水热法合成Ga/Sc共掺氧化锌晶体

采用水热法,以氧化锌陶瓷为原料,4 mol/L KOH+1 mol/L LiOH作矿化剂,温度380 ℃,内填充度为75;制备了Ga/Sc共掺氧化锌晶体.结果显示:生长的Ga/Sc共掺氧化锌晶体呈六棱柱状,整个晶体表面基本光滑平整.负极面-c(0001)大面积显露,双掺后的氧化锌晶体形态存在明显的改变.通过超声波扫描显微镜(C-SAM)观察,晶体存在一定数量的生长缺陷.X射线双晶摇摆曲线得出(0002)面半高宽FWHM为28 arcsec,(0002)面半高宽FWHM为46 aresec,表明晶体具有较高的结晶质量.另外,紫外-可见-红外光谱仪测试发现Ga/Sc共掺氧化锌晶体透过率介于氧化锌晶体和掺镓氧化锌晶体之间.     

温梯法白宝石晶体的缺陷研究

采用导向温梯法(TGT)生长出[0001]方向直径为76mm的白宝石晶体.利用扫描电子显微镜(SEM)观察晶体(0001)面的腐蚀坑形态,并对晶体内部的包裹物进行了能谱(EDS)分析.白宝石晶体中的生长缺陷主要为位错和包裹体等.Al2O3晶体(0001)面的位错腐蚀坑呈六角形,并且有台阶状结构.分析了(0001)面内的位错类型.确定了TGT法生长的白宝石内部的包裹物的主要成分为碳.     

铁电相Tb2(MoO4)3晶体的生长和缺陷研究

钼酸铽[Tb2(MoO4)3]是一种具有铁电、铁弹和顺磁等多种性质的功能晶体.采用提拉法,沿[001]方向生长了φ25 mm×20 mm的铁电相Tb2(MoO4)3晶体.采用化学腐蚀法、扫描电子显微镜(SEM)观察了晶体中的缺陷,结果显示,晶体中的主要缺陷是位错、镶嵌物.高分辨X射线衍射(摇摆曲线)实验表明所生长的Tb2(MoO4)3晶体具有很好的晶格完整性.     

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.     

高档宝石晶体的水热法生长、宝石学特征及其发展前景——刚玉类和绿柱石类宝石晶体

本文从我们对绿柱石类和刚玉类高档宝石晶体的合成工艺出发,系统总结了该类晶体的水热法生长研究现状和发展,对主要宝石学特点进行了对比研究,分析了当前我国宝石研究领域存在的问题,指出今后应加大研究力度和科研经费的投入,扩大水热法生长晶体的研究范围.     

CMTD晶体的分解过程原子力显微镜实时观测研究

用原子力显微镜实时观测了有机晶体CMTD(CdHg(SCN)4(H6C2OS)2)的表面分解过程,这一分解过程是以表面形貌变化来表征的,并且能反映分解过程中的一些固态反应的物理一化学变化机制.X射线能谱分析(EDAX)表明,相对于新鲜的CMTD晶体,在分解物中Hg低而S高;X射线衍射(XRD)表明分解物为非晶态;红外吸收光谱(IR)表明在CMTD晶体结构中的(H6C2OS)结构基元被分解为H2O和酸;量热分析(DSC)表明CMTD晶体在室温空气中确实有化学反应发生.本文用原子力显微镜实时记录了这一分解过程的形貌变化,发现这种非晶态的分解物的产生过程为:成核一核生长一核分散等.这是首次用原子力显微镜实时观测到这种分解过程.     

采用低温PL谱研究探测器级CdZnTe晶体

采用低温光致发光谱技术研究了核辐射探测器用高阻CdZnTe晶体。发现PL谱中的三个特征峰均与晶体质量有关,其中(D0,X)峰FWHM值和I DAP/I(D0,X)与晶格完整性和浅能级缺陷密度有关联,D2峰则与位错密度密切相关。采用双晶X射线摇摆曲线和位错腐蚀坑密度对此表征进行了验证。低温PL谱测试结果显示晶体质量较高的CdZnTe晶片,其探测器的能谱分辨率也相对较高。     

温梯法大尺寸红宝石晶体的研究

用温梯法生长出直径为76mm的红宝石晶体,用偏光显微镜观察了夹杂物的形状和分布规律,进一步用电子探针分析了夹杂物成分,并用吸收光谱分析了Cr3+的浓度分布规律.结果表明:夹杂物呈漏斗状的分布,晶体中部和末端纯度较高;Cr3+在晶体中的浓度呈有规律的分布,随着生长的进行,Cr3+的浓度沿径向和生长轴的方向都逐渐增加.     

