ZnO晶体Al杂质与Zn间隙共存的复合缺陷研究

利用第一性原理,研究了ZnO晶体Al杂质与Zn间隙共存的复合缺陷(AlZnZni)电子结构和光学性质.计算结果显示,AlZnZni复合缺陷的形成能为-3.180 eV,较低的形成能表明这种缺陷容易形成;复合缺陷使ZnO晶体的能带整体下移,带隙减小,价带区域展宽;电子能带结构的变化对ZnO的光学性质在低能产生了重要影响,主要表现在:介电函数虚部往低能方向移动且强度显著增强,使得ZnO表现出简并半导体的特性;复合缺陷导致ZnO晶体光学吸收边缘产生了红移,可见光区的吸收系数增大,透过率降低.     

Growth and Optical Properties of Doped LiTaO3 Single Crystals

Single crystals of lithium tantalate (LiTaO₃) doped with Pr, Nd + Yb and Tm were grown by the Czochralski method. A thermal system with 50 mm diameter iridium crucible and two different afterheaters (active and passive) was checked with respect to temperature distribution in a pulling region. The obtained crystals were up to 20 mm in diameter and up 50 mm in length. Crystals were poled, and the Curie temperature was determined for specimens cut of from different parts of single crystals. The polarized absorption spectra, time resolved emission spectra and emission lifetime of Pr³⁺ doped LiTaO₃ crystals were measured. An intense emission from the ³P₀ level was observed. Optical properties of the Yb³⁺ ions excited by energy transfer from Nd3+ ions have been researched for LiTaO₃:Nd, Yb crystals.     

不同颜色AlN单晶缺陷研究

通过物理气相传输(PVT)法在石墨系统中制备了绿色、无色和琥珀色氮化铝(AlN)单晶,在金属系统中制备了琥珀色AlN单晶.晶体中杂质含量测试结果表明石墨系统中琥珀色的AlN晶体比绿色和无色AlN晶体C、Si杂质含量低1～2个数量级,金属系统中琥珀色AlN晶体杂质含量最低,C、Si、O元素含量均在1018 cm-3级别.AlN晶体的吸收图谱和光致发光图谱的分析结果表明,AlN晶体存在着位于4.7 eV、3.5 eV、2.8 eV、1.85 eV的4个吸收峰,其中4.7 eV和3.5 eV的吸收峰导致了AlN吸收截止边的红移,该吸收峰分别源于碳占氮位(CN)的点缺陷和VAl与O杂质的复合缺陷,2.80 eV的吸收峰导致了AlN晶体的琥珀色,该吸收峰是C元素和O元素共同导致的,1.85 eV的吸收峰导致了AlN晶体的绿色,该吸收峰是Si元素和C元素导致的.     

锰酸镧晶体本征点缺陷的模拟研究

本文利用晶格动力学GULP软件模拟计算了理想立方结构LaMnO3晶体的本征缺陷以及氧空位迁移能.利用离子之间的相互作用势计算得到的结果与实验结果吻合得很好.同时计算了理想立方结构LaMnO3的体弹模量,杨氏模量,泊松率,弹性常数,静介电常数,高频介电常数.通过对本征缺陷形成能的分析得到以下结论:LaMnO3晶体中主要存在的各类缺陷为氧空位、填隙锰、氧的夫伦克尔缺陷和锰替位镧反位缺陷;氧空位的迁移能为0.362 eV,它表明氧在晶体中容易迁移.     

Optical Investigation of Defects in p-type CuInSe2 Single Crystals

Optical absorption spectra in the photon energy range from 0.03 to 1.1 eV and photoreflectance spectra in the range of the fundamental edge are measured on p-type CuInSe₂ single crystals. Besides a dominant contribution to the absorption coefficient due to intervalence band transitions below about 0.75 eV the spectra revealed five additional structures that can be ascribed to defect induced optical transitions with characteristic energies between 0.48 and 0.72 eV. Based on a comparison of the near-edge optical absorption and photoreflectance spectra a shallow defect (donor or acceptor) with an ionisation energy of about 46 meV was identified.     

