高温溶液中ZnO的析晶行为与晶体生长研究

采用MoO3、V2O5和PbF2为助熔剂,在坩埚下降法生长炉中研究了ZnO的析晶行为和晶体生长.结果表明,对于M0O3-ZnO高温溶液体系,下降或降温过程中首先析出ZnO,但随着温度继续下降,析出了ZnMoO4晶体;对于V2O5-ZnO体系,通气速率为1.5 L/min时底部出现5mm厚的绿色ZnO多晶,无法获得单晶;对于PbF2-ZnO体系,自发成核获得了10 mm × 10 mm×0.7 mm的ZnO晶体薄片,在2 L/rain通气速率下诱导成核生长出φ25mm×5 mm的ZnO单晶.     

常压混合碱液条件下ZnO单晶生长习性的研究

采用常压混合碱液法,以NaOH、LiOH和H2O的混合碱液作助熔剂,重复生长了无色透明的六方片状、六方柱状和带六方双锥的完整单晶.经X射线衍射确认所生长的晶体均为六方纤锌矿型ZnO.实验表明,生长体系中NaOH与LiOH的物质的量比及ZnO的物质的量分数都对晶体的形貌有明显影响.NaOH与LiOH物质的量比为10:1、ZnO物质的量分数为0.077时,获得ZnO晶体的尺寸、透明度为最佳.     

熔体分层对BaBiBO4晶体生长的影响

研究在用助熔剂法生长BaBiBO4晶体的过程中,熔体分层对晶体生长的影响.以Li2Mo3O10作为助熔剂,采用自发成核和顶部籽晶两种方法来生长晶体.对于这两种方法得到的晶体,用X射线粉末衍射及拉曼光谱进行了表征,结果显示,在晶体生长过程中,由于熔体分层,导致通过自发成核和顶部籽晶分别得到BaMoO4多晶和LiBaB9O15单晶两种不同的物相.     

BaBPO5晶体的生长研究

本文采用顶部籽晶高温溶液法,以BPO4-NaF为助熔剂,生长了BaBPO5单晶.生长参数:液面以下温度梯度为1.5℃/cm,液面上温度梯度为10℃/cm,晶体旋转速度30r/min,降温速率0.5-1℃/d,可获得尺寸为30mm×20mm×15mm的BaBPO5单晶.测定了所获单晶及其挥发物的X射线粉末衍射图谱,讨论了助熔剂对BaBPO5晶体生长的影响和该晶体的物化性能.     

Na助熔剂法生长氮化镓晶体的研究进展

以高质量GaN单晶基片作为衬底实现GaN的同质外延生长,是获得GaN半导体器件优异性能的基础.高质量GaN单晶基片的缺乏已成为国际范围制约GaN器件发展的瓶颈.在GaN体单晶的几种生长方法中,由于Na助熔剂法的生长条件相对温和且成本相对较低,近年来发展较快.本文从Na助熔剂法的原理、生长工艺、助熔剂种类以及得到晶体尺寸和质量等几方面进行了综述,分析了目前Na助熔剂法生长GaN单晶中的技术问题并提出了进一步研究的一些建议.     

非线性光学材料NaBa4Al2B8O18Cl3的固相合成与晶体生长

本文采用高温固相反应法在800℃合成了NaBa4Al2B8O18Cl3多晶粉末,探索了生长NaBa4Al2B8O18Cl3晶体的助熔剂,采用顶部籽晶技术分别以NaF和LiCl作助熔剂成功生长出NaBa4Al2B8O18Cl3透明晶体,晶体最大尺寸为22mm×22mm×15mm.粉末倍频测试测得NaBa4Al2B8O18Cl3晶体的粉末倍频强度为KDP的0.5～1.0倍.     

硼酸钾锶晶体的高温溶液法生长研究

以摩尔比为3∶1的NaF和H3 BO3为复合助熔剂,采用高温溶液法生长出了尺寸达7×4 ×3 mm3的较透明的KSr4B3O9单晶,并探讨了生长KSr4B3O9晶体助熔剂体系的选择.该晶体属正交晶系,空间群为Ama2,晶胞参数为:a=109.87(2) nm,b =119.48(2) nm,c =68.865(2) nm.该晶体结构是由KO10基团,SrOx(x=8,9)基团和独立的BO3三角形相互连接构成的三维网络结构;UV-Vis-NIR漫反射光谱说明KSr4B3O9化合物在紫外区230 nm左右才表现为全吸收;粉末倍频测试结果表明该化合物总的倍频效应与KH2PO4 (KDP)相当.     

