自蔓延高温合成氮化铝晶须形态和生长机理研究(2)

在对自蔓延高温合成方法制得的AIN晶须形态研究的基础上,采用高分辩电镜等技术,对AIN晶须进行了生长机理研究,结果表明,晶须头部的小液滴显示氮化铝晶须可由VLS机制生成.光滑晶须头部的出现、过饱和度与晶须直径的关系、侧面的二次生长、生长台阶的出现,这些都说明VS机制在起作用.虽然在AIN晶须中发现层错和位错,但经过分析认为,它们都不是氮化铝晶须的生长机制.     

自蔓延高温合成氮化铝晶须形态和生长机理研究(1)

采用自蔓延高温合成技术(SHS),在高压氮气中成功地合成了氮化铝晶须,并对它的显微结构进行了研究.研究结果表明,由于制备时的生长条件极不稳定,出现不同形态的晶须形貌,除了细长均匀的氮化铝晶须外,还出现了各种其它不规则形状的产物.过饱和度的不同,产生了枝蔓晶结构.按照VS生长方式,在均衡生长条件下,生长为本征结构的氮化铝晶须.晶须顶端的杂质小液滴,为VLS生长方式创造了条件.通过光学显微镜观察,合成出的氮化铝晶须是透明的.     

碳纳米管的物性与应用

本文在概括碳纳米管的制备及结构的基础上,着重对其物理性质做出了阐述,并对它的应用前景进行了介绍.     

氮化铝晶体的生长惯习面和晶体形态

本文采用氧化铝碳热还原方法制备出了多种形态的氮化铝单晶(晶须).通过透射电子显微镜电子衍射和X射线单晶衍射分析,确定了氮化铝单晶常见的生长惯习面,并分析和讨论了氮化铝晶须形态与氮化铝晶体结构与生长惯习面的关系.具有规则六棱柱锥形的AlN晶须的生长取向为[0001]晶向,而叶片状和四方截面形状的AlN晶须则大多沿〈21-1-3-〉晶向进行生长,细小的薄片状AlN晶须则多以{101-0}面和{101-1}面为生长面.     

表面活性剂溶液中硫化铅纳米结构的可控生长

应用软模板法成功制备了半导体硫化铅树枝状纳米结构。此反应是在非离子表面活性剂Triton X-100存在下进行的,具有条件温和,操作简单等优点。对反应过程中硫化铅各向异性生长的影响因素进行系统的阐述,通过简单地控制反应时间及表面活性剂的加入量就可得到纳米棒、纳米分枝结构以及立方结构。考虑到形貌对半导体性能有重要影响,这一实验结果的取得应具有很高的实际应用价值。     

气相生长氮化铝单晶的新方法

通过在钨坩埚盖开小孔的方法改变氮化铝结晶衬底上的温度场分布,在开孔处形成局部低温区;由于孔的几何尺寸的限制和氮化铝晶体生长的各向异性,开孔处的氮化铝晶体单晶化;随后,开孔处的单晶起籽晶的作用,逐渐长成较大尺寸、较高质量的氮化铝单晶.目前用该方法已经制备出直径大于2mm的氮化铝单晶体.     

氮化铝晶须的形态与生长条件的关系

实验以氮化铝粉料为原料,在高纯氮气气氛下用物理气相法在密闭式和半开式钨坩锅内高温生长出氮化铝晶须;并对氮化铝晶须的结晶形态与生长条件的关系进行了分析和探讨。     

半导体纳米结构的可控生长

应用MBE技术和SK生长模式,通过对研究材料体系的应力分布设计,生长动力学研究和生长工艺优化,实现了In(Ga)As/GaAs,InAlAs/AlGaAs/GaAs和InAs/InAl(Ga)As/InP无缺陷量子点(线)的尺寸、形状、密度和分布有序性的可控生长,这对进一步的器件应用特别重要.讨论了半导体纳米结构的空间有序性分布物理起因和退火的机制.     

