硒化锌的化学机械抛光研究

采用化学机械抛光(CMP)的方法,自制抛光液作为研磨介质,对(50×50×1.5)mm3硒化锌(ZnSe)晶片抛光.通过分析抛光液的pH值、抛光盘转速、抛光液的磨料浓度、压力、抛光时间和抛光液流量等参数对CMP的影响,组合出最佳工艺参数,并通过原子力显微镜和平晶测试方法对最佳工艺参数获得的ZnSe晶片进行测试,实验结果显示,ZnSe晶片抛光后的表面粗糙度Ra为0.578 nm,平面面形误差小于1.8 μm.     

CVD法生长ZnSe的工艺分析

采用单质Se为原料(Zn-Se-H2-Ar体系)来生长CVD ZnSe,初步分析了这种工艺的机理,并详细分析了各种工艺参数对生长ZnSe的影响.这些工艺参数包括沉积腔的温度和压力,Zn坩埚和Se坩埚的温度,各路载流气体的流量.对这些工艺参数进行调整和精确控制,并控制好Zn蒸气和Se蒸气气嘴处的ZnSe生长形态,生长出了质量良好的ZnSe多晶体,透过率超过70;.     

化学气相沉积法制备ZnSe微球

采用化学气相沉积方法,以MiSe2为前驱体,制备出尺寸均匀、分散度好的ZnSe微球.通过XRD、EDS和FESEM对产物的结构、成分和形貌进行了测试与表征.结果表明:所得ZnSe微球为立方闪锌矿结构,直径在800～1000 nm之间,具有近于理想的化学计量比.变温光致发光谱研究表明,ZnSe微球在550～640 nm处存在与Zn空位及杂质能级相关的发光峰.     

单质直接气相生长ZnSe单晶

本文直接以高纯Zn、Se单质为原料,加入少量碘单质作为反应输运剂,用化学气相输运(CVT)的方法一步成功的生长出了ZnSe单晶.采用XRD、EDS、紫外可见分光光度计和光致发光(PL)技术研究了生长的ZnSe晶体的结构、成份以及光学特性.结果表明,生长的ZnSe单晶具有较好结晶性能,成份接近理想的化学计量比,在500～2000nm范围内透过率达到65;～70;,在1.9～2.5 eV范围内存在与Zn空位和杂质能级相关的发光带.由Zn和Se单质在输运剂I2的辅助下一步直接生长ZnSe单晶是可行的.     

ZnSe薄膜的化学反应辅助热壁外延法生长及特性研究

本文通过将新型化学气相反应促进剂Zn(NH4)3Cl5引入到热壁外延系统中,以二元素单质Zn和Se为原料,直接在Si(111)衬底上生长了高质量的ZnSe晶体薄膜,薄膜成分接近理想化学计量比。研究了主要工艺参数对薄膜生长形貌和性能的影响。采用SEM、AFM、EDS和PL谱技术研究了生长的ZnSe薄膜的形貌、成分和发光特性。研究结果表明,热壁温度和生长时间是影响ZnSe薄膜形貌的主要因素;气相反应促进剂在薄膜生长和调节成分方面扮演了关键角色,Zn(NH4)3Cl5的存在使得Zn(g)和Se2(g)合成ZnSe晶体的反应转变为气固非一致反应,从而更容易获得近乎理想化学计量比的ZnSe薄膜。ZnSe薄膜在氦镉激光激发下,室温下PL谱由近带边发射和(VZn-ClSe)组合的SA发光组成,而在飞秒激光激发下,仅在481nm处显示出强烈的双光子发射峰。     

开放体系优化ZnSe多晶原料化学计量比

本文采用开放体系对两单质加反应促进剂I2合成的ZnSe多晶原料进行了提纯.以高纯氩气为保护气体,提纯温度分别为500 ℃、550 ℃和800 ℃.能谱分析(EDS)和热重图谱(TG)结果表明:800 ℃处理后的ZnSe多晶原料,其化学计量比与理想化学计量比非常接近,而且升华开始温度提高到了850 ℃以上.运用化学气相输运(CVT)法进行晶体生长结果进一步表明,以800 ℃处理后的ZnSe多晶为原料时,消除了单质Se在生长区沉积对晶体成核生长的影响,达到了CVT法晶体生长对原料的要求.此外,以混合气体(H210;+Ar 90;)作为保护气时,在同等条件下处理后的ZnSe多晶原料,其化学计量比更加接近理想化学计量比,较氩气保护下的处理效果要好.     

以S、Se为原料的CVD ZnS、CVD ZnSe的化学反应分析

本文详细分析了用单质硫或单质硒为原料,在Zn-S-H2-Ar体系或Zn-Se-H2-Ar体系中化学气相沉积生长 ZnS和ZnSe晶体所发生的化学反应,认为在这两种化学气相沉积过程中所发生的化学反应是以锌蒸汽与硫或硒蒸汽反应来实现的.计算出了上述反应的△H、△S和△G这些热力学函数,并将该△G与采用H2S气体(Zn-H2S-Ar体系)和H2Se气体(Zn-H2Se-Ar体系)为原料的CVD ZnS和ZnSe做了对比.实验结果表明,以单质Se为原料生长的CVD ZnSe比以H2Se为原料的CVD ZnSe的努普硬度有显著的提高.     

