三温区坩埚下降法生长Cd_(1-x)Zn_xTe单晶体

CdZnTe晶体是一种性能优畀的室温核辐射探测器材料.在熔体法生长CdZnTe晶体的过程中,生长炉的内部温场分布对获得的晶体结构和性能有很大影响.根据CdZnTe晶体的生长习性,设计了三温区单晶炉,用坩埚下降法生长出CdZnTe单晶体.通过X射线衍射、红外透过率、I-V测试等分析研究,得到了红外透过率约为61%,腐蚀蚀坑密度(EPD)为104 cm-2,电阻率为109～1010 Ω·cm的Cd0.9 Zn0.1 Te单晶体.表明三温区坩埚下降法生长的单晶体结晶质量好、成分分布均匀、EPD低、红外透过性能好且电阻率高.     

CdZnTe晶体沉淀物特性的研究

通过观察和分析CdZnTe晶体中富Te和富Cd沉淀物在红外透射显微镜下的形貌特征,从实验上证实在正四面体或八面体结构的富Te沉淀物内部存在空洞。分析表明,和正四面体沉淀物相邻的CdZnTe材料表面为(111)B面,构成八面体的另外4个面为(111)A面,(111)B面为表面能密度最低的慢生长面。结合化学腐蚀的观察结果发现,红外透射显微镜下呈星状结构的富Cd沉淀物由中心区沉淀物和外围高密度位错集聚区构成,中心区沉淀物大多为不规则形状。通过分析〈111〉和〈110〉晶向上富Cd沉淀物的形貌特征,确定了星状结构的延伸方向为〈211〉晶向,高密度位错集聚区的大小比沉淀物尺寸大出数倍。对沉淀物与周边材料的作用机理也进行了分析。     

在硅衬底(111)上稀土掺杂氧化锌晶体的水热法制备及表征

利用水热法在Si(111)衬底上生长ZnO晶体及稀土掺杂ZnO晶体,并对比考察了它们的电学、光致发光性质.首先采用水热腐蚀法对Si(111)衬底进行预处理,再用水热法在预处理过的Si(111)衬底上制备ZnO晶体或稀土掺杂ZnO晶体,采用XRD、SEM研究了ZnO样品的相结构、表面形貌,结果表明在Si(111)衬底上ZnO样品是棒状的六方柱体,测试了样品的室温光致发光光谱(PL)和伏安特性曲线(I-V曲线),发现ZnO或稀土掺杂ZnO样品分别在466nm、510nm出现较强的发射峰,2个样品都具有类似二极管的整流特性.     

3D ES势垒对Cu(111)和Cu(OO1)晶面同质外延生长的影响

三维3D ES势垒直接影响着层间扩散,在Cu(111)和Cu(100)面2D ES势垒和3D ES势垒是不同的.本文主要研究了基于(1+1)维KMC模型,在这两个特殊的晶面上Cu薄膜的同质外延生长.观察两个面的生长情况,发现随着温度的增加薄膜的粗糙度逐渐减小,由于Cu(111)表面2D ES势垒较小,所以Cu(111)面粗糙度的下降的速度比Cu(100)要快,Cu(111)表面更有利于薄膜的生长.对于纳米棒的应用,在生长时间较短时两个面的生长速率逐渐减小,但是Cu(100)面的生长速度比Cu(111)面更快,随着生长时间的增加,这两个面会出现多层台阶,Cu(111)面的生长速度会逐渐增加,最终会超过了Cu(100)面.多层台阶出现后对两个面的影响是不同的.由于Cu(111)表面3D ES势垒较大,在Cu(111)表面会形成较多的多层台阶,Cu(111)面上多层台阶数有利于纳米棒的生长,然而在Cu(100)表面3D ES势垒较小,Cu(100)表面很难形成多层台阶,所以Cu(100)面上纳米棒的生长速度并没有增加.正是因为3D ES势垒的存在才会导致多层台阶的出现,较大的3D ES势垒有利于纳米棒的生长.     

CdZnTe晶体中微米级富Te相与PL谱的对应关系

采用红外透过显微镜(IRTM)观察了不同条件下生长的CdZnTe晶体中微米级富Te颗粒.结合实际生长条件分析了不同富Te颗粒的产生以及形态演化.通过低温光致发光(PL)谱研究了CdZnTe晶体中杂质、缺陷的状态,以及晶体的结晶质量,并测试了相应晶体的电阻率.归纳出不同富Te颗粒的产生与对应晶体10 K温度下PL谱中特征...     

提拉法Tm:YAG晶体的生长缺陷研究

采用提拉法(CZ)生长了质量优异的Tm:YAG晶体.部分晶片在1000℃的空气气氛中退火25h.借助光学显微镜、扫描电子显微镜(SEM),结合化学腐蚀法,对Tm:YAG晶体退火前后(111)面的缺陷特征进行了研究. Tm:YAG晶体(111)面的位错腐蚀坑呈三角形. 在偏光显微镜下观察了退火前后Tm:YAG晶体(111)面的应力双折射.同时应用高分辨X射线衍射法测定了晶体的完整性.实验结果表明,长时间空气气氛下高温退火有效降低了晶体中总的位错密度,提高了晶体质量.     