升华法生长氮化铝晶体的热场分析

本文使用有限元法模拟氮化铝晶体生长系统的温度场,分析了坩埚的位置、感应线圈的匝间距以及原料与晶体之间的距离对温度场分布的影响.结果表明:坩埚位置主要影响系统中最高温度的位置及温度梯度的大小原料与结晶体之间的距离仅对温度梯度有影响;感应线圈的匝间距则影响加热效率的高低.通过合理优化以上三个条件,可以获得适宜于高品质氮化铝晶体快速制备的理想热场.     

ZnSb2O4纳米正三角形的合成与生长机理讨论

以混合的ZnO粉和金属Sb作为前驱物,通过化学气相沉积方法在Si衬底上合成了ZnSb2O4纳米正三角形.利用场发射扫描电子显微镜、透射电子显微镜以及附带的能谱仪对它们的结构和成分进行了表征.并对ZnSb2O4纳米正三角形的生长机理进行了讨论.     

PVT法AlN单晶生长技术研究进展及其面临挑战

氮化铝(AlN)具有超宽禁带宽度(6.2 eV)、高热导率(340 W/(m·℃))、高击穿场强(11.7 MV/cm)、良好的紫外透过率、高化学和热稳定性等优异性能,是氮化镓基(GaN)高温、高频、高功率电子器件以及高Al组分深紫外光电器件的理想衬底材料。物理气相传输(PVT)法是制备大尺寸高质量AlN单晶最有前途的方法。本文介绍了AlN单晶的晶体结构、基本性质及PVT法生长AlN晶体的原理与生长习性。基于AlN单晶PVT生长策略,综述了自发形核工艺、同质外延工艺及异质外延工艺的研究历程,各生长策略的优缺点及其最新进展。最后对PVT法生长AlN单晶的发展趋势及其面临的挑战进行了简要展望。     

KTi1-xSnxOPO4晶体生长及其物理性质的研究

采用熔盐法生长了一系列磷酸氧钛锡钾单晶体并测定了其晶体结构和相应的物理性质，发现在该类型晶体中随着四价阳离子Sn对Ti的掺杂替代导致晶胞参数增大，铁电相变温度降低和非线性光学特性减弱，同时发现在居里温度附近，一些晶体出现类似快离子导体特性的电导率跃迁。     

AlN单晶生长行为研究

本文采用物理气相传输法对不同衬底温度和温差下制备的氮化铝(AlN)晶体形貌进行研究,研究结果表明AlN晶体生长受到AlN晶面表面能、Al基元平均动能和AlN晶体表面极性的共同影响。当温差为60℃时, AlN晶体(0001)面生长速率小于(10-10)面,AlN以带状形式生长。将该工艺应用于AlN同质生长中,研究结果表明:温差为60℃时AlN晶体(0001)面呈现畴生长模式,该晶体质量最差;温差为35℃时AlN晶体(0001)面呈现台阶流生长模式,该晶体质量最优;温差为20℃时AlN晶体(0001)面呈现台阶簇生长模式,该晶体容易开裂。通过工艺优化最终获得了直径为40 mm AlN单晶衬底,完全满足器件制备需求。     

Growth of AlN single crystalline boules

We have obtained high-quality, crack-free AlN wafers using a convex thermal field inside the growth chamber. Free-standing AlN boules of 15 mm in height and 15 mm in diameter were grown. The carbon concentration was found to be similar in all parts of the boule (∼8×10¹⁸ cm⁻³) while the initial O concentration was higher (∼1×10¹⁹ cm⁻³) and slightly decreased during growth. It was found that O incorporated differently on different crystallographic faces. High resolution XRD showed a continuous improvement in crystal quality as a function of boule length. The full width at half maximum (FWHM) of the double crystal rocking curves decreased from 78 in at the beginning of growth to 13 in at the growth end. To the best of our knowledge, this is the first report on impurity incorporation on different crystallographic facets obtained from the same boule.     

