氮化铝晶须的形态与生长条件的关系

实验以氮化铝粉料为原料,在高纯氮气气氛下用物理气相法在密闭式和半开式钨坩锅内高温生长出氮化铝晶须;并对氮化铝晶须的结晶形态与生长条件的关系进行了分析和探讨。     

气相生长氮化铝单晶的新方法

通过在钨坩埚盖开小孔的方法改变氮化铝结晶衬底上的温度场分布,在开孔处形成局部低温区;由于孔的几何尺寸的限制和氮化铝晶体生长的各向异性,开孔处的氮化铝晶体单晶化;随后,开孔处的单晶起籽晶的作用,逐渐长成较大尺寸、较高质量的氮化铝单晶。目前用该方法已经制备出直径大于2mm的氮化铝单晶体。     

改进的升华法制备氮化铝单晶体

采用改进的升华法在氮气环境下制备氮化铝单晶体。通过优化实验条件制备出了六角形的高质量的氮化铝单晶体。实验发现,在坩埚的不同区域得到的氮化铝晶体的大小和形态有所不同。讨论了温度梯度对氮化铝晶体尺寸大小和形态的影响。     

AlN单晶生长行为研究

本文采用物理气相传输法对不同衬底温度和温差下制备的氮化铝(AlN)晶体形貌进行研究,研究结果表明AlN晶体生长受到AlN晶面表面能、Al基元平均动能和AlN晶体表面极性的共同影响.当温差为60℃时,AlN晶体(0001)面生长速率小于(10-10)面,AlN以带状形式生长.将该工艺应用于AlN同质生长中,研究结果表明:温差为60℃时AlN晶体(0001)面呈现畴生长模式,该晶体质量最差;温差为35℃时AlN晶体(0001)面呈现台阶流生长模式,该晶体质量最优;温差为20℃时AlN晶体(0001)面呈现台阶簇生长模式,该晶体容易开裂.通过工艺优化最终获得了直径为40 mm AlN单晶衬底,完全满足器件制备需求.     

碳硅共掺杂p型AlN的光电性能研究

在SiC衬底上生长了碳硅共掺杂p型AlN晶体,通过X射线衍射、X射线光电子能谱(XPS)、光致发光(PL)光谱、霍尔测试对碳硅共掺杂p型AlN晶体的结构、光学及电学性能进行了综合研究。通过XPS测试分析(尤其是对样品中Si 2p和C 1s的XPS谱分析)发现,样品中C替代N成为受主,而Si替代Al成为施主。样品的PL谱主要包括两个特征发射峰,分别来自于C、Si在AlN中形成的复合物V N-C N和C N-Si Al。     

AlN晶体PVT生长装置的智能控制系统研究

AlN晶体的物理气相传输(PVT)法生长条件要求苛刻,如0.3~5 atm的高纯氮气生长气氛和2100~2400 ℃的生长温度.结合AlN晶体PVT生长工艺的特点,通过可编程逻辑控制器(PLC)进行适用于氮化铝(AlN)晶体PVT生长装置的智能控制系统的研究.首先,提出了倒置温场的生长工艺以降低AlN晶体PVT生长的成核数量,并通过自动控制程序设计满足不同生长阶段的温场要求;其次,针对设备可能存在超温、超压及冷却水断流等实验安全问题,设计并实现系统的自动化报警及自处理操作;最后,在实验操作上,实现AlN晶体生长的"一键式"全自动化工作.     

Octave-spanning visible supercontinuum generation from an aluminum nitride single crystal pumped by a 355 nm nanosecond pulse

Supercontinuum generation(SC) of more than one octave spectrum spanning covering from 400 nm to 820 nm was achieved by pumping a piece of aluminum nitride(AIN) single crystal using a nanosecond 355 nm ultraviolet laser. The AlN with a thickness of ~0.8 mm was grown by an optimized physical vapor transport technique and polished with solidification technology. Compared to previously reported ones, the achieved visible SC exhibited the broadest spectrum spanning from bulk materials pumped by a nanosecond pulse laser. The visible supercontinuum in Al N presents new opportunities for bulk material-based white light SC and may find more potential applications beyond typical applications in integrated semiconductive photoelectronic devices.     

升华法制备m面非极性AlN单晶体的研究

AlN晶体在c轴方向具有很强的自发和压电极化效应,影响了其器件的性能。生长高质量的非极性面AlN晶体材料是解决该问题的有效途径。本研究结合AlN晶体沿c轴择优生长的特点,使用自行设计的双区电阻加热生长装置,升华制备出尺寸为厘米级m面非极性AlN单晶体,并利用X射线衍射和能谱对样品进行测试分析。实验结果表明AlN单晶体的方向为(100),铝和氮原子比例为50.3%和49.7%,接近理想比例1∶1。最后,对m面非极性AlN单晶体的形成机理进行探讨。     

用于晶体生长的氮化铝保温材料的研究

在不添加任何添加剂的情况下,采用氮化铝粉体作高温气相法生长氮化铝晶体的保温材料.实验结果表明:氮化铝保温材料具有耐高温、对钨坩埚材料没有损伤、使用寿命长、不易在晶体中引入杂质等优点,是一种优良的高温保温材料.与目前常用的石墨保温材料相比较,氮化铝存在热导率相对较高、在高温过程中会少量升华污染炉腔等缺点,在使用中要采取一定的对策,以消除其不利影响.     

坩埚预处理技术在氮化铝晶体生长工艺中的应用

在氮化铝晶体生长工艺中,坩埚的使用寿命是主要技术难点之一。实验发现,在钨坩埚体和盖之间放置内径和外径与坩埚相同的石墨环,在氮气环境下进行一次高温处理,使钨坩埚体与盖接触的部位形成碳化钨保护层,可以有效地解决高温下钨坩埚体与盖相粘结的问题,大大提高了坩埚的使用寿命。使用经过预处理的钨坩埚,用物理气相法生长出0.8mm×1.5mm氮化铝单晶体和36mm×5mm氮化铝多晶片。