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.     

助熔剂法生长的PLZST单晶的缺陷研究

本文介绍了助熔剂缓慢降温自发成核法生长的稀土掺杂锆钛锡酸铅镧(PLZST)晶体中出现的几种缺陷：包裹体、开裂、位错、枝晶,分析了这些缺陷的形成机理并提出了减少和消除这些缺陷的一些措施。     

7MPa氮压下Na助熔剂法生长GaN晶体的研究

采用Na助熔剂法在7 MPa氮压下并引入较大温度梯度(20～70℃/cm),获得了大量毫米级的GaN晶体,GaN晶体产率高达70%以上。光学及SEM照片显示其晶形大部分为六方锥体。晶体粉末衍射分析表明,生成的GaN单晶具有六方纤锌矿结构,与标准卡片符合得很好,而单晶衍射图谱中出现(101-1)的衍射峰,说明GaN单晶锥面为{101-1},其(101-1)面的摇摆曲线的半高宽仅为4.4 arcsec,室温下采用He-Cd 325 nm激光器激发的GaN单晶的PL谱,最高峰位于标准GaN材料的365 nm处,峰的半高宽为13.5 nm,生长的GaN单晶完整性较高。     

氮化镓单晶生长研究进展

氮化镓(GaN)作为第三代宽禁带半导体核心材料之一,具有高击穿场强、高饱和电子漂移速率、抗辐射能力强和良好的化学稳定性等优良特性,是制作宽波谱、高功率、高效率光电子、电力电子和微电子的理想材料.受制于氮化镓单晶衬底的尺寸、产能及成本的影响,当前的GaN基器件主要基于异质衬底(硅、碳化硅、蓝宝石等)制作而成,GaN单晶衬底的缺乏已成为制约GaN器件发展的瓶颈.近年来,国内外在GaN单晶衬底制备方面取得了较大的进展.本文综述了氮化镓单晶生长的最新进展,包括氢化物气相外延法、氨热法和钠助熔剂法的研究进展,分析了各生长方法面临的挑战与机遇,并对氮化镓单晶材料的发展趋势讲行了展望.     

氮化镓单晶的液相生长

氮化镓(GaN)具有高击穿场强、高饱和电子漂移速率、抗辐射能力强和良好的化学稳定性等优良特性,是制作宽波谱、高功率、高效率光电子、电力电子和微电子的理想衬底材料。除气相法(包括HVPE(氢化物气相外延)、MOCVD(金属有机化合物化学气相沉淀)、MBE(分子束外延))生长GaN单晶外,液相法(包括氨热法和助熔剂法)近几年在制备GaN单晶方面取得了较大的进展。本文介绍了氨热法和助熔剂法的生长原理、装备特点及生长习性;综述了两种液相生长方法的研究历程及研究进展,并对液相法生长GaN单晶的发展趋势及主要挑战进行了展望。     

助熔剂法生长ZnO晶体

采用Bi4B2O9、CdB2O4和BaB2O4为助熔剂,获得了毫米级的氧化锌单晶.Muiliken的电负性理论和Viting的平均轨道电负性提供了一个选择晶体生长所采用的助熔剂的有效方法.实验结果表明ZnO晶体的生长温度比文献报道的均低,从而有效地减少了ZnO以及助熔剂的挥发.本文给出了几种有望获得大尺寸ZnO单晶的助熔剂.     

助熔剂法生长片状硼酸铁单晶及其磁光性能

本文采用助熔剂法，从Ｆｅ２Ｏ３－Ｂ２Ｏ３－ｐｂＯ／ＰｂＦ２系统中生长出片状弱铁磁性ＦｅＢＯ３晶体。用磁光调制倍频法测出ＦｅＢＯ３单晶在可见光区的法拉第旋转谱，并用分光光度计测出该晶体的光吸收谱，得出表征材料磁光性能的优值与波长的关系，并对ＦｅＢＯ３晶体生长与磁光性能作了讨论。     

高温溶液法生长SiC单晶的研究进展

碳化硅(SiC)作为第三代半导体材料,不仅禁带宽度较大,还兼具热导率高、饱和电子漂移速率高、抗辐射性能强、热稳定性和化学稳定性好等优良特性,在高温、高频、高功率电力电子器件和射频器件中有很好的应用潜力。高质量、大尺寸、低成本SiC单晶衬底的制备是实现SiC器件大规模应用的前提。受技术与工艺水平限制,目前SiC单晶衬底供应仍面临缺陷密度高、成品率低和成本高等问题。高温溶液生长(high temperature solution growth, HTSG)法生长SiC单晶具有晶体结晶质量高、易扩径、易实现p型掺杂等独特的优势,有望成为大规模量产SiC单晶的主要方法之一,目前该方法的主流技术模式是顶部籽晶溶液生长(top seeded solution growth, TSSG)法。本文首先回顾总结了TSSG法生长SiC单晶的发展历程,接着介绍和分析了该方法的基本原理和生长过程,然后从晶体生长热力学和动力学两方面总结了该方法的研究进展,并归纳了该方法的优势,最后分析了TSSG法生长SiC单晶技术在未来的研究重点和发展方向。     

一种生长Ga3PO7晶体的新助熔剂体系

在MoO3-K2CO3体系中,借助于自发成核法,与MoO3-Li2CO3体系进行对照,找到一个新的适合Ga3PO7晶体生长的助熔剂体系;在新助熔剂体系下,采用顶部籽晶法生长出厘米级Ga3PO7晶体,晶体尺寸为30 mm×21 mm×9 mm;对其基本性质进行表征,在测试范围内所生长的Ga3PO7晶体透过率均在80;以上,具有高的透过率和宽的透过范围.     

