亚稳碘化汞(β-HgI2M)晶体生长与相变

采用溶液法,以α-HgI₂为原料,在DMSO和H₂O混合溶剂中生长了β-HgI₂^M晶体。通过XRD检测了晶体的结构特征,利用偏光显微镜研究了晶体生长的动态过程及β-HgI₂^M→α-HgI₂的相变过程。研究表明,生长的晶体为β-HgI₂^M,空间结构为Cmc2₁;晶体生长界面夹角为65.02°,与β-HgI₂^M单胞中(110)和(110)夹角(65.16°)吻合;β-HgI₂^M→α-HgI₂相变为结构重构的一级相变。     

HgI2晶体溅射Au电极与化学镀Au电极的I-V特性

利用Agilent4155型CVIV测试仪测定了分别采用溅射Au和涂敷氯金酸(AuCl3溶液)作为电极材料时HgI2晶体的I-V特性.测试表明,Au/HgI2和AuCl3/HgI2的欧姆接触特性值b分别为0.89和1.06,HgI2晶体的电阻率为109 Ω·cm.计算接触电阻Rc的结果表明,Au/HgI2与AuCl3/HgI2接触电阻为1.6×107 Ω和4.3×106 Ω;AuCl3/HgI2更容易产生较低的接触电阻,形成良好的欧姆接触.分析认为AuCl3/HgI2接触中电极本质上是氯金酸分解产生Au单质并形成电极.由于电极制备工艺没有显著影响晶体表面质量,使AuCl3/ HgI2具有良好的欧姆接触特性.溅射Au电极在制备工艺中的温度升高和真空度造成晶体表面质量下降,使Au/HgI2欧姆接触特性较差.     

HgI2-HI-H2O溶液中静电场诱导的α-碘化汞晶体生长

在HgI_2-HI-H_2O溶液体系中,采用静电场诱导技术生长了HgI_2晶体。利用紫外-可见光谱分析了溶液中分子/离子的存在形式;通过改变电场强度和溶液浓度等因素,得到了不同形貌的HgI_2晶体。结果表明,HgI_2-HI-H_2O溶液中存在[HgI_3]~-,[HgI_4]~(2-)和HgI_2等3种主要成分。静电场诱导离子发生定向迁移,形成取向性生长的晶体,晶体形貌受电场诱导和结构因素(分子键力)共同制约。溶质(负离子)向正极迁移,形成颗粒度大的HgI_2晶体;负极主要是由中性HgI_2键合并相变形成的小颗粒HgI_2晶体。分析认为,HgI_2-HI-H_2O溶液中负离子可以成为晶体生长的基本单元。     

结构缺陷对HgI2晶体光吸收的影响

为研究HgI2晶体结构缺陷与光吸收的关系,测试了晶体的UV和中红外透过光谱.结果表明,波长约为580 nm时,存在着本征吸收限;波长大于580 nm时,随波长增加,晶体对光的吸收减小,透过率达到45;以上;在1000～2500 nm范围内,UV光谱存在四个明显的光吸收带,对应的入射光能量分别为0.79±0.01 eV,0.72 eV,0.57±0.01 eV 和0.53 eV.中红外透过曲线随波长增加而增大,透过率为39;～68;.通过M/HgI2的I～t曲线,采用简单能级模型进一步确认了生长的HgI2晶体存在0.79±0.01 eV和0.72 eV两个陷阱能级.分析认为,HgI2晶体层间的相对移动形成的结构缺陷造成1572.5 nm(0.79±0.01 eV)和1729.2 nm(0.72 eV)处的吸收,晶体缺碘造成2117.5 nm(0.57±0.01 eV)处的吸收和汞空位造成2305.8 nm(0.53 eV)的吸收.在中红外波段,晶体结构缺陷造成了显著的晶格吸收.严格控制原料的化学计量比有利于减少HgI2晶体的结构缺陷,提高晶体的光学性能.     

HgI2晶体最低生长温度的确定

为确定HgI2晶体的最佳生长温度,根据邻位面生长的台阶动力学,推导出HgI2分子在(001)面扩散激活能ESD约为0.33 eV,进而采用物理气相沉积法的基本理论推算了不同升华温度T1下HgI2晶体生长的最低温度Tmin.结果表明,计算结果与实际晶体生长温度基本一致.该结果为HgI2单晶体、多晶薄膜、单晶薄膜沉积工艺的优化提供了依据.     

