与表征

采用溶胶-共沉淀方法合成了γ-LiAlO2基红色荧光粉,用TG-DSC、XRD、SEM、FL等检测手段对样品进行了表征.结果表明:样品为具有四方晶系结构的γ-LiAlO2晶型,粒度分布均匀,粒径为2～3 μm.其荧光性能与热处理温度及Eu,Li的掺杂浓度密切相关,掺杂的γ-LiAlO2荧光粉呈现出Eu的特征发射,其发射主峰位于613 nm处,对应于Eu的5D0→7F2跃迁.     

KTiOAsO4晶体的铁电畴与位错的多种实验方法研究

利用原子力显微镜,同步辐射X射线形貌术和化学腐蚀光学显微等方法深入研究了KTiOAsO4晶体缺陷中的铁电畴和位错.首次用原子力显微镜给出了用两种腐蚀剂腐蚀过的KTA晶体表面的铁电畴和位错蚀坑的照片及定量信息,如发现铁电畴的明区要高于暗区,且两者的粗糙度明显不同.这为研究各种晶体的生长缺陷开辟了一条新的途径.     

人造金刚石晶体缺陷的同步辐射X射线衍射形貌像浅析

利用同步辐射X射线对人造金刚石晶体缺陷进行了形貌学研究,实验采用了透射(劳埃)形貌术和反射形貌术两种方法.所得的X射线透射劳埃图上大部分斑点分别分布在四条主晶带上,经分析发现,该金刚石晶体主要的晶体缺陷为位错,并推导出晶体内部存在Frank不全位错.该晶体的反射形貌像中位错呈网状分布,说明其表层缺陷多于内部缺陷.此外,由形貌像分析发现该人造金刚石晶体的晶体缺陷明显少于天然金刚石.     

湿法腐蚀工艺研究碳化硅晶体缺陷表面形貌

采用湿法腐蚀工艺,对PVT法生长的碳化硅单晶缺陷进行了研究.利用熔融态KOH和K2CO8作为腐蚀剂,通过分别改变腐蚀剂配比、腐蚀时间、腐蚀温度的方法,获得了良好的湿法腐蚀工艺参数.用CCD光学显微镜和SEM观察腐蚀以后的晶体表面形貌.结果表明,最佳腐蚀工艺参数为K2CO3:KOH=5 g:200 g,440 ℃/30 min.腐蚀以后(0001)Si表面可以清晰地观察到微管、基面位错、螺位错和刃位错.实验还发现晶片表面抛光质量会影响腐蚀后SiC表面的形貌.     

Si基外延GaN中缺陷的腐蚀研究

本文采用KOH:H2O=3:20～1:25(质量比)的KOH溶液,对Si基外延GaN进行湿法腐蚀.腐蚀后用扫描电子显微镜(SEM)观察,GaN面出现了六角腐蚀坑,它是外延层中的位错露头,密度约108/cm2.腐蚀坑的密度随腐蚀时间延长而增加,说明GaN外延生长过程中位错密度是逐渐降低的,部分位错因相互作用而终止于GaN体内.观察缺陷腐蚀形貌还发现,接近裂纹处腐蚀坑的密度要高于远离裂纹处腐蚀坑的密度,围绕裂纹有许多由裂纹引起的位错.腐蚀坑的密度可以很好地反映GaN晶体的质量.晶体质量较差的GaN片,腐蚀后其六角腐蚀坑的密度高.     

硫镓银晶体(112)面蚀坑形貌研究

本文报道了一种能在室温下对硫镓银晶体(112)面进行择优腐蚀的新腐蚀液配方,采用新腐蚀液对改进的Bridgman法生长的AgGaS2晶体进行腐蚀,用扫描电镜对蚀坑进行了观察,得到了清晰的(112)面蚀坑形貌,形状为三角锥形.初步解释了蚀坑的形成原因.AgGaS2晶体低指数的{100}面的腐蚀速度较慢,在腐蚀过程中逐渐显露出来,最终使晶体(112)面呈现出三角锥形蚀坑形貌.     

YVO4晶体缺陷分析

运用同步辐射白光X射线形貌术分析了YVO4的结构和缺陷行为,也观测了YVO4晶体(001)、(100)面的缺陷.发现在(001)面出现应力生长区、沿[100]方向的位错线以及晶体中镶嵌结构.运用白光形貌术拍摄到的劳埃斑,证明晶体为四方晶系.确定了小角晶界是引起多晶的主要原因.采用电子探针仪分析了散射颗粒形成是由杂质铁和铝的引入造成.     

弛豫铁电晶体PZNT(001)晶面的腐蚀行为

采用化学腐蚀方法研究了坩埚下降法生长的PZNT93/ 7晶体(001)晶面的腐蚀行为.在PZNT晶体表面观察到反平行180°原生态铁电畴,在抛光样品表面观察到位错蚀坑、包裹物、机械加工划痕等缺陷形貌,并对腐蚀机理进行了探讨.化学腐蚀还揭示了微观畴的动力学变化,显示畴结构对环境变化十分敏感.