助熔剂法生长非线性光学晶体Cd3Zn3B4O12及其性质研究

本文以PbO-0.25B2O3为助熔剂,利用顶部籽晶法获得了较大块的Cd3Zn3B4O12单晶.透过率测试结果显示该晶体的紫外截止波长位于310 nm处.利用Kurtz-Perry的方法对晶体的倍频效应进行了测试,结果显示该晶体的粉末倍频效应约为KDP的5倍,且能实现相位匹配.晶体的光损伤阈值约为840 MW(1064 nm,10 ns).该晶体的热分析结果显示Cd3Zn3B4O12晶体在熔点温度以上会产生分解,这也是阻碍高质量大块Cd3Zn3B4O12晶体生长最主要的因素.     

三坩埚提拉法生长铽镓石榴石单晶研究

采用三坩埚提拉法生长出高质量铽镓石榴石(Tb3Ga5O12,TGG)单晶,晶体尺寸为φ25 mm×40 mm.通过X射线衍射、双晶衍射分析讨论TGG单晶的晶体结构和单晶性,并采用He-Ne激光费尔德常数测试装置测定TGG单晶的费尔德常数.结果表明:采用三坩埚提拉法生长的TGG单晶具有＜111＞取向、强度高,双晶摇摆曲线半峰宽为17 s;晶体在632.8 nm处的费尔德常数为0.553 min/cm·Oe.     

Growth of Neodymium Pentaphosphate Single Crystals by the Flux Seeded Technique

Single crystals of neodymium pentaphosphate, NdP₅O₁₄, were grown by the flux seeded technique. The optimum growth conditions are scribed for obtaining a large crystal having well-developed faces with good quality.     

助熔剂坩埚下降法生长近化学计量比Co:LiNbO3晶体

以K2O为助熔剂,在较大的温度梯度(90～100℃/cm)条件下进行引种和晶体生长,应用坩埚下降法成功地生长出了初始CO2+掺杂浓度为0.5mol;的近化学计量比的铌酸锂晶体.测定了该晶体的红外光谱与吸收光谱,与同成份的LiNbO3晶体相比,其紫外吸收边向短波方向移动,OH-红外吸收峰的位置发生变化.观测到520,549,612nm三个分裂的尖吸收峰以及1400nm左右为发光中心的吸收带.从吸收特性可以判断,Co离子在铌酸锂晶体中呈现+2价.比较上部与下部晶体的吸收强度,可以推测出沿着晶体生长方向Co2+离子浓度逐渐降低,Co2+离子在晶体中有效的分凝系数大于1.     

钙钛矿单晶的合成研究进展

钙钛矿材料优异的光电性能使钙钛矿太阳能电池成为目前发展速度最快的光伏技术之一。近期的研究发现无晶界的单晶钙钛矿薄膜拥有更低的缺陷密度、更高的载流子迁移率、更长的载流子复合寿命,并且还有较高的稳定性和更宽的光吸收范围,因此有望制备出更高效且更稳定的钙钛矿太阳能电池。本文简要介绍了单晶钙钛矿太阳电池的基本结构及其发展历程,着重介绍了有关单晶钙钛矿薄膜和块状单晶钙钛矿的制备方法,并且对不同方法制备的单晶钙钛矿太阳能电池的效率进行了比较,最后对单晶钙钛矿太阳能电池当前存在的问题以及未来发展进行了简要分析和展望。     

核辐射探测单晶生长方法研究进展

核辐射探测是指用各种核辐射探测器来得到核辐射信息的过程,在军用、民用和科研等领域具有广泛的应用。作为核辐射探测核心的核辐射探测器,主要分为气体探测器、闪烁体探测器和半导体探测器。相比于气体探测器,闪烁体探测器和半导体探测器都需要晶体作为核心材料,晶体质量的品质在很大程度上决定了探测器性能的上限。为了获得性能更好的探测器,人们对探测器用单晶材料的生长方法进行了大量的研究。本文综述了近几年核辐射探测单晶生长方法研究的最新进展,总结了目前主流的晶体生长方法,包括溶液法、熔体法、气相法等,并对不同晶体的主要生长方法进行了归纳。     

单晶光纤生长技术研究进展

单晶光纤因其独特的结构特点以及优良的物理性能而被广泛应用于高功率激光器、辐射探测以及高温环境监测等领域。本文综述了单晶光纤的生长技术,探讨了微下拉法(μ-PD)、激光加热基座法(LHPG)以及导模法(EFG)的生长特点,并重点梳理了单晶光纤生长过程中存在的问题及解决方案。此外详细介绍了包层制备技术发展现状以及局限性。最后,阐述了现阶段单晶光纤的主要分类以及应用场景并对未来发展作出展望。     

碳化硅单晶生长用高纯碳化硅粉体的研究进展

碳化硅(SiC)以其宽带隙、高临界击穿场强、高热导率、高载流子饱和迁移率等优点,被认为是目前较具发展前景的半导体材料之一.近年来,物理气相传输(PVT)法在制备大尺寸、高质量SiC单晶衬底方面取得了重大突破,进一步推动了SiC在高压、高频、高温电子器件领域的应用.SiC粉体是PVT法生长SiC单晶的原料,其纯度会直接影...     

氧化锌晶体的研究进展

基于ZnO的紫外激光器的实现掀起了对于传统的纤锌矿结构的半导体ZnO材料的新的研究热潮.ZnO以其优良的综合性能将成为下一代光电子材料,因此对ZnO单晶的研究有重要的理论和实践意义.目前生长ZnO的方法有助熔剂法、水热法、气相法和坩埚下降法等等,但所生长的ZnO单晶的尺寸和质量都有待于提高.