锗单晶切割工艺研究

多线切割机是一种将晶棒切割成晶片的设备,近年来得到大规模使用,其切割原理为利用高速运动的切割钢线将砂浆带入切割区,砂浆中的坚硬颗粒（主要为SiC）与晶棒进行磨削,进而起到切割作用。根据锗材料的特殊性,通过改变工艺参数（主轴平均转速,砂浆流量,砂浆供给方式等）与硅材料成熟切割工艺进行对比实验,进而稳定锗材料的切割工艺。     

辐射探测器用高纯锗单晶技术研究

高纯锗单晶可以用作制备X射线辐射探测器。介绍了锗辐射探测器的研究现状与结构,论述了辐射探测器对高纯锗单晶的净杂质浓度、位错方面的要求。介绍了目前高纯锗生长主要的提纯方法和单晶生长方法,论述了以上这两种方法的主要技术特点。     

锗单晶材料的发展现状

锗因其资源稀缺、优异的光学和物理性能,广泛应用于光纤系统、红外光学系统、电子和太阳能应用、探测器等高科技领域,是战略性产业所需的重要功能材料和结构材料.简单介绍了目前国内锗单晶生长的两种主要方法:直拉法(Czochralski,CZ)和垂直梯度凝固法(vertical gradient freeze,VGF).对国内和...     

锗单晶的位错研究

采用金相分析方法研究了锗单晶的位错,腐蚀试剂的选择对位错的显示有较大影响。实验表明,铁氰化钾腐蚀液能清晰地显示出锗单晶的位错,其位错腐蚀坑的形状是三角形,经过计算,锗单晶的位错密度大约为11 339根/cm2。     

双段式加热锗单晶生长设备的结构设计

锗单晶和锗单晶片是重要的半导体材料,锗单晶的生长广泛采用的是CZ(直拉)法,其主要结构包括底座及立柱装置、下传动装置、主炉室、插板阀、副炉室、籽晶提升旋转机构、液压驱动装置、真空系统、充气系统及水冷系统等。     

悬浮区熔法生长锗单晶

采用悬浮区熔工艺,生长出了最大直径(等径部分)22 mm的<100>晶向锗单晶,单晶等径长度20 mm,总长度80 mm。为减小锗单晶生长中的重力作用,并提高温度梯度以增强结晶趋动力,特别设计了锗单晶生长用的加热线圈,包括设计线圈的内径为18 mm,线圈的下表面设计为0°的平角,上表面设计成9°的锥形等。改进后的加热线圈有效地减小了熔体的质量,消除了熔体因重力作用而引起的下坠及因下坠而在上界面形成的无法熔化的腰带。实验表明,锗单晶生长对功率变化非常敏感,生长过程中极易引入位错,但在有大量位错的情况下,晶棱能依然保持完好。     

基于SPH法微切削单晶锗动态过程模拟研究

单晶锗飞切加工时,观察切屑形成较为困难.针对该问题,文中采用了一种无网格仿真方法(SPH法),通过建立单晶锗(111)晶面微切削仿真模型,研究塑性去除时,切削深度、切削速度对切削力及切屑形成的影响.结果表明,在切削速度为4μm·μs-1,切削深度分别为0.5μm、1μm、2μm、5μm时,切向力及法向力都出现逐渐增大然...     

空间太阳能电池用超薄锗单晶片的清洗技术

由于锗在常温时即不与浓碱发生反应,也不与单一的强酸反应[1],因此其清洗机理与硅、砷化镓等材料相差较大[2,3].在大量实验的基础上,阐述了锗单晶抛光片的清洗机理.通过对锗抛光片表面有机物和颗粒的去除技术研究,建立了超薄锗单晶抛光片的清洗技术,利用该技术清洗的超薄锗单晶抛光片完全满足了空间高效太阳电池的使用要求.     

红外光学用的大直径锗单晶

用丘克拉斯基技术生长出的大直径(达200mm)、高光学质量的锗单晶,用生长后热处理方法可改进光的均匀性,并能减少光的损耗;如由折射率梯度和调制传递函数(MTF)的测量结果所示。除了MTF的多色处理以外,本文还提供一种用于干涉图分段组合的新方法。     

4H-SiC(004)面双晶衍射摇摆曲线的分析

用X射线双晶衍射法(XRD)对4H-SiC衬底和在该衬底上外延生长的4H-SiC单晶样品(004)面进行测试,在所有样品的测试结果中发现,摇摆曲线主峰左侧160″附近均出现傍肩,并且主峰衍射强度也较低.依据X射线衍射理论对系统射线在测试样品(004)面的衍射峰位展宽进行计算,并对4H-SiC原子结构进行了分析.研究结果证实,摇摆曲线中傍肩的存在与射线源中的Ka2射线参与衍射有关,而相对较低的衍射强度受其(004)面的特殊双层原子结构的影响.     

