同步辐射单色光形貌术观察6H-SiC单晶中的微管缺陷

采用同步辐射单色光形貌术观察了6H-SiC单晶中的微管缺陷,发现晶片中Burgers矢量为1c的螺位错具有较高的密度.此外,还观察到对应较大Burgers矢量的微管.基于微管附近的应变场,并根据衍射几何,模拟计算了一系列具有不同Burgers矢量的微管在形貌像中的直径,计算结果与实验观察符合较好.     

6H-SiC单晶(0001)Si-面的表面生长形貌

利用光学显微镜的反射模式观察了升华法生长的6H-SiC单晶(0001)Si-面的生长形貌,应用台阶仪测定了生长台阶高度.实验发现,6H-SiC单晶的生长台阶呈螺旋状,生长台阶呈现出了韵律束合现象.在单晶中间部分,生长台阶稀疏,台面较宽,约80μm左右,台阶高度较小,约20～50nm,比较宽的台面上存在小生长螺旋.外围单晶区域,生长台阶比较密集,其台阶高度较大,约300～700nm,台面宽度较小,约2～5μm.生长台阶在前进过程中受单晶中的微管缺陷影响,在微管的附近出现弯曲.     

透射电子显微术和高分辨X射线衍射技术研究AlN单晶生长习性

采用透射电子显微术和高分辨X射线衍射技术对氮化硼坩埚中自发成核的AIN单晶生长习性进行了研究.结果表明,在低温下,AIN单晶显露面为(0001)面,随着温度的升高,AIN单晶显露面转化为(1120)面.沟槽结构是高温下得到的AIN单晶共有的显著特征,其取向沿[0001]方向.     

引晶直径对泡生法蓝宝石晶体位错及小角度晶界影响的研究

利用晶体生长模拟软件CGSim,模拟了引晶过程中晶体的直径对晶体生长初期晶体的热流密度和轴、径向温度梯度的影响.结果表明:随着引晶直径的减小,晶体肩部的热流密度减小,轴向及径向温度梯度减小,因而能有效的减小晶体内的热应力,减少晶体位错及小角度晶界缺陷,提高晶体质量,模拟结果得到了实验的验证.     

同步辐射X射线形貌术在晶体生长和缺陷研究中的应用

本文介绍了同步辐射光源的特点,以及在应用于X射线形貌术时带来的各种好处.并通过介绍在北京同步辐射装置上所做的若干实验成果,扼要叙述了同步辐射X射线形貌术在晶体缺陷研究和晶体生长中的应用.     

高温相偏硼酸钡(α-BaB2O4)晶体的缺陷行为分析

运用同步辐射X射线白光形貌研究了α-BaB2O4晶体内部的完整性,并分析了α-BaB2O4晶体的缺陷行为及缺陷形成原因.在(001)面发现生长扇界和亚晶界,而在(100)面和(120)面分别观察到了位错、位错簇以及针状包裹体.使用双晶衍射实验发现在(001)面有生长条纹,这些生长条纹呈环形,该条纹与熔体中温度波动而导致的生长速率波动有关.运用白光形貌拍摄到高清晰的劳埃斑,表明晶体为三方结构.     

Na5[B2P3O13]晶体双晶结构的研究

采用泡生法和b向籽晶生长出尺寸为22mm×24mm×20mm的透明Na5[B2P3O13]晶体.晶体定向中发现(100)和(001)晶面的一级衍射出现双峰;正交偏光显微镜下观察晶体的(010)切片,看到清晰的明暗条纹;当一束激光正入射(010)切片时,产生衍射现象;用同步辐射白光X射线形貌术拍摄了(100)、(010)和(001)切片的Laue像,观察到了晶体的孪晶结构,再借助(010)切片的化学腐蚀研究,推出该晶体为规则的聚片双晶,其结合面为(001).     

6H-SiC单晶生长温度场优化及多型控制

本文模拟了升华法生长6H-SiC单晶的不同温度场,并进行了相应的生长实验.结果表明:改变石墨坩埚和感应线圈的相对位置,可以改变温度场形状;下移石墨坩埚;可以增大温度场径向温度梯度.在不同的径向温度梯度下,6H-SiC晶体分别以凹界面、平界面和凸界面生长.晶体生长界面的形状和速率影响晶体多型的产生,在平界面,生长速率小于300μm/h的晶体生长条件下,可获得无多型的高质量6H-SiC单晶.     

以(10■5)面为籽晶的6H-SiC单晶生长与缺陷研究

本文以升华法实现了以(10(1)5)面为籽晶的6H-SiC单晶扩径生长,获得最大直径达33 mm的6H-SiC单晶.采用光学显微镜观察晶体纵切片,发现源于包裹体的沿生长方向延伸的微管发生转弯现象,转向后在(0001)面内延伸,同时籽晶内沿c轴延伸的微管也终止于生长界面.通过光学显微镜观察单晶生长表面形貌,发现(101n)面生长,随着n的增大层错密度逐渐减小,这与横切片的腐蚀结果相对应;随着微管的终止和层错的减少得到了无微管的高质量单晶区.     