KTiOAsO4晶体的铁电畴与位错的多种实验方法研究

利用原子力显微镜,同步辐射X射线形貌术和化学腐蚀光学显微等方法深入研究了KTiOAsO4晶体缺陷中的铁电畴和位错.首次用原子力显微镜给出了用两种腐蚀剂腐蚀过的KTA晶体表面的铁电畴和位错蚀坑的照片及定量信息,如发现铁电畴的明区要高于暗区,且两者的粗糙度明显不同.这为研究各种晶体的生长缺陷开辟了一条新的途径.     

有机非线性光学晶体DAST的生长、形貌及透过光谱

采用自发结晶法和籽晶法制备了4-(4-二甲基氨基苯乙烯基)甲基吡啶对甲基苯磺酸盐(DAST)晶体,所得晶体尺寸为10 mm×10mm 1～2 mm.研究了不同生长位置对生长习性和晶体形貌的影响,在溶液中部或顶部生长时DAST晶体倾向于沿a轴方向生长,晶体呈片状;在溶液底部时DAST晶体c轴方向生长加快,晶体呈块状.测试了DAST晶体(001)面X射线衍射摇摆曲线,对比分析了不同生长方法对晶体质量的影响.另外,对所制备的DAST晶体的透过光谱及吸收系数进行了研究.     

r面白宝石单晶的温梯法生长及缺陷研究

本文描述使用温梯法(TGT)生长(1102)方向的白宝石单晶,应用X射线双晶摇摆曲线(XRC)测定了晶体内部的完整性,再利用KOH熔体腐蚀出样品的r面(1102)上的位错蚀坑,借助扫描电子显微镜(SEM)进行观察,发现r面白宝石的位错腐蚀坑呈等腰三角形,并且有台阶状结构,并分析了位错的成因.     

导模法生长六片片状蓝宝石晶体的研究

采用导模法生长出六片片状蓝宝石晶体,单片尺寸为350 mm×80 mm×2 mm.通过CGSim模拟软件模拟计算和实验验证,确定了合适的生长温场为横向温梯2.9~4.6 K/mm,生长速度控制在5~10 mm/h之间.对晶体进行双晶摇摆曲线测试,峰强度很高且对称性良好,摇摆曲线的半高宽FWHM=16.946″,证明晶体的结晶完整性很高.采用化学腐蚀法对六片晶体进行位错密度的检测,计算出晶体的位错密度都在103量级,中间晶体位错密度小于两边晶体的位错密度.测试了六片晶体的弯曲强度,最高强度达1583 MPa,中间晶体强度大于两边.     

新型掺杂LiAlO2晶体衬底研究

本文系统研究了LiAlO2晶体及掺钛0.2;原子分数LiAlO2晶体的水解性能,用原子力显微镜对(100)晶片在不同水解时间下的表面形貌进行了观察,对比发现这两种晶体的(100)面均具有极性和易水解性.同时观察到掺钛LiAlO2晶体的抗水解性比纯LiAlO2晶体更好,因为掺钛LiAlO2晶体有更多的Li空位,水解的活性得到降低.     

碲锌镉晶体晶格畸变的测定与分析

在高分辨X射线衍射仪上,利用不对称布拉格衍射STD技术与单晶摇摆曲线技术相结合的方法,对碲锌镉单晶材料的晶格畸变进行了分析测定.此方法实现了一次装样,多角度、多次测定晶体的摇摆曲线,从而利用多组实验数据完成多元线性回归方程组的求解,避开了一般应变测定方法中难以确定无应力状态下衍射角的问题.所测定的生长态碲锌镉晶片晶格畸变量为10-3～10-2数量级,该畸变量是碲锌镉晶片存在成份偏析、位错和空位等缺陷以及晶片受到的应力综合作用的结果.     