MBE生长RTD材料的X射线双晶衍射研究

用分子束外延技术(MBE)生长了GaAs基共振隧穿二极管(RTD)的材料结构,利用X射线双晶衍射(XRD)方法对材料进行了测试分析.结果表明,材料的双晶衍射峰半峰宽达到16.17",GaAs层与In0.1Ga0.9As层的相对晶格失配率仅为0.015 6%.对实验样品进行了双晶衍射回摆曲线的模拟,模拟结果与测试结果符合较好,说明生长的RTD材料结构与设计相符合.通过制成器件对材料进行验证,室温下对器件进行直流测试,PVCR达到5.1,峰值电流密度达到73.6 kA/cm2.     

Single‐Crystal Germanium Growth on Amorphous Silicon

Growing single‐crystal semiconductors directly on an amorphous substrate without epitaxy or wafer bonding has long been a significant fundamental challenge in materials science. Such technology is especially important for semiconductor devices that require cost‐effective, high‐throughput fabrication, including thin‐film solar cells and transistors on glass substrates as well as large‐scale active photonic circuits on Si using back‐end‐of‐line CMOS technology. This work demonstrates a CMOS‐compatible method of fabricating high‐quality germanium single crystals on amorphous silicon at low temperatures of <450 °C. Grain orientation selection by geometric confinement of polycrystalline germanium films selectively grown on amorphous silicon by chemical vapor deposition is presented, where the confinement selects the fast‐growing grains for extended growth and eventually leads to single crystalline material. Germanium crystals grown using this method exhibit (110) texture and twin‐mediated growth. A model of confined growth is developed to predict the optimal confining channel dimensions for consistent, single‐crystal growth. Germanium films grown from one‐dimensional confinement exhibit a 200% grain size increase at 1 μm film thickness compared to unconfined films, while 2D confinement growth achieved single crystal Ge. The area of single crystalline Ge on amorphous layers is only limited by the growth time. Significant enhancement in room temperature photoluminescence and reduction in residual carrier density have been achieved using confined growth, demonstrating excellent optoelectronic properties. This growth method is readily extensible to any materials system capable of selective non‐epitaxial deposition, thus allowing for the fabrication of devices from high‐quality single crystal material when only an amorphous substrate is available.     

用VGF法生长6英寸锗单晶中籽晶熔接工艺研究

采用垂直梯度凝固(VGF)法生长单晶时,其温度梯度较低,生长速率较小,目前已成为生长大直径、低位错密度晶体的主流技术之一.在VGF法生长单晶的过程中,籽晶的熔接工艺直接影响着单晶生长的成败.研究了拉速器速度、保温时间及石英棉用量对6英寸(1英寸=2.54 cm)锗单晶VGF生长中籽晶熔接的影响,并确定了最佳的籽晶熔接工艺.研究结果发现,当拉速器速度为3～4 mm/h、保温时间为75～100 min、石英棉用量为15～20 9时,实现了对籽晶熔接工艺的精准控制,熔接长度为12～22 mm,位错密度小于500 cm-2,有效地降低了生产成本,提高了生产效率和单晶率.     

单点金刚石切削InSb单晶的研究

InSb红外焦平面探测器一直在中波波段占据重要地位。随着科技的发展,迫切需要针对InSb单晶的精密加工方法。采用单点金刚石切削(Single Point Diamond Turning,SPDT)精密机床对InSb晶体进行减薄工艺开发。在机床加工工艺中,可变参数有主轴转速、单次去除量和进给速度等。通过正交试验,确定了单点金刚石切削InSb晶体的最佳工艺参数。对于切削后的InSb晶体,结合双晶衍射测试,其切削损伤低于3 μm。InSb红外器件流片证实单点金刚石切削InSb晶体工艺能满足用户的使用要求,获得较好的结果。     

DD2单晶合金激光表面熔凝处理的组织特征及微观偏析行为

利用激光快速熔凝技术对DD2单晶合金在超高温度梯度和快速凝固条件下的组织形态和元素的微观偏析行为进行了研究。实验结果表明激光重熔后微观组织较铸态组织显著细化 ,枝晶间析出相被抑制 ,合金元素的微观偏析行为大为改善。