提拉法生长YAG:Er单晶及其发光性能研究

采用提拉法制备了高浓度、大尺寸的YAG:Er单晶,其XRD结果为纯相,说明高浓度Er3+离子掺杂并未对基质晶体结构产生影响.利用吸收光谱确定晶体最强吸收峰位置位于380 nm和523 nm,并在此吸收峰激发下得到YAG:Er晶体发射光谱,其最强发射峰位于1528 nm,最后通过寿命曲线对其荧光衰减性质进行探究.     

狄拉克材料SrMnBi2的单晶制备与物理性质研究

在真空密封的石英管中运用高温助溶剂方法制备出各向异性狄拉克材料SrMnBi2的高品质单晶样品.通过X射线衍射(XRD)、扫描电镜-能量色散X射线光谱仪系统(SEM-EDX)、磁性测量系统(MPMS)和综合物性测量系统(PPMS)等多种测试技术手段综合研究了高品质SrMnBi2单晶样品的晶体结构、化学组成、电学和磁性等性质.结果表明:狄拉克材料SrMnBi2在晶体结构上是一个典型的层状结构化合物,物理性质上是一个反铁磁(TN=290K)金属,具有狄拉克材料的典型特征.     

狄拉克材料BaMnBi2的单晶制备和物理性质研究

在本工作中,我们成功制备了层状过渡金属磷族化合物BaMnBi2单晶样品,并研究了该化合物的磁学性质和电学输运性质.准二维化合物BaMnBi2具有四方晶体结构,主要包含有两个Bi四方格子层和一个共边的MnBi4四面体层.磁化率显示BaMnBi2在TN ＝288 K以下发生反铁磁相变,并表现出很强的磁各向异性.在反铁磁相变温度TN 以上,磁化率随温度呈线性关系,暗示体系在顺磁态具有很强的反铁磁关联.电阻率随温度变化曲线和在磁场下电阻率随角度的变化曲线都表明BaMnBi2具有准二维的电子结构.磁场导致的金属-绝缘体转变和低温下大的非饱和线性磁阻,与Bi四方格子层存在狄拉克费米子是一致的.     

狄拉克材料CaMnBi2的单晶制备与物理性质研究

采用高温助溶剂方法制备出各向异性狄拉克材料CaMnBi2的高质量大尺寸单晶样品.综合运用X射线衍射(XRD)、扫描电镜-能量色散X射线光谱仪系统(SEM-EDX)、综合物性测量系统(PPMS)等测试手段对CaMnBi2高质量单晶样品的晶体结构、化学成分、电学、磁学和热学性质进行了系统的研究.结果表明:CaMnBi2的晶体结构是由MnBi(1)四面体层、Ca原子层以及Bi(2)四方格子层构成,它们按照MnBi(1)-Ca-Bi (2)-Ca-MnBi(1)的顺序沿c轴方向堆垛形成“三明治”型层状结构;这些不同的结构层对物理性质有不同的作用,其中Bi(2)四方格子层对电输运性质和狄拉克电子起主要作用,而MnBi(1)层中Mn2+对磁学性质的起着决定作用.这两个功能层的共同作用下该材料具有层状准二维电子系统的典型特征,并且表现出金属反铁磁(TN=270 K)行为.     

AlN含量对SiC基复相陶瓷性能的影响

以MgO-CeO2为烧结助剂,采用热压烧结工艺在1850℃下制备了SiC基复相陶瓷.研究了不同AlN含量对复相陶瓷致密性与导热性能的影响.结果表明:不添加AlN时,试样致密性最差,气孔率和体积密度分别为4.71;和2.43 g/cm3.AlN含量升高至5wt;时,试样致密性有所提高.AlN含量进一步升高至10wt;～20wt;,试样完全致密,气孔率和体积密度分别保持在0.20;和3.31 g/cm3.在AlN含量为10wt;时,样品具有最高的热导率51.62 W·m-1·K-1,同时弯曲强度和断裂韧性达到顶点,分别为731.3 MPa和7.3 MPa·m1/2.