Ti/Au复合电极在CdZnTe(111)B面上的表面结构与性能研究

近年来,碲锌镉(CdZnTe)材料制成的探测器已经成为研究热点,适当的接触特性已经成为提高探测器性能的关键问题。本文主要探讨了弱n型CdZnTe晶体(111)B面Ti/Au复合电极的欧姆接触性能,采用两步沉积工艺制备Ti/Au复合电极。通过AFM、FIB/TEM、XPS、I-V等测试方法研究了电极与CdZnTe的界面结构、化学成分和电学性能。结果表明,Ti过渡层的引入可以减轻和改善晶片抛光过程中形成的损伤层,增加了电极与晶体之间的欧姆特性。相比于CdZnTe (111)B面上的Cr/Au复合电极,Ti/Au复合电极的粗糙度更低、接触界面更平整,晶格失配层厚度也更低。Ti中间层促进了金/半界面的互扩散现象, 有利于增加黏附性和降低肖特基势垒,并且在Ti/Au复合电极与CdZnTe接触的界面上没有观察到氧元素的存在。I-V测试表明Ti/Au复合电极具有更加良好的欧姆特性和更低的肖特基势垒。     

纳米软磁粉体烧结过程中的晶粒生长动力学研究进展

本文综述了纳米软磁粉体的烧结过程, 并与传统材料烧结过程进行了对比,分析了烧结过程中晶体表面扩散、晶界迁移机理, 分别从晶粒生长与微孔大小、界面扩散、致密化速率以及烧结温度等关系,总结了烧结过程中形成的动力学模型. 最后通过对这些模型的描述, 提出了作者的研究方向, 并对其发展态势进行了展望.     

[001]c极化0.93Pb(Zn1/3Nb2/3)O3-0.07PbTiO3单晶中声表面波传播特性

利用室温下弛豫铁电单晶0.93Pb(Zn1/3Nb2/3)O3-0.07PbTiO3的材料参数,计算了[001]c极化PZN-7; PT晶体中的声表面波传播特性.结果表明,[001]c极化0.93Pb(Zn1/3Nb2/3) O3-0.07PbTiO3单晶具有明显优于传统压电材料的声表面波特性.0.93Pb(Zn1/3Nb2/3) O3-0.07PbTiO3单晶的声表面波特性随着传播方向发生明显的变化.综合考虑晶体的三种声表面波特性,发现Y切型晶体的综合声表面波性能最好,声表面波机电耦合系数k2值较大,能流角和声表面波自由表面相速度值较小,有望应用于下一代低频声表面波设备中.     

蓝宝石晶体的生长方向研究

本实验采用提拉法,在中频感应加热单晶炉内,进行了不同生长方向蓝宝石晶体的生长工作,分别取[11-20]和[0001]生长的晶体c面(0001)的晶片.通过应力仪、显微观测和X射线衍射等方式对晶片的位错密度等微观缺陷以及晶体结构进行了检测.实验表明:不同的生长方向生长得到的蓝宝石晶体的质量存在一定的差别,一般情况下,[11-20]方向生长的蓝宝石晶体质量优于[0001]方向生长的晶体.     

提拉法Ti:LiAlO2晶体的生长、缺陷及N2退火研究

本文采用提拉法成功地生长了钛掺杂浓度为0.1%原子分数的LiAlO2单晶体,借助光学显微镜,结合化学腐蚀法,对Ti:LiAlO2晶体(100)面空气退火前后的缺陷特征进行了研究,用AFM观测了(100)面晶片在不同温度下流动N2气氛退火过的表面形貌。结果表明:Ti:LiAlO2晶体(100)面的位错腐蚀坑是底面为平行四边形的锥形坑,位错密度约为5.0×104cm-2,900℃空气退火后晶片表面的位错腐蚀坑变大;N2退火能显著影响晶片的表面形貌,当退火温度为900℃时,晶片的均方根粗糙度(RMS)达到最低值。     