LaBr3晶体本征点缺陷研究

基于密度泛函理论平面波赝势法对LaBr3晶体本征点缺陷进行了系统研究.通过第一性原理和热动力学方法,计算得到了不同温度及溴分压下LaBr3晶体中本征点缺陷的缺陷形成能,并讨论了不同环境条件下本征点缺陷的形成能随费米能级的变化关系.计算结果表明,当费米能级位于导带底附近时,LaBr3晶体中的主要点缺陷为Lai…能级位于价带顶附近时,LaBr3晶体中主要的点缺陷为Vlao…VBr在高温/低溴分压相对稳定,Vla在低温/高溴分压更稳定.本文还做出了最稳定点缺陷随温度、溴分压及费米能级变化的三维空间分布图,清晰地呈现了不同条件下,该晶体最可能出现的点缺陷类型,从而为调控晶体的点缺陷改善晶体光学性能提供参考.     

显微激光拉曼光谱法鉴别SiC晶体的多型体结构

利用显微激光拉曼光谱法对掺氮6H-SiC单晶中的寄生多型体进行了鉴别,结果表明其中有4H-SiC和15R-SiC两种寄生多型体.不同SiC多型体的纵光学声子与等离子体激元的耦合模(LOPC模)表明:在掺氮6H-SiC单晶的生长条件下,6H-SiC的掺氮效应与4H-SiC存在明显差别,而与15R-SiC的掺氮效应相似.     

Bridgman法生长TeO2晶体的缺陷分析

采用Bridgman法生长了二氧化碲(TeO2)晶体,运用光学显微镜、电子衍射光谱、化学腐蚀等方法分析了该方法生长TeO2晶体内部的缺陷.初步讨论了散射点、微裂纹、气泡和黑点、条纹以及腐蚀坑等微缺陷的形成机理.结果表明:晶体内部的散射点来自于原料中杂质,条纹主要是由于晶体内应力引起,晶体内的气泡和黑点和晶体生长的温度密切相关,并就如何减少这些微缺陷进行了初步探讨.     

立方相KNbO3晶体本征空位点缺陷的电子结构研究

利用第一性原理从头计算方法对立方相KNbO3晶体的肖特基缺陷的稳定性、能带结构、电子态密度和磁性性质进行了研究.发现含本征点缺陷的KNbO3体系结构稳定;K,Nb空位诱导KNbO3缺陷晶体产生铁磁性;O空位则无此性质.K空位诱导KNbO3缺陷晶体磁性源于O原子2p轨道退简并;Nb空位诱导KNbO3缺陷晶体磁性源于O-2p电子极化.     

本征缺陷对Ag掺杂ZnO的影响

采用基于密度泛函理论的第一性原理赝势法对Ag掺杂ZnO体系中Ag缺陷和本征缺陷复合体的几何结构、形成能和电子结构进行了比较研究.研究表明,Ag代替Zn位(AgZn)可以在ZnO中形成受主能级.同时,研究发现, Zni-AgZn和Oi-AgZn的形成能较小,存在的可能性较大.其中,Zni-AgZn 呈现明显的n型导电特性,而Oi-AgZn具有p型导电的趋势.因此Oi-AgZn有利于p型ZnO的形成.     

钨酸钡晶体本征点缺陷的模拟计算

本文利用晶格动力学软件GULP模拟计算了钨酸钡晶体的本征点缺陷,首先利用驰豫拟合的方法得到离子之间的相互作用势,利用这些相互作用势计算得到的结果与实验结果吻合得很好,在此基础上计算晶体本征缺陷的生成能,通过对本征点缺陷生成能的分析得到以下结论:钨酸钡晶体内V2+O的数量要大于V2-Ba的数量;钨酸钡晶体内缺陷态主要以V2-Ba-V2+O空位对和F色心形式存在.     

坩埚下降法生长钨酸镉闪烁单晶的晶体缺陷

采用坩埚下降法生长出大尺寸CdWO4单晶,通过光学显微镜、电子探针观察分析了所获CdWO4单晶的典型晶体缺陷,包括晶体开裂、丝状包裹物和晶体黑化.结果表明,CdWO4单晶存在显著的解理特性,常出现因热应力导致的沿(010)解理面的晶体开裂;当采用富镉多晶料进行单晶生长时,所获单晶棒的下部常出现沿轴向分布的丝状包裹物,电子探针分析证实这种丝状包裹物是熔体内过量CdO沉积所致;在氮气氛中进行高温退火处理,CdWO4单晶还会出现黑化现象.     