Nd:LuVO4晶体缺陷的研究

采用提拉法生长的Nd:LuVO4晶体是一种适合二极管泵浦的新型激光晶体,运用化学腐蚀结合光学显微术和同步辐射白光X射线形貌术对Nd:LuVO4晶体缺陷进行观察,结果表明:晶体的主要缺陷为位错和小角晶界.利用高分辨X射线衍射仪进一步验证了这一结果.并初步讨论了缺陷形成的原因.     

8英寸导电型4H-SiC单晶衬底制备与表征

使用物理气相传输法(PVT)通过扩径技术制备出直径为209 mm的4H-SiC单晶,并通过多线切割、研磨和抛光等一系列加工工艺制备出标准8英寸SiC单晶衬底。使用拉曼光谱仪、高分辨X射线衍射仪、光学显微镜、电阻仪、偏光应力仪、面型检测仪、位错检测仪等设备,对8英寸衬底的晶型、结晶质量、微管、电阻率、应力、面型、位错等进行了详细表征。拉曼光谱表明8英寸SiC衬底100%比例面积为单一4H晶型;衬底(004)面的5点X射线摇摆曲线半峰全宽分布在10.44″~11.52″;平均微管密度为0.04 cm^-2;平均电阻率为0.020 3 Ω·cm。使用偏光应力仪对8英寸SiC衬底内部应力进行检测表明整片应力分布均匀,且未发现应力集中的区域;翘曲度(Warp)为17.318 μm,弯曲度(Bow)为-3.773 μm。全自动位错密度检测仪对高温熔融KOH刻蚀后的8英寸衬底进行全片扫描,平均总位错密度为3 293 cm^-2,其中螺型位错(TSD)密度为81 cm^-2,刃型位错(TED)密度为3 074 cm^-2,基平面位错(BPD)密度为138 cm^-2。结果表明8英寸导电型4H-SiC衬底质量优良,同比行业标准达到行业先进水平。     

全取代环戊基六元瓜环晶体制备及其晶体结构研究

研究了对全取代环戊基六元瓜环(CyP6Q6)与结构诱导剂ZnCl2在稀盐酸条件下长的晶体进行X-射线单晶衍射分析.通过实验得到一个新的晶体,其结构表明,晶体属于斜方晶系,空间群为P21/n,a=27.599(7)(A),6=17.393(7)(A),c=18.265(5)(A),α=90.00°,β=93.369(6)°,γ=90.00°,Z=4,R=0.046,其中结构中出现了蜂巢效应并且形成了较大的孔道.     

p型4H-SiC单晶衬底表征及第一性原理计算

p型4H-SiC是制备高功率电力电子器件的理想衬底材料,但由于工艺技术的制约,国内尚无能力生产高质量、大尺寸、低电阻的p型4H-SiC单晶衬底。本文使用物理气相传输(PVT)法制备了直径为4英寸(1英寸=2.54 cm)Al掺杂的p型4H-SiC单晶衬底。通过KOH腐蚀表征样品位错密度,使用高分辨X射线衍射(HRXRD)表征其晶体质量,利用拉曼光谱扫描确定其晶型,采用非接触式电阻测试仪测试其电阻率。结果表明,衬底整体位错密度较低,结晶质量良好,晶型稳定且衬底全片电阻率小于0.5 Ω·cm。通过第一性原理平面波超软赝势方法对本征4H-SiC及Al元素掺杂后样品的体系进行能带结构、电子态密度的计算。结果表明Al掺杂后样品禁带宽度减小,费米能级穿过价带,体现出p型半导体的特征。研究结果为大规模生产高质量、低电阻的p型4H-SiC衬底提供思路。     

不同能量He离子注入单晶Si引起的损伤研究

40、160和1550 keV能量的He离子在室温下注入单晶Si样品到相同的剂量5×1016 ions/cm2,采用透射电子显微镜(TEM)研究了800℃退火1h在Si中引起的损伤形貌.结果表明,三种能量的He离子注入Si并经高温退火均能产生空腔,但空腔的形貌、尺寸以及分布深度都依赖于离子的能量.结合TRIM程序计算结果对空腔和其它缺陷产生对He离子能量的依赖性进行了讨论.     

吡嗪基联吡啶锌配位聚合物的结构及发光性质

以2,6-双(2-吡嗪基)-4,4'-联吡啶为配体,对苯二甲酸为辅助配体,水热条件下合成了锌配位聚合物[Zn(dpb)(p-bdc)]n·0.5n(dpb),并用元素分析、红外光谱、X射线单晶衍射对此配位聚合物进行了测试分析.单晶结构解析表明,它是通过对苯二甲酸桥连锌离子形成一维链结构的配位聚合物.此外,对配体及配位聚合物的荧光进行了研究.