移动加热器法生长CdMnTe和CdZnTe晶体的性能研究

采用移动加热器法生长铟惨杂浓度为5×1017 atoms/cm3的Cd0.9Mn0.1Te (CMT)和Cd0.9Zn0.1Te (CZT)单晶.生长得到的CMT晶体和CZT晶体电阻率范围为4.5×109 ～ 6.2×1010 Ω·cm.CMT晶体的成分均匀性要优于CZT晶体,拟合得到CMT和CZT晶体中Mn和Zn的分凝系数分别为0.95和1.23.富Te区在两种晶体生长过程中都具有显著的提纯作用,In惨杂的浓度范围均在6.4 ～ 14.4 ppm范围内.红外透射显微镜观察到三角形和六边形为主的Te夹杂的尺寸5 ～24 μm,浓度为105 cm-3.除最后结晶区之外,沿晶体生长方向Te夹杂的尺寸逐渐减小而浓度逐渐增大.制备的CMT和CZT探测器对59.5 keV241Am放射源均有能谱响应,能量分辨率分别为23.2;和24.6;.     

碲锌镉垂直布里奇曼法晶体生长过程固液界面的演化

计算模拟了半导体材料碲锌镉垂直布里奇曼法单晶体生长过程,以等温线图展示了固液界面形状的演化,分析了温度梯度和坩埚移动速率对固液界面形状以及晶体内组分偏析的影响.计算结果表明在凝固的初始段,固液界面的凹陷深度较大,随后有较大幅度的减小.整个凝固过程中固液界面的凹陷深度值有一定的波动性.提高温度梯度、降低坩埚移动速率均能有效地减小固液界面的凹陷,改善晶体的径向组分偏析.     

室温核辐射探测器用碲锌镉晶体生长研究进展

碲锌镉(CdZnTe,CZT)晶体被认为是目前最有前途的室温半导体探测器材料之一,基于该晶体的探测器件具有能量分辨率高、体积小、便携等优点。而大面积CZT像素探测器的快速发展以及对高能、大剂量X射线探测的需求,对CZT材料的质量和尺寸提出了更高的要求。本文从CZT晶体的基本物性参数入手,探讨了大尺寸CZT晶体生长的影响因素,对两种主要的CZT生长方法——布里奇曼法和移动加热器法的研究进展进行了综述。     

移动加热器法生长CdMnTe晶体的性能研究

采用垂直布里奇曼法(VB)生长CdMnTe晶体,由于生长温度高、堆垛层错能低、热应力大等因素,晶体中存在大量孪晶、杂质、夹杂相等,限制其在核辐射探测器方面的应用.为了提高晶体的质量,本文采用移动加热器法(travelling heater method,THM)生长CdMnTe晶体,对该方法生长的晶体中Mn的轴向分布、杂质浓度、Te夹杂和电学性能进行测试分析,并与VB法生长的晶体作对比.结果表明THM法生长的CdMnTe晶体中Mn的轴向分布均匀,杂质浓度低于VB法制得的晶体,Te夹杂的尺寸5～25 μm,浓度105 cm-3,电阻率为109～1010Ω·cm,导电类型为弱n型,制备的探测器在室温下对241Am放射源有能谱响应.实验表明THM法生长的CMT晶体在晶体质量和电学性能方面明显优于VB法.     

碲镉汞晶体组分及其均匀性控制研究

本文利用碲镉汞膺二元固液T-X相图对碲镉汞晶体生长方法进行了分类研究;分析了影响碲镉汞晶体组分及其均匀性的因素,提出了存在的问题和改善的措施;认为在特定组分的固相线温度(相图中的B点)生长碲镉汞晶体是一种比较有效的方法,并报道了采用双相复合维持液相成份生长大直径40mm碲镉汞晶体组分控制研究的结果(在S≈12cm2的晶片面积上,x＝0.218±0.003).     

碲锌镉晶体高效低损伤CMP工艺研究

本文采用新型的自行研制的化学机械抛光液,对碲锌镉晶体进行了化学机械抛光方法的尝试性试验,并分析了在化学机械抛光(CMP)过程中抛光垫的硬度、磨料的种类、氧化剂、抛光液的pH值对表面质量和材料去除率的影响,提出适合软脆功能晶体碲锌镉的高效低损伤抛光工艺.结果表明,采用自行研制的带有硝酸的化学机械抛光液,在pH优化值为2.5时,15 min即可获得Ra为0.67 nm的超光滑无损伤表面,大大提高了加工效率和精度.     

碲锌镉单晶体的正电子寿命研究

用正电子湮没技术(PAT)研究了原料富Cd改进布里奇曼法生长的碲锌镉单晶样品退火前后的缺陷.刚生长的样品缺陷寿命值较高,其内部存在的点缺陷主要是占优势的Cd空位,用富Cd同成份源Cd1-xZnxTe气氛对样品在不同温度下等时退火后,发现样品的正电子寿命参数对退火温度表现出很强的依赖关系,通过对样品退火过程中空位的迁移、聚集及消失情况分析,得出较适宜的退火温度约为700℃.     

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.     