基于钠助熔剂法的GaN单晶生长研究进展

宽禁带氮化镓(GaN)材料以其独特的性质和应用前景成为国内外研究的热点,高质量GaN单晶衬底的制备是获得性能优异的光电子器件和功率器件的基础。钠助熔剂法生长条件温和,易获得高质量、大尺寸的GaN单晶,是一种具有广阔商业化前景的GaN单晶生长方法。钠助熔剂法自20世纪90年代末期被发明以来,经过20多年的发展,钠助熔剂法生长的晶体在尺寸与质量上都取得了长足的进步。本文从晶体生长原理和关键工艺(籽晶选择、温度梯度以及添加剂)等方面综述了钠助熔剂法生长GaN单晶研究进展,并对其面临的挑战和未来发展趋势进行了展望。     

紫外倍频新晶体K2Al2B2O7的合成与生长

本文以高温固相反应合成了K2Al2B2O7(KABO);以自发成核的方法探索了KABO晶体生长的助熔剂体系,NaF为KABO晶体生长的最适宜助熔剂体系,适宜配比为KABO∶NaF=1∶2,讨论了籽晶方向对晶体生长的影响,[110]方向是KABO晶体生长的最佳籽晶方向;运用顶部籽晶生长技术以NaF为助熔剂成功生长出尺寸达50mm×20mm×17mm,重30g的高光学质量透明单晶.     

具有倍频效应的硼酸盐Pb2 [B5O9]Br化合物的合成、晶体生长及其性质研究

利用高温固相反应法合成出Pb2 [B5O9]Br硼酸盐粉末.采用PbO-NaF做复合助熔剂,利用顶部籽晶法获得了3 mm ×3 mm ×1.5 mm的透明单晶,X射线粉末衍射数据显示,该晶体属正交晶系,Pnn2空间群,晶胞参数为a=1.1524(1) nm, b=1.1431(1) nm, c=0.65399(3) nm. 红外光谱测量证实晶体结构中含有BO3-3和BO5-4基团.反射光谱表明Pb2 [B5O9]Br的紫外吸收边在250 nm左右.Pb2 [B5O9]Br粉末倍频效应(SHG)测试表明该化合物具有非线性光学效应,信号强度约等同于β-BaB2O4.     

同质外延生长ZnO单晶结构及光电性能的研究

本文报道了同质外延生长氧化锌(ZnO)单晶在高温氧气气氛退火前后的结构及光电特性.利用化学气相输运(CVT)法生长了红棕色的ZnO单晶,且进行高温氧气气氛退火处理后的ZnO单晶呈现无色透明状.通过X射线衍射仪(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、能谱仪(EDS)和拉曼(Raman)光谱测试分析了高温氧气气氛退火前后的...     

ZnWO4单晶衬底上ZnO薄膜的晶核发育与形貌分析

ZnWO4单晶的a晶面与氧化锌c晶面晶格匹配很好,是制备氧化锌薄膜的优良衬底.本文采用溶胶-凝胶法在ZnWO4单晶衬底上制备出透明的ZnO薄膜.通过光学显微镜对薄膜晶核发育过程和形貌进行了详细的分析.实验结果表明:在结晶刚开始,系统将经历成核--长大的过程,随着生长过程的进行,在主晶轴上(一次轴)上又长出二次轴、三次轴等等,最后逐渐形成树枝状晶核.由于ZnO晶核是在非平衡条件下生长的,故在晶核发育过程中又出现了三种不同的生长形态--成核生长、枝晶生长和分形生长.     

氧化锌晶体生长基元模拟

本文利用Hyperchem分子模拟软件对氧化锌晶体生长基元Zn(OH)42-进行了系统的模拟.通过模拟分析生长基元的结合方式,提出了生长基元的结合规律.结果表明:Zn原子数(生长基元)与共用O原子数(O桥)的比例越大所形成的络合物越稳定;当分子中Zn原子和共用O原子比例一定时,羟基数目越少则越稳定.并且通过计算机模拟生长基元直线状结合情况解释了单晶ZnO纳米线状或纳米棒状的结构很难在实验中获得的原因.     

MgAl2O4:Cr3+单晶光纤生长与荧光温度特性研究

采用激光加热基座法制备了0.5at;Cr3+掺杂镁铝尖晶石单晶光纤.通过XRD、荧光光谱、荧光寿命测试对所制备的单晶光纤的晶相、荧光温度特性进行了实验研究,结果表明所制备的MgAl2O4:Cr3+单晶光纤的主晶相为MgAl2O4晶相,镁铝尖晶石晶相结构并没有因Cr3+掺入而发生改变,在405nmLED激发下,随着温度升高MgAl2O4:Cr3+单晶光纤荧光强度下降,尤其是2E→4A2能级跃迁产生的荧光强度下降明显,同时随着温度的升高,MgAl2O4:Cr3+单晶光纤的荧光寿命随温度单调下降,系统荧光寿命从室温293K的7.74ms下降到723K的0.5ms左右.由于其相对较长的荧光寿命,MgAl2O4:Cr3+单晶光纤非常适合作为荧光温度敏感材料应用于荧光寿命型光纤温度传感器.     