LiTaO3:Cr3+晶体中Cr3+离子占位及其EPR参量的理论研究

利用Racah不可约张量算符法和Winger定理,建立了d3(C*3v)电子组态的能量矩阵及其全组态EPR理论;借助Newman的叠加晶场模型和自旋哈密顿理论,研究了EPR参量与LiTaO3:Cr3+晶体结构参数之间的定量关系.在此基础上,研究了LiTaO3:Cr3+的EPR参量及其电子光谱,理论与观测一致.定量研究表明:LiTaO3:Cr3+晶体中,Cr3+离子取代了Ta5+离子而不是Li+离子.     

Investigation of Optical Properties of YAlO3Pr3+ Single Crystals

Colour centers in YAlO₃:Pr³⁺ crystals originating under xenon lamp or y–radiation and oxidizing annealing are considered. The nature of colour centers under these treatments is similar in nominally pure and Pr³⁺ containing crystals but the intensity of induced absorption lines is higher in activated crystals which assumably is associated with valent transitions of Pr ions.     

富Te条件下CdTe晶体中的点缺陷研究

基于缺陷化学理论,考虑到富Te的CdTe晶体中可能存在的点缺陷,建立了在Te气氛下退火时,热力学平衡态晶体中的点缺陷模型,其中包括Cd间隙(Cdi)、Cd空位(VCd)、Te间隙(Tei)和Te反位(TeCd).利用质量作用定律和伪化学平衡方程计算了富Te情况下本征CdTe晶体中的点缺陷浓度和费米能级.计算结果系统的揭示了点缺陷浓度、费米能级、Te压以及退火温度之间的关系,发现只有TeCd浓度足够大时才能对费米能级产生钉扎作用.     

铌酸钾锂晶体的生长和缺陷

用电阻加热提拉法生长了一系列较大尺寸,组分离子均匀性较好的铌酸钾锂晶体.利用X射线荧光光谱法测量了不同配比的熔体中生长出的晶体组成,用同步辐射X射线测量了晶体结构,结果表明随晶体组成变化,晶体的晶格常数发生了变化.根据晶体组分离子浓度与折射率的关系研究了晶体折射率变化情况,结果表明用本方法生长的大尺寸KLN晶体,寻常折射率no在测量误差范围内没有变化,非寻常折射率ne的变化率在820nm仅为1.22×10-4/mm,在410nm仅为1.93×10-4/mm.晶体的干涉条纹证明了晶体有良好的光学均匀性.结合晶体生长实验,探讨了改进晶体组分离子浓度分布均匀性的方法,结果表明采用籽晶和坩锅向相同方向旋转可以改善晶体生长界面处组分离子浓度的波动,提高晶体组分离子均匀性.晶体的缺陷研究表明晶体结构完整性较好,位错形状与晶体结构相一致,密度为7.5×104,[001]轴是晶体的极化轴.晶体对890～960nm波长范围的cw-Ti:sapphire激光倍频结果表明晶体有良好的倍频性能.     

铌酸锂晶体的缺陷及其控制

针对铌酸锂晶体中的缺陷研究,本文总结了国内外学者提出的不同晶体缺陷模型及各自的特点,并介绍了我们提出的铌位依赖、锂位敏感模型.在分析晶体缺陷研究的基础上提出了对铌酸锂晶体进行缺陷控制的意义及理论依据,指出缺陷控制的主要任务是保护锂格位.本文还简要概括了铌酸锂晶体缺陷控制的主要手段,并建议从反映铌酸锂晶体性能的角度来研究缺陷结构.     

钼酸钙晶体中点缺陷的计算机模拟

本文根据第一性原理计算了含电子型色心的钼酸钙晶体的电子结构,计算结果表明钼酸钙晶体中F心和F+心不会在可见光范围内引起吸收,而氧空位的存在使钼酸钙晶体呈现蓝色.