化学气相沉积ZnS、ZnSe研究进展

化学气相沉积(CVD)ZnS、ZnSe具有较高的红外透过率及良好的光学、力学性能，是红外军用探测系统首选的红外光学材料。大尺寸、高均匀性ZnS、ZnSe材料的制备是未来研究的重要课题。本文介绍了CVD的原理及在沉积过程中存在的主要问题，阐述了高性能红外材料必备的光学性能，综述和分析了CVD ZnS、CVD ZnSe的研究进展，以及这两种材料主要缺陷形成机理与工艺控制研究。旨在改进生产工艺参数，为批量化制备高性能ZnS、ZnSe材料提供理论参考，以满足其在军事领域上的应用。     

热等静压处理对CVD ZnS/ZnSe复合材料性质的影响

对利用化学气相沉积(CVD)制备的ZnS/ZnSe复合材料进行了显微结构和光学性质的测试和分析.研究表明,热等静压过程使得CVD ZnS/ZnSe晶体内部晶粒尺寸明显增大,减少或消除了内部缺陷,提高了材料的光学透过率.     

化学气相沉积法制备ZnSe多晶材料的缺陷研究

本文介绍了ZnSe晶体的制备方法及其重要应用背景,系统地总结了化学气相沉积法(CVD)制备ZnSe过程中产生的各类缺陷,包括云雾、孔洞和微裂纹、夹杂、分层和胞状物.采用SEM、体视显微镜、金相显微镜、傅里叶光谱仪等方法对缺陷进行了表征.结合国内外文献和检测结果,对各类缺陷可能的产生机理及抑制方法进行了阐述与分析.     

大尺寸非规则碲锌镉晶片双面抛光技术

碲锌镉(CdZnTe)晶体性能优越，是高性能碲镉汞(HgCdTe)外延薄膜的首选衬底材料。双面抛光是一种加工质量较高的碲锌镉晶片表面抛光方式，其具有效率高、平整度好、晶片应力堆积少的优点。但当碲锌镉晶片尺寸增大后，其加工难度也随之上升，易出现碎片多、加工速率慢、表面平整度差等问题。本文开展了大尺寸非规则碲锌镉晶片双面抛光技术研究，深入分析了面积大于50 cm²的非规则碲锌镉晶片双面抛光工艺中，不同参数对抛光质量的影响，通过模拟并优化晶片运动轨迹，优化抛光液磨粒粒型、抛光压力、抛光液流量等抛光工艺参数，实现了具有较高抛光速率和较好表面质量的大尺寸非规则碲锌镉晶片双面抛光加工，对进一步深入研究双面抛光技术有着重要意义。     

大尺寸单晶金刚石磨抛一体化加工研究

金刚石因其优异的物理性质被视为下一代半导体材料,然而其极高的硬度、脆性和耐腐蚀性导致其加工困难,尤其是对于大尺寸的化学气相沉积(chemical vapor deposition, CVD)单晶金刚石(SCD)晶片而言,目前还缺乏一种高效、低成本的磨抛加工方法。本文提出一种基于工件自旋转的同心双砂轮磨抛一体化加工技术,在一次装夹中,先采用金刚石磨料的陶瓷内圈砂轮磨削单晶金刚石晶片表面,将单晶金刚石表面迅速平坦化,后采用金刚石与CuO混合磨料的外圈溶胶-凝胶(sol-gel,SG)抛光轮抛光单晶金刚石晶片表面,使其在较短时间内完成从原始生长面(Sa约46 nm)到原子级表面精度(Sa＜0.3 nm)的加工。磨削加工中,硬质金刚石磨料的陶瓷砂轮高速划擦金刚石晶片表面,在强机械作用下获得较大的材料去除以及纳米级的光滑单晶金刚石表面,同时引起进一步的表面非晶化;SG抛光加工中,硬质金刚石磨料高速划擦单晶金刚石表面形成高温高压环境,进一步诱导CuO粉末与单晶金刚石表面的非晶碳发生氧化还原反应,实现反应抛光。磨抛一体化的加工技术为晶圆级的单晶、多晶金刚石的工业化生产提供借鉴。     

CVD金刚石膜的热化学抛光技术

金刚石膜的抛光技术目前已成为影响金刚石膜推广应用的关键技术之一.近年来开发的各种金刚石膜抛光技术都有其各自的优缺点和局限性.基于碳原子扩散的金刚石膜热化学抛光技术因抛光质量好、效率较高、机械损伤小等优点,而具有发展前景.但目前开发的将抛光盘整体加热至高温的热化学抛光方法,存在设备运行复杂、抛光加工成本高等问题.本文综合论述了金刚石膜热化学抛光技术的发展、特点及不同因素对金刚石膜热化学抛光的影响,在此基础上提出了一种稀土金属辅助作用下的金刚石膜超高速抛光新方法.运用扩散理论分析了抛光温度对金刚石膜理论去除率的影响,所得结果与实验较符合.本文提出的超高速抛光方法具有设备简单、可用于金刚石膜的精密抛光等优点.     