沿[1 ■00]方向升华法生长6H-SiC单晶

本文采用升华法沿着垂直于c轴方向的[1 ■00]方向生长6H-SiC单晶。利用光学显微镜对晶体表面及腐蚀后的晶片进行观察,发现沿[1 ■00]方向生长出的单晶与传统方法沿[0001]方向生长单晶有很多的不同之处,多型对于籽晶的继承性非常强,但是在生长过程中多型夹杂不会发生,该方法生长的晶体中没有发现螺位错(微管)缺陷。     

沿[1-100]方向升华法生长6H-SiC单晶

本文采用升华法沿着垂直于c轴方向的[1-100]方向生长6H-SiC单晶.利用光学显微镜对晶体表面及腐蚀后的晶片进行观察,发现沿[1-100]方向生长出的单晶与传统方法沿[0001]方向生长单晶有很多的不同之处,多型对于籽晶的继承性非常强,但是在生长过程中多型夹杂不会发生,该方法生长的晶体中没有发现螺位错(微管)缺陷.     

Cu-32Mn-8Ti预合金粉末与金刚石颗粒的界面反应

采用自制Cu-32Mn-8Ti预合金粉末为粘合剂,在低真空钎焊条件下制备了金刚石复合材料.利用扫描电镜、能谱仪、X射线衍射仪等研究预合金粉末与金刚石颗粒界面反应.结果表明,在试验条件下,胎体中的Ti原子向金刚石表面扩散,形成约为3～5μm的扩散层,并与金刚石颗粒表面的C发生化学反应生成TiC,呈非连续层片状分布于金刚石颗粒表面,实现了金刚石颗粒与金属的化学键结合.     

钽酸锂晶体高温富锂扩散工艺的研究

为了采用扩散法制备大厚度近化学计量比钽酸锂(nSLT)晶体,本文从富锂多晶料配比及合成工艺、极化工艺和扩散条件等方面对钽酸锂晶体高温富锂扩散工艺进行了研究,对处理后晶片组分、畴反转电压和光学均匀性进行了表征,研究了扩散条件对晶体组分的影响.结果表明,富锂多晶料锂钽为60/40时较佳,多次使用对所制备晶片组分、畴反转电压和光学质量无明显影响.在研究基础上,制备了系列nSLT晶片,晶片厚度最大为3.2 mm,其组分达到化学计量比且组分均匀,矫顽场约为152 V/mm,晶体光学质量满足实用需求.     

沿[001]c方向极化PZN-xPT单晶的声表面波性能

利用半波解法对三方相、四方相及准同型相界附近,沿[001]c方向极化(1-x)Pb(Zn1/3Nb2/3)O3-xPbTiO3晶体的声表面波传播特性进行了对比研究.结果表明,位于准同型相界附近的0.92Pb(Zn1/3 Nb2/3)O3-0.08PbTiO3晶体的声表面波性能明显优于三方相0.955Pb(Zn1/3Nb2/3)O3-0.045PbTiO3和四方相0.88Pb(Zn1/3Nb2/3)O3-0.12PbTiO3晶体.具有复杂工程畴结构的0.92Pb(Zn1/3Nb2/3)O3-0.08PbTiO3晶体声表面波机电耦合系数显著高于四方相晶体.同时0.92Pb(Zn1/3 Nb2/3)O3-0.08PbTiO3晶体具有相对较小的声表面波相速度和能流角.因此,该晶体适合制作机电性能优越的声表面波器件.     

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.     

