The effects of sapphire nitridation on GaN growth by metalorganic chemical vapour deposition

In situ optical reflectivity measurements are employed to monitor the GaN epilayer growth process above a low-temperature GaN buffer layer on a c-plane sapphire substrate by metalorganic chemical vapour deposition. It is found that the lateral growth of the GaN islands and their coalescence are promoted in the initial growth stage if optimized nitridation time and temperature are selected when the substrate is pre-exposed to ammonia. As confirmed by atomic force microscopy observations, the quality of the GaN epilayers is closely dependent on the surface morphology of the nitridated buffer layer, especially grain size and nucleation density.     

表面处理对蓝宝石衬底的影响

蓝宝石衬底是目前最为普遍的一种衬底材料,是生长GaN、ZnO材料最常用的衬底.本文用光学显微镜、原子力显微镜(AFM)和高分辨X射线双晶洐射对蓝宝石衬底进行了分析测试,系统研究了经过机械抛光、化学机械抛光、化学腐蚀等表面处理对蓝宝石衬底表面性能的影响.结果表明经过化学机械抛光随后再经腐蚀后的蓝宝石衬底的表面性能最好.     

水平结晶法生长蓝宝石晶体的热交换研究

本文通过综合处理结晶设备内部(含有晶体的容器里)和外部(设备的工作空间:加热件和热绝缘)的热交换问题,给出了对不同类型结晶设备热系统的计算研究.数学模型计算的结果与用水平定向结晶设备生长蓝宝石板的实验作了比较,描述了实验发现的温场突变现象,并就水平定向生长蓝宝石晶体分析了它产生的可能原因.给出了模型准确性和应用范围的结论.     

Tl-1223高温超导薄膜在蓝宝石单晶基片上的生长和性能研究

本文报道了采用射频磁控溅射法和快速升温烧结法在R面取向的蓝宝石单晶基片上生长CeO₂缓冲层和Tl-1223超导薄膜，研究了缓冲层生长情况和先驱膜后退火条件对超导薄膜结晶情况和超导特性的影响。AFM和XRD表征结果显示，蓝宝石基片经过退火后其表面形成具有光滑平台的台阶结构，同时基片的晶体质量得到了改善；本文所制备的CeO₂缓冲层和Tl-1223超导薄膜具有较好的c轴生长取向，而且两者呈现良好的ab面内织构。SEM表征结果显示，生长良好的Tl-1223超导薄膜呈层状结构，表面光滑平整、结构致密。在液氮环境下，测得所制备Tl-1223超导薄膜的临界转变温度T_c约为111 K,临界电流密度J_c(77 K,0 T)约为1.3 MA/cm²。     

导模法生长超大尺寸蓝宝石板材的研究

采用自主设计制造的导模炉,通过热场模拟辅助设计出理想的模具表面温度分布,采用两段加热的方式控制晶体的应力和气泡缺陷,选择合适的提拉速率控制气泡层的分布,成功生长了高质量超大尺寸蓝宝石单晶板材,蓝宝石板材可利用尺寸690 mm×300 mm×12 mm.摇摆曲线半高宽为0.0163°,说明晶体具有良好的结晶质量.5 mm厚度样品的透过光谱测试表明,透过率与用其它晶体生长方法的晶体相同.     

应对未来战争的“光学盾牌”——蓝宝石基透明装甲

本文采用自主设计开发的大尺寸导模(EFG)炉成功制备了尺寸为485 mm×985 mm×12 mm的蓝宝石单晶板材，将其切割、研磨后与玻璃、聚碳酸酯复合为透明装甲样品，其中尺寸为352 mm×341 mm×33 mm样品面密度为79.27 kg/m²,尺寸为351 mm×342 mm×33 mm的样品面密度为79.38 kg/m²。分别采用直径为7.62 mm和12.7 mm的穿甲燃烧弹对其进行打靶测试，实验结果显示，蓝宝石基透明装甲在100 m 0°法线角射击中，具有优异的抗冲击性能。     

中国科学院上海光学精密机械研究所

<正>激光与光电子材料研究发展中心中国科学院上海光学精密机械研究所激光与光电子材料研究发展中心从事晶体材料研究已有40多年的历史,研究方向主要包括:激光晶体、宽禁带半导体衬底晶体、大尺寸蓝宝石晶体、新型发光勺闪烁晶体、光学及光电功能晶体材料等。目前,中心可以提供的主要产品包括:1.激光晶体Ti:Al2O3,Nd:YLF,Nd:YAG,Cr:YAG,Nd:YVO4,Nd,GGG,Yb.YAG,Yb:GSO等;2.高温超导薄膜基片MgO,LaAlO3,SrTiO3,LAST,NdGaO3,YSZ等,3.磁性薄膜与铁电薄膜基片     

冲击压缩下蓝宝石光学性质的晶向效应

本文基于第一性原理计算方法,研究了a向、c向和r向蓝宝石理想晶体和含氧离子空位点缺陷晶体在0-180 GPa冲击压力范围内的光学性质.波长在1550 nm处理想晶体的折射率数据表明,在蓝宝石Corundum、Rh2O3以及CalrO_3相区,其折射率分别表现出强、弱以及强的晶向效应.波长在0-250 nm范围内理想晶体的能量损失谱结果指明,在Corundum和Rh_2O_3结构相区,其晶向效应不明显;在CalrO_3结构相,主峰附近的波段范围内,蓝宝石的能量损失谱有一定的晶向效应:c和r向的主峰强度基本相同,但a向主峰强度明显高于c和r向主峰强度.缺陷晶体数据表明:氧离子空位点缺陷对蓝宝石折射率和能量损失谱晶向效应的影响较微弱.     

铁钛共掺强韧化蓝宝石晶体的研究

研究了铁钛共掺蓝宝石(Fe, Ti: Sapphire)晶体的常温力学性能. 采用泡生法技术生长了尺寸为ø180 × 280 mm³质量为30 kg的 Fe, Ti: Sapphire晶体. 实验发现, 在蓝宝石晶体中掺入Fe₂O₃和TiO₂以及相应的热处理可以显著提高晶体常温断裂强度、表面硬度和断裂韧性, 而不损害晶体的可见和近红外透过性能; 掺入的Fe₂O₃其Fe³⁺对Al³⁺ 的取代作用导致晶体内应力的增加, 掺入的TiO₂其Ti⁴⁺ 热处理时结晶出的第二相针状晶体的韧化效应, 均对Fe, Ti: Sapphire晶体的力学性能的提高具有重要作用. 研究对我国实现高强蓝宝石晶体应用材料具有重要现实意义. 关键词： 蓝宝石晶体 力学性能 铁钛共掺 热处理