抛光加工参数对KDP晶体材料去除和表面质量的影响

针对软脆易潮解KDP功能晶体材料的加工难点,提出了一种基于潮解原理的无磨料化学机械抛光新方法,研制了一种非水基无磨料抛光液,该抛光液结构为油包水型微乳液.通过控制抛光液中的含水量可以方便地控制KDP晶体静态蚀刻率和抛光过程中材料的去除率.实验中还研究了不同加工参数对晶体材料去除率和已加工表面质量的影响.该抛光液的设计为易潮解晶体的超精密抛光加工提供了一条新的技术途径.     

Metalorganic chemical vapor epitaxy and doping of ZnMgSSe heterostructures for blue emitting devices

Blue-green semiconductor laser diodes operating at room temperature are still the domain of wide bandgap II–VI compound semiconductors. CW operation at room temperature and hours of lifetime were reported. However, the conductivity control, defect generation and the ohmic contacts still need improvement. Therefore we focused our work on the MOVPE growth and the optimization of ZnMgSSe/ZnSSe/ZnSe heterostructures as well as on nitrogen doping of ZnSe. To verify the layer quality characterization was carried out by X-ray diffraction, electron probe microanalysis, electrical measurements and photoluminescence. ZnMgSSe/ZnSSe/ZnSe and ZnSSe/ZnSe quantum wells and superlattices were grown to investigate structural as well as interface properties. Electron beam and optical pumping was used to clarify the laser mechanism and to clarify the suitability of a MOVPE process to grow laser quality material. The electrical compensation of ZnSe doped with nitrogen is still controversially discussed whereas high n-type doping with chlorine was reproducible achieved. ZnSe: N doped at different growth conditions (II/VI ratio, growth temperature, nitrogen supply) using N₂ excited in a plasma source or by the use of nitrogen containing precursors was investigated to study the compensation mechanisms.     

SiC籽晶表面状态对晶体质量的影响

为了研究表面状态对晶体质量的影响,本文分别采用腐蚀后抛光与未抛光的晶片作为籽晶,利用金相显微镜对所得晶体进行了显微观察,结果表明:经过腐蚀后抛光的籽晶生长出的晶体质量高于未抛光籽晶所得晶体;生长前端的位错尺寸以及数量小于未抛光籽晶,说明抛光去除了部分表面浅的缺陷腐蚀坑,同时减小深腐蚀坑的尺寸,使得籽晶生长表面的缺陷密度和尺寸大大降低,有助于减少后期生长的晶体中的缺陷密度,提高结晶质量.     

Growth process studies by reflectance anisotropy spectroscopy on MOVPE ZnSe

The growth of ZnSe on GaAs by metal organic vapour phase epitaxy (MOVPE) has been studied using reflectance anisotropy spectroscopy (RAS). The RA spectra of ZnSe are significantly different for growth on initially Se- or Zn-exposed GaAs surfaces. The Se-terminated GaAs (001) RA spectrum has Se-dimer-related features at 3.3 and 5.1 eV, and the large, high energy peak dominates during ZnSe growth on this surface. Transmission electron microscopy (TEM) analysis has been used to show that these large RA signals arise from anisotropic surface corrugation of the growing ZnSe epilayer. Under initially Zn-stabilised growth conditions, the ZnSe epilayer RA spectrum is largely featureless, showing only a weak peak at 4.7 eV and a dip at 5.1 eV. The corresponding surface anisotropy is greatly reduced in comparison with growth from the initially Se-terminated surface. These observations reveal RAS to the an important technique for ensuring the desired initial GaAs surface since the grown ZnSe surface morphology is critically dependent on the pre-growth substrate surface treatment. However, as the characteristic ZnSe RA spectra are relatively insensitive to changes in substrate temperature and VI–II ratio, RAS is of more limited use as an in-growth surface probe for MOVPE-grown ZnSe.     

酸碱性对雾化施液CMP氧化锆陶瓷的影响

采用精细雾化施液CMP这一抛光工艺对氧化锆陶瓷进行抛光,实验研究了抛光液中具有代表性的酸碱调节剂对抛光氧化锆陶瓷材料去除率、表面形貌和表面粗糙度的影响及酸碱性对精细雾化施液分散稳定性的影响.结果表明:针对精细雾化液抛光工艺配制的二氧化硅抛光液在碱性环境中分散稳定性更好,虽然酸性抛光液对材料去除率更高,但酸对氧化锆陶瓷表面腐蚀性过大,不宜抛光氧化锆陶瓷;有机碱作为调节剂抛光后的表面质量明显优于无机碱及无机酸、有机酸;乙二胺配置的碱性抛光液精细雾化后抛光氧化锆陶瓷可获得优质超光滑低损伤表面及较高加工效率,表面粗糙度Rq为1.67 nm,材料去除率达182.23 nm/min.