KTP晶体的溶解度测定及其水热法生长

在溶液填充度f=70;,温度T=400,450,500和550℃的条件下,本实验通过淬冷失重法测定了KTP晶体在K2HPO4+KH2PO4水溶液中的溶解度.结果发现:在温度T≥450℃,K2HPO4和KH2PO4的浓度分别为2 mol/1和0.1 mol/1的条件下,KIP晶体在溶液中有足够大的溶解度和溶解度温度系数.该结果符合水热法生长KTP晶体的要求.并且通过水热法在溶液填充度f=70;,温度T=470～520℃的条件下,以2mol/1 K2HPO4+0.1 mol/1KH2PO4+1;质量分数H2 O2为矿化剂,合成出尺寸为24×14×60 mm3的KTP晶体.     

HgI2晶体溅射Au电极与化学镀Au电极的I-V特性

利用Agilent4155型CVIV测试仪测定了分别采用溅射Au和涂敷氯金酸(AuCl3溶液)作为电极材料时HgI2晶体的I-V特性.测试表明,Au/HgI2和AuCl3/HgI2的欧姆接触特性值b分别为0.89和1.06,HgI2晶体的电阻率为109 Ω·cm.计算接触电阻Rc的结果表明,Au/HgI2与AuCl3/HgI2接触电阻为1.6×107 Ω和4.3×106 Ω;AuCl3/HgI2更容易产生较低的接触电阻,形成良好的欧姆接触.分析认为AuCl3/HgI2接触中电极本质上是氯金酸分解产生Au单质并形成电极.由于电极制备工艺没有显著影响晶体表面质量,使AuCl3/ HgI2具有良好的欧姆接触特性.溅射Au电极在制备工艺中的温度升高和真空度造成晶体表面质量下降,使Au/HgI2欧姆接触特性较差.     

双金属配合物ZCTC在纯水中的溶解及结晶行为研究

本文采用平衡法和电导率法分别对双金属配合物ZCTC在纯水中的溶解度和电离程度进行了研究.结果表明,在18～60℃范围内,ZCTC在纯水中的溶解度为4～8(g/100gH2O),并且与温度基本呈线性关系,溶解度温度系数为0.102(g/(100gH2O℃));在实验浓度范围内,ZCTC在水中大部分电离为Cd2+、Zn2+和SCN-,但电离程度随浓度增大而明显降低,另外,在实验浓度范围内,溶液中不存在单独Zn2+或Cd2+与SCN-形成的配合物或配合离子.在纯水中ZCTC的结晶和稳定性实验表明,ZCTC易从水溶液中析晶,但晶体透明度差,外形不规则;在45℃以下,ZCTC在水中比较稳定,但随着温度的升高,其化学稳定性迅速降低,分解产生相应硫化物沉淀.     

电极材料对碘化汞(α-HgI2)晶体Ⅰ-Ⅴ特性的影响

利用Aligent4155型CVIV测试仪分别对Au/HgI2、AuCl3(Au)/HgI2、C(石墨)/HgI2接触的,Ⅰ-Ⅴ特性进行了测定,对比研究了不同电极材料与α-HgI2晶体所形成的接触特性,并利用热电子发射理论对实验结果进行了分析.结果表明,AuCl3和C均能与HgI2形成良好的欧姆接触,其欧姆特性系数分别为1.0291和0.9380,接触电阻分别为3.0×108Ω和1.0×108Ω;而溅射Au与Hg2接触的欧姆特性较差,欧姆系数约为0.8341,接触电阻为3.5×109Ω.这说明AuCl3,在HgI2表面形成了重掺杂,产生显著的隧道电流,从而形成了较理想的欧姆接触.C(石墨)化学性能稳定,电极制备工艺没有影响晶体表面质量,因此C(石墨)/HgI2接触电阻最小,并具有良好的欧姆特性.而溅射Au过程中由于温度升高引起晶体表面HgI2分子的挥发,造成晶体表面质量下降,导致Au/HgI2接触的欧姆特性变差.     

结构缺陷对HgI2晶体光吸收的影响

为研究HgI2晶体结构缺陷与光吸收的关系,测试了晶体的UV和中红外透过光谱.结果表明,波长约为580 nm时,存在着本征吸收限;波长大于580 nm时,随波长增加,晶体对光的吸收减小,透过率达到45;以上;在1000～2500 nm范围内,UV光谱存在四个明显的光吸收带,对应的入射光能量分别为0.79±0.01 eV,0.72 eV,0.57±0.01 eV 和0.53 eV.中红外透过曲线随波长增加而增大,透过率为39;～68;.通过M/HgI2的I～t曲线,采用简单能级模型进一步确认了生长的HgI2晶体存在0.79±0.01 eV和0.72 eV两个陷阱能级.分析认为,HgI2晶体层间的相对移动形成的结构缺陷造成1572.5 nm(0.79±0.01 eV)和1729.2 nm(0.72 eV)处的吸收,晶体缺碘造成2117.5 nm(0.57±0.01 eV)处的吸收和汞空位造成2305.8 nm(0.53 eV)的吸收.在中红外波段,晶体结构缺陷造成了显著的晶格吸收.严格控制原料的化学计量比有利于减少HgI2晶体的结构缺陷,提高晶体的光学性能.     