氧分压对化学气相沉积法合成ZnO纳米结构形貌的影响

本文利用化学气相沉积(CVD)法在镀有Au(10 nm)膜的单晶Si(100)上制备了ZnO薄膜,并研究了不同的氧分压对ZnO形貌的影响.借助扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)和透射电子显微镜(TEM)对样品的形貌、结晶质量和晶体生长取向进行了表征.结果表明:当O2分压较小的时候,O2只能与Zn团簇的某些界面发生反应并逐渐结晶生成层状的ZnO微米团簇.当 O2分压较大的时候,ZnO通过二次生长形成由微米柱阵列和表面无序纳米线构成的分层复合结构,并且表面纳米线的密度随着氧分压的增加而增加.高分辨透射电镜(HRTEM)和选取电子衍射(SAED)分析表明,单根纳米线是沿[001]方向生长的ZnO单晶.     

Crystal growth of KTiOPO4 isomorphs from tungstate and molybdate fluxes

Large inclusion-free crystal of KTiOPO₄, RbTiOPO₄, KTiOAsO₄ and RbTiOAsO₄ have been grown from the tungstate and molybdate fluxes. In this paper, we report the typical growth parameters, the solubilities, and the heats of solution (δH_sol) for these crystals, and briefly comment on their optical quality. In addition to being nonvolatile and of low viscosity, the tungstate and the molybdate fluxes also have significantly faster dissolution kinetics than the pure phosphate or arsenate self-flux. This makes them especially versatile for the exploratory crystal growth of the KTP isomorphs and their solid solutions. Using these fluxes, single crystal boules of up to 2.5×3×5 cm³ have been grown from a 250 ml melt. We have also observed a modification in the crystal growth habit, which in the case of KTiOAsO₄, results in the formation of stable, singular {111} faces.     

声表面波用压电晶体的新进展

报道了我们在Li2B4O7、Sr3Ga2Ge4O14、LiNbO3、LiTaO3等声表面波用压电晶体材料方面的最新研究进展.采用改进型坩埚下降法成功生长了直径3～4英寸的Li2B4O7晶体,并实现了批量生产.作为硅酸镓镧系列新型压电晶体之一,Sr3Ga2Ge4O14晶体具有最大的压电系数.报道了直径2英寸Sr3Ga2Ge4O14晶体的生长结果,测试了该晶体的压电性能.在CO2(90;)、H2(10;)混合气氛中,分别在700℃和450℃下对LN和LT晶片进行化学还原处理,成功制备了3英寸LN和LT低静电黑片,不仅减少了器件制作工序,而且使成品率提高了5～8百分点.此外,在密封坩埚中生长了低静电LiNbO3晶体,观察到一些新的现象.     

氧化锌单晶的水热生长与结晶习性

本文应用水热生长法,采用双温区高压反应釜,黄金内衬(φ35mm ×2mm),碱性溶液矿化剂,生长出了毫米级的透明氧化锌单晶,最大单晶可达2mm ×3mm ×6mm.所生长氧化锌晶体为纤锌矿型的六方晶体,晶体呈上部锥形的六棱柱体,{10(1-)1}、{10(1-)0}和{000(1-)}面有较大的显露平面.本文中从温差和填充度方面研究了实验条件对ZnO晶体的生长及其形貌的影响,使用黄金内衬前后的结果表明,用贵金属内衬可以有效阻止釜内壁杂质的进入,使晶体完整透明.     

纳米晶粒取向连生与枝蔓晶的形成

本文研究了在水热条件下ZnO、BaTiO3、La2/3TiO3和Fe2O3纳米晶粒的取向连生和枝蔓晶的形成.用负离子配位多面体生长基元理论模型讨论了纳米晶粒的取向连生和晶粒相连的枝蔓晶,其枝蔓晶的形成与通常枝蔓晶的形成机理是一致的,都是沿着晶体中负离子配位多面体相互联结的稳定方向,为晶体生长速率最快方向,其分布的对称性与晶体结构的对称性是对应一致的.     

Growth of ZnO single crystals by an induced nucleation from a high temperature solution of the ZnO‐PbF2 system

To grow ZnO single crystals from a high temperature solution of the ZnO‐PbF₂ system, a gas cooling system was assembled at the bottom of the crucible to induce nucleation in the initial growth stage. The growth experiments were carried out in a homemade vertical Bridgman furnace and Pt crucible of 28 mm in diameter was used. The furnace temperature was set to 1100°C and the flow rate of the oxygen gas was optimized as 3.0 l/min. ZnO crystal up to 5∼8mm in the thickness was obtained with the lowering rate of 0.3 mm/h. XRD patterns showed that the as‐grown crystal was pure ZnO Wurtzite phase. The impurity ions were analyzed by the glow discharge mass spectroscopy (GDMS) as 390.0 ppm and 40.0 ppm for Pb²⁺ and F^‐, respectively. (© 2007 WILEY‐VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim)