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射线双晶衍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。     

退火处理对ZnO薄膜发光特性的影响

用脉冲激光沉积法(PLD)在MgO(100)、a-Al2O3(0001)和MgAl2O4(111)衬底上沉积了ZnO薄膜，测量了它们的发射光谱，观察到430nm的蓝光发射，并研究了退火、衬底和激发波长对ZnO薄膜这一蓝光发射的影响。指出ZnO薄膜中430nm的蓝光发射是由锌填隙原子缺陷能级到价带顶能级间的跃迁以及电子从氧空位浅施主能级到价带顶能级间的跃迁两种机理共同作用的结果。在MgO衬底上沉积的ZnO薄膜在350nm光激发下蓝光发射峰最强。     

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。     

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。     

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.     

不同退火气氛下γ-LiAlO2形貌和结构研究

研究了温度梯度法生长的γ-LiAlO2晶体在1100℃下富Li气氛和空气中退火处理后的表面形貌、表面结构以及吸收光谱。发现γ-LiAlO2晶体的抛光面在1100℃空气中退火后变为粗糙面,X射线衍射(XRD)分析表明此粗糙面为单相的LiAl5O8。而γ-LiAlO2晶体的抛光面在1100℃富Li气氛中处理后几乎没有变化。同时对不同气氛下热处理的γ-LiAlO2晶体进行了光谱分析,确认了晶片中196nm的吸收峰是由Li空位引起的。     

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。     

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(LiEO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。     

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α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α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。     

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.