硫镓银晶体(112)面蚀坑形貌研究

本文报道了一种能在室温下对硫镓银晶体(112)面进行择优腐蚀的新腐蚀液配方,采用新腐蚀液对改进的Bridgman法生长的AgGaS2晶体进行腐蚀,用扫描电镜对蚀坑进行了观察,得到了清晰的(112)面蚀坑形貌,形状为三角锥形.初步解释了蚀坑的形成原因.AgGaS2晶体低指数的{100}面的腐蚀速度较慢,在腐蚀过程中逐渐显露出来,最终使晶体(112)面呈现出三角锥形蚀坑形貌.     

碲锌镉单晶体的(110)面蚀坑形貌观察

本文报道了一种能够在室温下择优腐蚀碲锌镉(CZT)单晶体(110)晶面的腐蚀液配方,并对富Cd生长的CZT晶体蚀坑形貌进行了扫描电镜观察.结果表明晶体(110)面腐蚀坑形状为三角形,并初步对蚀坑的成因进行了分析,估算出CZT(110)面蚀坑密度约为103～105/cm2数量级.这说明富Cd原料的改进布里奇曼法可以生长出低蚀坑密度的CZT单晶体.     

硒铟镓银晶体中二相沉淀物研究

应用金相显微镜、能量色散谱仪、X射线衍射仪等对AgGa0.8In0.2Se2晶体中的二相沉淀物进行了观察、测试和分析,发现呈梭状的二相沉淀物存在明显Ag含量缺失.根据EDS测试结果和差热实验数据研究了消除该二相沉淀物的热处理方案,即在含有Ag2Se组分的AgGa0.8In0.2Se2多晶混合粉末包埋下,对AgGa0.8 In0.2Se2晶体进行淬火处理.结果表明:用含有1.26wt; Ag2Se的同成分多晶混合粉末包埋,在720℃下保温120 h后经淬火处理的晶片,梭状二相沉淀物得到很好的消除,红外透过率得到显著提高.     

氧化镓单晶在酸碱条件下的腐蚀坑形貌研究

氧化镓晶体材料由于其优异的性能以及可以用熔体法生长的优势,在功率器件、光电领域有着巨大的潜力。近年来,国内外众多专家也随之开展对氧化镓单晶材料的研究工作,高质量低缺陷的氧化镓单晶材料对后续的外延、器件的制备极其重要。目前,国际上主流的生长方法是导模法,导模法具有生长周期短、尺寸大及生长稳定等优点,然而在晶体缺陷控制方面还有很大的进步空间。本文围绕氧化镓单晶的腐蚀坑形貌,对导模法生长的氧化镓单晶进行加工制样,进行了不同酸碱条件下的腐蚀实验。详细介绍了观察到的不同腐蚀坑形貌,分析了晶体缺陷对腐蚀坑形貌的影响,对今后氧化镓单晶生长机理和晶体缺陷的研究具有重要意义。     

6H-SiC单晶(0001)Si-面的表面生长形貌

利用光学显微镜的反射模式观察了升华法生长的6H-SiC单晶(0001)Si-面的生长形貌,应用台阶仪测定了生长台阶高度.实验发现,6H-SiC单晶的生长台阶呈螺旋状,生长台阶呈现出了韵律束合现象.在单晶中间部分,生长台阶稀疏,台面较宽,约80μm左右,台阶高度较小,约20～50nm,比较宽的台面上存在小生长螺旋.外围单晶区域,生长台阶比较密集,其台阶高度较大,约300～700nm,台面宽度较小,约2～5μm.生长台阶在前进过程中受单晶中的微管缺陷影响,在微管的附近出现弯曲.     

CdZnTe材料(111)B和(211)B面上位错腐蚀坑密度的差异

用Everson腐蚀剂对CdZnTe晶体(111)B和(211)B面上的位错进行了腐蚀和观察,发现(111)B面上的腐蚀坑密度(EPD)值明显高于(211)B面上的EPD值,(111)B面上的EPD值与双晶衍射半峰宽有明显的依赖关系,(111)B面上的FWHM值随EPD的增加而增加.而(211)B面上的EPD则与材料的双晶衍射半峰宽无关.研究结果表明,用Everson腐蚀剂得到的EPD参数依赖于材料的晶体取向,在两种常用的晶体学取向中,(111)B面上得到的EPD能较为正确的反映CdZnTe材料中的位错密度.     