等离子体增强分子束外延生长ZnO薄膜及光电特性的研究

利用等离子体辅助分子束外延设备(P-MBE)在蓝宝石(Al2O3)衬底上外延生长ZnO薄膜,研究了不同生长温度对结晶质量的影响.随着生长温度的升高,X射线摇摆曲线(XRC)半高宽从0.88°变窄至 0.29°,从原子力显微镜(AFM)图像中发现薄膜中晶粒从20nm左右增大至200nm,室温光致发光(PL)谱中显示了一个近带边的紫外光发射(UVE)和一个与深中心有关的可见光发射.随着生长温度升高,可见光发射逐渐变弱,薄膜的室温载流子浓度由1.06×1019/cm3减少到7.66×1016/cm3,表明在高温下生长的薄膜中锌氧化学计量比趋于平衡,高质量的ZnO薄膜被获得.通过测量变温光谱,证实所有样品在室温下PL谱中紫外发光都来自于自由激子发射;随着生长温度的变化UVE峰位蓝移与晶粒尺寸不同引起的量子限域效应相关.     

离子束刻蚀处理CLBO晶体抛光表面的研究

本文研究了在不同作用时间、不同工件转速、不同入射角度等条件下离子束对CLBO晶体抛光表面的处理效果.用原子力显微镜来观察和比较了CLBO晶体抛光表面处理前后的形貌和粗糙度.试验结果显示,离子束刻蚀的时间并非越长越好;较大的工件转速使晶体表面粗糙度变大;当离子束入射角度在30～60°之间时,处理后晶体表面粗糙度均变小,90°入射时,粗糙度明显增大.试验证明,离子束处理对晶体抛光表面粗糙度Rz值影响较之Ra值更大.     

移动加热器法生长碲锌镉晶体的组分输运与界面形貌研究

移动加热器法(THM)生长碲锌镉晶体时,界面稳定性对晶体生长的质量有很大影响。本文基于多物理场有限元仿真软件Comsol建立了THM生长碲锌镉晶体的数值模拟模型,讨论了Te边界层与组分过冷区之间的关系,对不同生长阶段的物理场、Te边界层与组分过冷区进行仿真研究,最后讨论了微重力对物理场分布的影响,并对比了微重力与正常重力下的生长界面形貌。模拟结果表明,Te边界层与组分过冷区的分布趋势是一致的,在不同生长阶段,流场中次生涡旋的位置会发生移动,从而导致生长界面的形貌随着生长的进行发生变化,同时微重力条件下形成的生长界面形貌最有利于单晶生长。因此,在晶体生长的中前期,对次生涡旋位置的控制和对组分过冷的削弱,是THM生长高质量晶体的有效方案。     

8英寸导电型4H-SiC单晶衬底制备与表征

使用物理气相传输法(PVT)通过扩径技术制备出直径为209 mm的4H-SiC单晶,并通过多线切割、研磨和抛光等一系列加工工艺制备出标准8英寸SiC单晶衬底。使用拉曼光谱仪、高分辨X射线衍射仪、光学显微镜、电阻仪、偏光应力仪、面型检测仪、位错检测仪等设备,对8英寸衬底的晶型、结晶质量、微管、电阻率、应力、面型、位错等进行了详细表征。拉曼光谱表明8英寸SiC衬底100%比例面积为单一4H晶型;衬底(004)面的5点X射线摇摆曲线半峰全宽分布在10.44″~11.52″;平均微管密度为0.04 cm^-2;平均电阻率为0.020 3 Ω·cm。使用偏光应力仪对8英寸SiC衬底内部应力进行检测表明整片应力分布均匀,且未发现应力集中的区域;翘曲度(Warp)为17.318 μm,弯曲度(Bow)为-3.773 μm。全自动位错密度检测仪对高温熔融KOH刻蚀后的8英寸衬底进行全片扫描,平均总位错密度为3 293 cm^-2,其中螺型位错(TSD)密度为81 cm^-2,刃型位错(TED)密度为3 074 cm^-2,基平面位错(BPD)密度为138 cm^-2。结果表明8英寸导电型4H-SiC衬底质量优良,同比行业标准达到行业先进水平。