ACRT-Bridgman法制备组份均匀的碲锌镉单晶体

采用加速坩埚旋转技术-Bridgman(ACRT-B)法制备了φ40 mm的结构较为完整的Cd0.96Zn0.04Te晶锭.利用红外分光光度计测定晶片的近红外透射曲线,最大斜率切线法测定截止波长(cut-off wavelength,threshold wavelength),进而计算截止能量和该点的Zn组份.绘制了晶片表面的组织图,以及晶锭轴向剖面的Zn组份等高线图.实验结果表明:ACRT方法显著改善晶体组份的轴向偏析和径向偏析,晶锭中部存在两个Zn组份轴向和径向皆均匀的区域,分别约占晶锭体积的37;和16;,对应于两个大的单晶晶粒,大部分区域Zn组分径向偏析几乎完全消失.     

移动加热器法生长CZT晶体的成分及缺陷均匀性研究

采用移动加热器法,成功生长出尺寸为φ55 mm×70 mm的CdZnTe晶体.采用电子探针、光致发光谱等方法,测试了晶体径向的成分和缺陷分布,并与垂直布里奇曼法生长的同成分CdZnTe晶体进行了对比分析.结果表明,移动加热器法生长的CdZnTe晶体沿径向的成分和缺陷分布均匀,均优于垂直布里奇曼法生长的晶体.     

溶剂熔区移动法生长In∶Cd0.9Zn0.1Te晶体的性能研究

采用溶剂熔区移动法生长出掺In的Cd0.9Zn0.1Te晶体.测试了晶体轴向Zn含量分布,并对晶体的头部和中部进行了Te夹杂相、红外透过率、I-V特性曲线和PL谱图的对比测试.结果表明:头部晶体的Zn含量、红外透过率和电阻率均大于中部;而头部晶体的Te夹杂尺寸、杂质和缺陷含量均小于中部.     

Experimental Study of Interface Inversion of Tb3ScxAl5‐xO12 Single Crystals Grown by the Czochralski Method

Thermal conditions and rotation rate were examined experimentally for obtaining a flat interface growth of high melting‐point oxide (Tb₃Sc_xAl_5‐xO₁₂ ‐ TSAG) by the Czochralski method. The critical crystal rotation rate can be significantly reduced, of about twice at low and very low temperature gradients comparing to medium temperature gradients in the melt and surroundings of the crystal. The interface shape of TSAG crystals is not very sensitive on crystal rotation rate at small rotations and becomes very sensitive at higher rotations, when the interface transition takes place. The range of crystal rotation rates during the interface transition from convex to concave decreases with a decrease of temperature gradients. At low temperature gradients interface inversion crystals takes place in very narrow range of rotation rates, which does not allow one to growth such crystals with the flat interface. Even changing crystal rotation rate during the growth process in a suitable manner did not prevent the interface inversion from convex to concave and thus did not allow to obtain and maintain the flat interface.     

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(Li2O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.     

矿化剂和温度对水热法合成碳酸锶晶体形态的影响

以氯化锶、硝酸锶为原料,碳酸氢钠、苯甲酸钠等为矿化剂,利用水热法合成了束状碳酸锶晶体聚集体.采用粉末X射线衍射仪、扫描电子显微镜等仪器对产物的结构和形貌进行了表征,对苯甲酸钠的作用和聚集体形成的机理进行了初步探讨.研究表明:苯甲酸钠对碳酸锶晶体束状聚集体的形成有显著作用,得到的晶体产物束状结构形态特征明显、均匀性好;同时温度的提高有利于晶形完好的碳酸锶晶粒的形成.     

热丝化学气相法生长单晶金刚石颗粒的衬底温度场仿真及实验研究

本文使用金刚石磨料作为晶种颗粒,通过热丝化学气相法生长出单晶金刚石颗粒,并且建立三维的有限元模型,利用有限元仿真分析了生长过程中影响金刚石磨料生长速率以及沉积质量的各种因素,如热丝的排列方式,衬底的温度场,以及晶种的分布方式.通过固定在热丝CVD反应腔里的热电偶测量了实际的衬底温度分布,从而验证了仿真结果的正确性.另外,通过改变仿真模型优化了沉积单晶金刚石颗粒的工艺参数,获得适应于合成单晶金刚石颗粒的新技术,为化学气相沉积合成单晶金刚石颗粒奠定了基础,也为高温高压金刚石磨料品级的改进与提高提供了新途径.     

Study of the Nature and Distribution of Elementary Steps on the (100) Cleavage Faces of MgO Single Crystals by Atomic Force Microscopy

Some observations made on the nature and distribution of monolayer (elementary) steps on the (100) cleavage faces of MgO single crystals by atomic force microscopy are presented and discussed. The following types of patterns of monolayer steps are described: (1) trains of steps, (2) steps terminating on the cleaved surface at the emergence points of screw dislocations, and (3) localized pinning of advancing steps at random sites (probably at the emergence points of edge dislocations). It is shown that: (1) the origins of emergence points of monolayer steps are devoid of hollow cores due to a small Burgers vector of dislocations and (2) the minimum distance between two emerging steps due to screw dislocations and between two pinning centres due to edge dislocations depends on their sign, and is determined by the mutual interaction between neighbouring dislocations.