[Li]/[Nb]比对Ce:LiNbO3晶体结构及光折变性能的影响

在铌酸锂(LiNbO3,LN)中掺入摩尔分数为0.1;的CeO2,以提拉法从不同[Li]/[Nb]摩尔比([Li]/[Nb]=0.750,0.850,0.946,1.100)的熔体中生长出了Ce:LN晶体.测试了晶体的晶格常数、红外光谱和居里温度.结果表明:随着[Li]/[Nb]比的增加,晶体仍为三方的LN晶体,且晶格常数和晶胞体积没有发生大的变化,v(OH-)振动峰的位置依次向长波方向移动,居里温度依次增加,结构缺陷减少.由于Ce和[Li]/[Nb]比的协同作用,[Li]/[Nb]比为1.100的Ce:LN晶体已接近化学计量比,[Li]/[Nb]比为0.850的Ce:LN晶体的居里温度近似等于纯LN晶体.利用二波耦合光路测试了晶体的衍射效率、写入时间和擦除时间,计算了晶体的光折变灵敏度及动态范围.测试了晶体的抗光致散射能力,结果表明:[Li]/[Nb]比越高的Ce:LN晶体的光折变性能越好.并分析了不同[Li]/[Nb]比Ce:LN晶体光折变性能增强的机理.     

微米及纳米WC-Co基BDD污水处理电极的制备研究

硼掺杂金刚石(BDD)是高级氧化法污水处理领域的一种电极材料，其衬底材料的选择是电极涂层制备的核心问题之一，良好的衬底材料可提高膜基结合力，从而延长电极的使用寿命。本文提出以热膨胀系数较小的WC-Co为衬底，采用热丝化学气相沉积(HFCVD)法制备微米、纳米两种表面形貌的BDD电极，并利用场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)、拉曼光谱、X射线光电子能谱(XPS)、循环伏安法对两种电极的物理性能、表面状态及电化学性能进行表征，研究结果表明：在沉积速率方面，微米薄膜是纳米薄膜的1.5倍，但纳米薄膜具有更小的残余应力，仅为-0.6 GPa;两种电极在0.5 mol/L的H₂SO₄溶液中均展现较宽的电化学窗口(约为3.7～3.9 V)和极小的背景电流，在K₃[Fe(CN)₆]氧化还原系统中表现出良好的准可逆特性，这些特性均与常规Si、Nb、Ti基BDD电极相似。在此基础上，本文对两种电极开展了苯酚模拟废水处理和加速寿命试验(ALT),结果显示：相同参数下，纳米电极在ALT中使用寿命约为423 h,明显优于微...     

平面发射极与绒面发射极银-硅接触的对比研究

比较了平面发射极与绒面发射极表面通过丝网印刷烧结形成的银-硅接触.通过TLM测试发现,平面发射极与绒面发射极的银-硅接触电阻率平均值分别为4.4 mΩ·cm2和1.1 mΩ·cm2,平面发射极银-硅接触电阻率比绒面的高很多.绒面具有更大的相对表面积是一个较为直观的原因.通过SEM观察发射极剖面,发现金字塔顶部区域的掺杂较重,结深从顶峰到谷底沿着金字塔的[111]晶面逐渐减小;通过SEM观察银电极与硅表面的接触界面,总结分析银-硅接触的电流传输机制.然后将银电极块从硅表面剥离,用SEM和EDS观察露出的发射极表面,发现银结晶沉积体在平面上的分布很不均匀而在绒面上的分布较为均匀,密度也大很多,并且银结晶沉积体在掺杂较重的金字塔顶部密度更大.根据电流的传输机制分析得出,银结晶沉积体分布的这种差异性导致了平面发射极银-硅接触电阻率比绒面的高.     

坩埚下降法生长弛豫铁电晶体PIMNT的单晶性表征

采用固相合成法制备PIMNT多晶料,通过垂直坩埚下降法生长出大尺寸PIMNT晶体;从晶体原坯不同部位切取系列晶片,应用X射线衍射旋转定向测试法,获得这些晶片的常规扫描图和蝴蝶图,从而对PIMNT晶体的单晶性做出分析表征.X射线粉末衍射分析表明PIMNT晶体为钙钛矿结构,系列晶片的常规扫描图显示整个晶体轴向自下至上均呈[111]结晶学方向,其蝴蝶图所示晶体的取向分散度为1.2°～1.5°,这些结果证实了所生长PIMNT晶体的单晶性.     