HgI2晶体最低生长温度的确定

为确定HgI2晶体的最佳生长温度,根据邻位面生长的台阶动力学,推导出HgI2分子在(001)面扩散激活能ESD约为0.33 eV,进而采用物理气相沉积法的基本理论推算了不同升华温度T1下HgI2晶体生长的最低温度Tmin.结果表明,计算结果与实际晶体生长温度基本一致.该结果为HgI2单晶体、多晶薄膜、单晶薄膜沉积工艺的优化提供了依据.     

HgO-HI-H2O体系中碘化汞(HgI2)结晶形貌研究

通过氧化汞(HgO)在氢碘酸(HI)溶液中反应实验,研究了HgO-HI-H2O生长体系中反应物浓度的变化对最终HgI2结晶形貌的影响.采用岛津UV-2550紫外可见分光光度计分析了反应体系中离子及配合物的种类;采用LEICA-DM2500P偏光显微镜观察了结晶物质的的宏观生长形貌;利用盒计数法定量表征了HgI2结晶物在衬底表面的覆盖度.结果表明,体系中存在[HgI3]-和[HgI4]2-两种配合物;随着生长体系浓度(HgI2析出速率)的变化,HgI2出现了两种结晶形貌.分析认为,高溶质浓度体系容易形成四方形晶粒,生长形貌主要受晶体结构因素影响;低浓度体系容易形成密枝晶,其形貌主要受分子扩散动力学因素控制.     

四价掺杂铌酸锂晶体抗光折变性能研究

我们在同成份铌酸锂晶体中掺入四价离子铪,生长了掺杂浓度分别为2、4、6mol;的掺铪铌酸锂系列晶体.掺铪浓度达到4mol;时,晶体的抗光损伤能力为5×105W/cm2,比同成份纯铌酸锂晶体提高了4个数量级.应用全息法测得掺4、6mol;铪的铌酸锂晶体最大折射率变化为8.7×10-6,与高掺镁(6.5mol;)铌酸锂晶体的类似.晶体的红外吸收谱和紫外-可见光吸收谱也显示,掺杂浓度为4mol;时具有明显的阈值特征.由此可以确定铪离子在铌酸锂晶体中的阈值浓度约为4mol;.     

均匀沉淀水热法微/纳米Sm2O3的合成与表征

以尿素为沉淀剂,采用均匀沉淀水热法,合成了微/纳米Sm2 O3及其前驱体.利用XRD、TG-DTA和扫描电子显微镜(SEM)等表征手段对产物进行测试与分析,确定前驱体的焙烧温度为800℃.考察了反应温度和硝酸钐浓度对微/纳米Sm2O3形貌、尺寸的影响,探讨了Sm2O3及其前驱体的形成过程,提出了不同形貌微/纳米Sm2O3可能的形成机理.结果表明,当反应温度分别为100℃、140℃和170℃时,微/纳米Sm2O3的形貌依次由球状变为树枝状再变为双扇状;当硝酸钐的浓度分别为0.4 mol/L、0.6 mol/L和0.8 mol/L时,球状微/纳米Sm2O3的尺寸依次为1.49 ～3.18 μm、1.32～2.59 μm和0.69～1.41 μm,且随硝酸钐的浓度的增大而减小.     

电极材料对碘化汞（α-HgI2）晶体I-V特性的影响

利用Aligent4155型CVIV测试仪分别对Au／HgI2、AuCl3（Au）／HgI2、C（石墨）／HgI2接触的I-V特性进行了测定,对比研究了不同电极材料与α—HgI2晶体所形成的接触特性,并利用热电子发射理论对实验结果进行了分析。结果表明,AuCl3和C均能与HgI2形成良好的欧姆接触,其欧姆特性系数分别为1．0291和0．9380,接触电阻分别为3．0×10^8Ω和1．0×10^8Ω;而溅射Au与HgI2接触的欧姆特性较差,欧姆系数约为0．8341,接触电阻为3．5×10^9Ω。这说明AuCl3在HgI2表面形成了重掺杂,产生显著的隧道电流,从而形成了较理想的欧姆接触。C（石墨）化学性能稳定,电极制备工艺没有影响晶体表面质量,因此C（石墨）／HgI2接触电阻最小,并具有良好的欧姆特性。而溅射Au过程中由于温度升高引起晶体表面HgI2分子的挥发,造成晶体表面质量下降,导致Au／HgI2接触的欧姆特性变差。