HgO-HI-H2O体系中碘化汞(HgI2)结晶形貌研究

通过氧化汞(HgO)在氢碘酸(HI)溶液中反应实验,研究了HgO-HI-H2O生长体系中反应物浓度的变化对最终HgI2结晶形貌的影响.采用岛津UV-2550紫外可见分光光度计分析了反应体系中离子及配合物的种类;采用LEICA-DM2500P偏光显微镜观察了结晶物质的的宏观生长形貌;利用盒计数法定量表征了HgI2结晶物在衬底表面的覆盖度.结果表明,体系中存在[HgI3]-和[HgI4]2-两种配合物;随着生长体系浓度(HgI2析出速率)的变化,HgI2出现了两种结晶形貌.分析认为,高溶质浓度体系容易形成四方形晶粒,生长形貌主要受晶体结构因素影响;低浓度体系容易形成密枝晶,其形貌主要受分子扩散动力学因素控制.     

电极材料对碘化汞(α-HgI2)晶体Ⅰ-Ⅴ特性的影响

利用Aligent4155型CVIV测试仪分别对Au/HgI2、AuCl3(Au)/HgI2、C(石墨)/HgI2接触的,Ⅰ-Ⅴ特性进行了测定,对比研究了不同电极材料与α-HgI2晶体所形成的接触特性,并利用热电子发射理论对实验结果进行了分析.结果表明,AuCl3和C均能与HgI2形成良好的欧姆接触,其欧姆特性系数分别为1.0291和0.9380,接触电阻分别为3.0×108Ω和1.0×108Ω;而溅射Au与Hg2接触的欧姆特性较差,欧姆系数约为0.8341,接触电阻为3.5×109Ω.这说明AuCl3,在HgI2表面形成了重掺杂,产生显著的隧道电流,从而形成了较理想的欧姆接触.C(石墨)化学性能稳定,电极制备工艺没有影响晶体表面质量,因此C(石墨)/HgI2接触电阻最小,并具有良好的欧姆特性.而溅射Au过程中由于温度升高引起晶体表面HgI2分子的挥发,造成晶体表面质量下降,导致Au/HgI2接触的欧姆特性变差.     

亚稳碘化汞(β-HgI2M)晶体生长与相变

采用溶液法,以α-HgI_2为原料,在DMSO和H_2O混合溶剂中生长了β-HgI_2~M晶体。通过XRD检测了晶体的结构特征,利用偏光显微镜研究了晶体生长的动态过程及β-HgI_2M→α-HgI_2的相变过程。研究表明,生长的晶体为β-HgI_2~M,空间结构为Cmc2_1;晶体生长界面夹角为65.02°,与β-HgI_2~M单胞中(110)和(110)夹角(65.16°)吻合;β-HgI_2~M→α-HgI_2相变为结构重构的一级相变。     

电极材料对碘化汞（α-HgI2）晶体I-V特性的影响

利用Aligent4155型CVIV测试仪分别对Au／HgI2、AuCl3（Au）／HgI2、C（石墨）／HgI2接触的I-V特性进行了测定,对比研究了不同电极材料与α—HgI2晶体所形成的接触特性,并利用热电子发射理论对实验结果进行了分析。结果表明,AuCl3和C均能与HgI2形成良好的欧姆接触,其欧姆特性系数分别为1．0291和0．9380,接触电阻分别为3．0×10^8Ω和1．0×10^8Ω;而溅射Au与HgI2接触的欧姆特性较差,欧姆系数约为0．8341,接触电阻为3．5×10^9Ω。这说明AuCl3在HgI2表面形成了重掺杂,产生显著的隧道电流,从而形成了较理想的欧姆接触。C（石墨）化学性能稳定,电极制备工艺没有影响晶体表面质量,因此C（石墨）／HgI2接触电阻最小,并具有良好的欧姆特性。而溅射Au过程中由于温度升高引起晶体表面HgI2分子的挥发,造成晶体表面质量下降,导致Au／HgI2接触的欧姆特性变差。