新型弛豫铁电晶体PIN-PT的单晶生长与性能表征

按照0.65Pb(In1/2Nb1/2)03-0.35PbTiO3的计量组成,应用高温固相分步合成方法制备出钙钛矿相PIN-PT多晶料,采用熔体坩埚下降法生长出尺寸φ20 mm × 50 mm的PIN-PT晶体毛坯.采用XRD、DTA/TG对PIN-PT晶体的结晶物相与热学性能进行了分析表征,测试了(111)取向PIN-PT晶片样品的介电温谱、压电常数和电滞回线.结果表明所生长晶体毛坯呈现具有显著特征的结晶相分布,即晶体毛坯中间部分为钙钛矿相而外围部分出现焦绿石相,且钙钛矿相晶体呈现沿晶体毛坯轴向逐渐发育生长趋势;取自晶体毛坯中上部的晶片基本为四方相,其(111)取向晶片的压电常数d33 ～415 pC/N,机电耦合系数k33～37.5;,室温介电常数ε～3095,介电损耗ta硒～1.0;,居里温度达266℃,矫顽电场Ee～11.04 kV/cm,剩余极化Pr～ 21.07 μC/cm2.     

铜锡钛合金钎焊金刚石及立方氮化硼磨粒界面特征分析

采用一种铜基合金(Cu-Sn-Ti)作为活性钎料,在高真空炉中钎焊连接金刚石、立方氮化硼与45#钢基体,将其牢固钎焊在基体表面.通过扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)和X射线衍射仪进一步研究活性元素Ti在Cu基合金与金刚石及立方氮化硼结合界面的扩散现象.结果表明:活性元素Ti向金刚石、立方氮化硼表面发生偏聚,生成TiC、TiN、TiB和TiB2;活性元素Ti在向金刚石和立方氮化硼磨粒的扩散存在一定的差异性;铜基合金和钢基体的结合界面发生元素扩散生成铁钛金属间化合物.     

失配性质对面心立方外延晶体失配位错结构及其形核机制的影响

运用三维分子动力学方法模拟了外延铝薄膜晶体中失配位错的形成过程.结果显示:失配度为fx=4;时,位错是通过薄膜表层原子的相对滑移来形核,形成一个伯格斯矢量为1/2[10 1]的刃型位错,该位错形成后会迅速向界面滑移,并稳定在离界面1～2个原子层上不动,同时在薄膜表面留下一个台阶.而失配度为fx=-4;时,位错形核是通过挤出一个四面体构型的原子团开始,形成一个伯格斯矢量为1/2[110]的刃型位错,该位错只能平行于界面滑移,位错稳定后离界面的距离比正失配度时的距离和热力学临界厚度都要大.     

提拉法生长镓酸锂晶体及缺陷研究

研究了提拉法生长的镓酸锂单晶的生长习性和结晶质量.晶体表面呈乳白色且表面粗糙.通过光学显微镜、四晶X射线衍射、透射光谱和电感耦合等离子体发射光谱对样品进行了表征,结果表明,在(001)面的抛光样品上存在三种缺陷: [110]和[-110]方向的十字线、[010]方向排列的气泡包裹物以及平行于(010)面的界面,界面的产生起因于(010)晶面的滑移;晶体的结晶质量从顶部到底部逐渐下降,这是由于在生长过程中氧化锂的挥发导致熔体成分偏离化学计量比造成的.     

PbFCl闪烁晶体中十字状缺陷的成因分析

坩埚下降法生长的PbFCl晶体中的十字状缺陷对晶体的透光性能有较大影响.用电子背散射衍射测量了十字状缺陷的结晶学方位,并用X射线粉晶衍射、热重-差热分析、扫描电镜以及选区电子衍射对含十字状缺陷和不含十字状缺陷的晶体的结构和成分进行了对比研究.结果表明,十字状缺陷两臂分别平行于[110]和[110]方向,含十字状缺陷的晶体中存在纳米Pb颗粒.据此提出一种十字状缺陷成因的假说,认为PbCl2原料受热分解产生的Pb颗粒在PbFCl晶体中产生应力点,十字状缺陷是应力作用下沿[110]方向和[110]方向形成的微小开裂.