碘化铅(PbI2)单晶体的生长研究

本文以高纯Pb、I2单质为原料,在特殊设计的密闭石英安瓿中,采用两温区气相输运方法成功合成出PbI2多晶原料,避免了安瓿的爆炸.以此为原料,用垂直Bridgman法生长出尺寸为φ15mm×30mm的PbI2单晶锭.该晶锭外观完整、呈橙黄色、半透明状,其电阻率为1010Ω·cm量级,X射线衍射分析获得了(001)面的四级衍射谱,表明该晶体是结构完整的单晶体,可用于探测器的制作.     

大尺寸金红石(TiO2)单晶体生长条件的实验研究

采用高纯(99.995;)、超细的金红石(TiO2)粉末为起始原料,用燃熔法制备了尺寸为30mm×50mm的金红石(TiO2)单晶体.讨论了生长气氛、生长速度、温度梯度在晶体生长中的作用,对比了晶体在空气中与在氧气中退火的结果,测定了晶体试样的摇摆曲线和透过率,并与商用晶体的透过率进行了比较.实验表明:生长气氛中的氧分压大于液固界面(即生长界面)处熔体的氧离解压是生长完整晶体的必要条件;在此条件下,能否生长为大尺寸晶体则取决于炉膛的轴向温度梯度;晶体在退火过程中可消除热应力,但退火更重要的作用是通过氧化反应消除氧空位,在氧气氛中退火,可明显缩短退火时间;所制备的晶体完整性较好,透过率与商用晶体基本一致.     

退火温度对Ce∶YAlO_3单晶体的影响研究(英文)

将生长完成的Ce∶YAlO3单晶体在1680℃的高温氢气气氛下退火,晶体颜色、吸收光谱和荧光光谱相对于未退火的样品均发生了变化。本文对此现象进行了分析。研究结果表明,1680℃高温氢气退火后,Ce∶YAP晶体中同时包含YAP相和YAG相。     

滴定过程控制Mg(OH)2晶体粒径和形貌

以氯化镁为镁源,氨水为沉淀剂,分别采用正向、反向和双向三种滴定过程制备Mg(OH)2,通过监测溶液动态pH值变化,并引入晶体生长驱动力指标S(镁与氢氧根离子积与容度积的比值取对数)来定量表示溶液滴定过程中动态过饱和度变化,SEM和XRD表征Mg(OH):的结构和形貌.结果表明,正向滴定过程合成的Mg(OH):晶粒大小混杂(100-600 am),反向滴定合成的晶粒偏小(200 nm左右),双向滴定合成的晶粒粒径分布集中(400 nm左右).引入的S较能准确地描述Mg(OH)2成核和晶体生长的规律,不同的滴定过程有不同的S值变化规律.联系S值的变化和晶体粒径的分布,认为S>0时晶体成核占主导,S<0时晶体生长占主导.通过动态控制溶液S值的动态变化,可以目的性地控制Mg(OH)2晶体的结构和形貌.     

CsB3O5(CBO)晶体生长和形貌研究

本文采用籽晶浸没法,在Cs2O过量3;的Cs2O-B2O3体系中生长了CsB3O5单晶.生长参数如下:液面以下温度梯度为0.5℃/cm, 晶体旋转速度为12r/min,降温速率0.2℃/d,可获得透明、无包裹体、无开裂、最大尺寸达65×44×49mm3的CsB3O5单晶.研究了CsB3O5的生长形貌,CsB3O5生长没有明显的方向性,总是呈现长柱状,最易出现的晶面是(011)和(101)晶面.     

生长气氛和速度在金红石(TiO2)单晶体生长中的作用研究

本文研究了生长气氛和生长速度在焰熔法金红石单晶体生长中的作用,对比了晶体在空气中与在氧气中退火的结果,测定了晶体试样的摇摆曲线和透过率.研究表明:金红石单晶体的生长受炉膛气氛、生长界面温度和生长速度的影响;炉膛气氛决定晶体能否形成,是关键因素;炉膛气氛中的氧分压大于液固界面(即生长界面)处熔体的氧离解压是生长完整晶体的前提条件;晶体在退火过程中消除热应力,但更重要的是通过氧化反应消除氧空位,在氧气氛中退火,可明显缩短退火时间.在所优化的实验条件下制备的晶体,完整性较好,透过率为70～72;,与商用晶体的透过率基本一致.     

Cu(In,Ga)Se_2薄膜表面镓(Ga)含量分布对太阳电池性能的影响

本文利用三步法共蒸发制备Cu(In,Ga)Se_2多晶薄膜吸收层,通过改变第三步Ga的蒸发温度控制薄膜表面Ga的含量及其分布.随着吸收层表面Ga含量的增大,空间电荷区带隙变宽,电池的开路电压V_(oc)明显增大.同时,Ga的梯度分布有效地扩宽了吸收层的光谱响应范围,减小了由于禁带宽度增大所引起的短路电流J_(sc)的损失,从而有效地提高了电池的转换效率.     

CdZnTe(211)面纳米力学特性分析

采用研磨-机械抛光-化学机械抛光工艺对CdZnTe(211)面进行加工,当表面粗糙度Ra达到0.94 nm时,采用纳米压痕仪对CdZnTe(211)面进行纳米力学性能测量,试验结果表明:弹性模量和硬度随着压力的增大而减小,存在明显的尺寸效应.当针尖离开晶体表面时,黏附现象特别明显.在不同晶向上,弹性模量和硬度存在显著的各向异性.     

Si(111)外延GaN的表面形貌及形成机理研究

用高温AlN作缓冲层在Si(111)上外延生长出GaN薄膜.通过对薄膜表面扫描电子显微镜(SEM)和高分辨率双晶X射线衍射(DCXRD)的分析,确定缓冲层对外延层形貌的影响,分析解释了表面形貌中凹坑的形成及缓冲层生长温度对凹坑的影响.结果表明:温度的高低通过影响缓冲层初始成核密度和成核尺寸来影响外延层表面形貌.     

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.     

镓(Ga)的含量及分布对CIGS薄膜电池量子效率的影响

采用两步法制备CuGaxIn1-xSe2薄膜,Cu-In-Ga金属预制层采用铜镓合金靶及铟靶通过磁控溅射方法沉积而成,采用固态源硒化法在硒蒸气密闭环境中硒化,通过调整镓(Ga)比例及分布控制CIGS薄膜的带隙,采用镓元素梯度分布,使CIGS薄膜带隙呈现抛物线状分布,电池的量子效率得到明显提高,制备出的CIGS薄膜电池开路电压与转换效率都得到很大程度的改善,电池最高转换效率已达9.4;.     

Yb∶YAl3(BO3)4晶体形貌与生长速度的关系

观察测量了不同生长速度(相应于不同降温速度)自发成核生长的Yb∶YAl3(BO3)4晶体形貌。粒度较大(>2mm)的晶体不管降温速度快慢形态都很简单,只发育六方柱｛1120｝和菱面体｛1011｝;粒度较小(<2mm)的晶体形态随降温速度增快而变复杂,发育一些罕见的高指数晶面。说明在生长速度较快的条件下,在晶体生长早期,一些高能面发育,在晶体生长后期已尖灭了,晶体生长的大部分时间是在低能面｛1120｝和｛1011｝上进行的。对比了不同生长条件下晶面的粗糙度,随着降温速度的增快,六方柱面｛1120｝和菱面体面｛1011｝由光滑变粗糙,顶面｛0001｝永远是粗糙的。从晶体结构上定性地探讨了3种晶面的杰克逊因子α及生长机理     

CdZnTe(110)面表面原子弛豫和表面态的研究

通过真空Ar+离子刻蚀获得理想清洁的(110)表面,采用低能电子衍射(LEED)观察了(110)面表面原子结构,观察到(110)面表面未发生重构.采用光电子能谱技术验证了(110)面表面原子结构发生了弛豫.采用角分辨光电子谱(angle-resolved photoemission spectropy)实验测量出在费米能级以下0.9eV处存在峰宽约为0.8eV的表面态.并估算出其表面电荷密度约为6.9×1014cm-2,亦即表面Te和Cd(Zn)原子各有一个悬键.     

KAl(SO4)2·12H2O晶体聚集体形貌及结晶学规律

采用双玻片凝胶法得到了等轴晶系水溶性晶体KAl(So4)2·12H2O(钾明矾)的晶体聚集体形貌.通过光学显微镜和扫描电镜下的形貌观察和分析,根据结晶学和晶体形貌学的基本原理,探讨了该晶体聚集体形貌中蕴含的结晶学规律.钾明矾晶体发育单形{111},以{100}贴在载玻片上生长,形成聚集体形貌时,晶粒{111}以平行连生的方式形成“十字形”枝晶或柱状枝晶,以(320)或(230)为共格晶界形成“Z”形枝状形貌.