硅酸铋晶体的蚀像形貌

本文研究了提拉法生长的硅酸铋晶体(BSO)的蚀像形貌,比较了{100},{110},{211},{111}面族的腐蚀像特征和腐蚀速度,并用周期性键链(PBC)的形貌理论分析了腐蚀形貌。通过蚀像形貌特征便可方便地进行晶体定向,准确地确定各族晶面之间的相对位置和极轴的方向等。     

铝诱导对磁控溅射制备CdZnTe薄膜结晶的影响

选用Cd0.9Zn0.1Te晶体和纯度为99.999%的铝为靶材,结合Al诱导晶化技术,采用磁控溅射法在普通玻璃衬底上制备了CdZnTe薄膜。研究了铝诱导CdZnTe薄膜的结构和形核机理。研究表明,铝诱导的CZT薄膜为闪锌矿结构,且为(111)晶面的取向生长;在薄膜生长过程中,覆盖在CdZnTe表面的铝首先与ZnTe结合,形成了ZnAl2Te4相,并以此为核心,诱导CdZnTe异质形核结晶,重新形成了小晶粒团簇的较致密颗粒状薄膜,提高了薄膜(111)面的优势取向结晶,提高了CdZnTe薄膜的结晶质量。讨论了薄膜的光学性能。     

3D ES势垒对Cu(111)和Cu(001)晶面同质外延生长的影响（英文）

三维3D ES势垒直接影响着层间扩散,在Cu(111)和Cu(100)面2D ES势垒和3D ES势垒是不同的。本文主要研究了基于(1+1)维KMC模型,在这两个特殊的晶面上Cu薄膜的同质外延生长。观察两个面的生长情况,发现随着温度的增加薄膜的粗糙度逐渐减小,由于Cu(111)表面2D ES势垒较小,所以Cu(111)面粗糙度的下降的速度比Cu(100)要快,Cu(111)表面更有利于薄膜的生长。对于纳米棒的应用,在生长时间较短时两个面的生长速率逐渐减小,但是Cu(100)面的生长速度比Cu(111)面更快,随着生长时间的增加,这两个面会出现多层台阶,Cu(111)面的生长速度会逐渐增加,最终会超过了Cu(100)面。多层台阶出现后对两个面的影响是不同的。由于Cu(111)表面3D ES势垒较大,在Cu(111)表面会形成较多的多层台阶,Cu(111)面上多层台阶数有利于纳米棒的生长,然而在Cu(100)表面3D ES势垒较小,Cu(100)表面很难形成多层台阶,所以Cu(100)面上纳米棒的生长速度并没有增加。正是因为3D ES势垒的存在才会导致多层台阶的出现,较大的3D ES势垒有利于纳米棒的生长。     

以Zn(NH4)3Cl5为输运剂气相生长ZnSe单晶

以化合物Zn(NH4)3Cl5为气相输运剂,ZnSe多晶为原料,用化学气相输运技术(CVT)在封闭石英管中生长出直径9 m m、长度25 mm的Zn1+0 031Se单晶晶体生长区的温度为898～915℃,温度梯度为1.5℃@cm-1,生长周期为21 d.晶体生长端由{111}和{100}单形包围.用RO-XRD技术研究了晶体的结晶质量,ZnSe(111)的RO-XRD谱的FWHM为24 s.光致发光特性研究表明,Zn1+0.031Se单晶体的PL谱由Fx(439 nm)和BBT(418 nm)等发光峰组成,晶体的短波吸收限位于465 nm处,腐蚀点密度为(5～7)×104cm-2.化合物Zn(NH4)3Cl5具有较高的热稳定性,是一种适合气相生长ZnSe单晶的新型输运剂.     

ZTS晶体(100)面生长过程的实时AFM研究

利用原子力显微镜(AFM)对不同生长条件下ZTS晶体(100)面生长过程进行实时观测发现,(100)面均呈现为台阶面,台阶分单台阶、聚并台阶和准聚并台阶3种。位错、缺陷和二维成核均可形成单台阶;聚并台阶以整体推移的方式生长,而准聚并台阶内的单台阶保持单台阶推移的特点。单台阶的推移展现出明显的各向异性。聚并台阶的聚并程度随着过饱和度增大而增大;台阶簇内台阶合并和不同生长源生成的沿不同推移方向推移的台阶相互影响引起台阶运动失稳均能导致聚并台阶的形成;聚并台阶列同步向前推移体现出生长的稳定性,随着生长进行,生长台阶各个位置的过饱和度差异会导致稳定性遭到破坏。另外发现,晶体表面存在优先成核位置,优先成核位置位于台阶边缘,且成核过程遵循成核—扩展—再次成核的规律性。     

近空间升华法制备CdZnTe厚膜及其性能研究

采用近空间升华法在FTO玻璃衬底上制备CdZnTe多晶厚膜,并采用扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)、X射线衍射仪(XRD)、紫外-可见光谱仪、I-V测试仪等对CdZnTe厚膜的表面形貌、成分、结构以及光电性能进行分析表征。结果表明,所制备的CdZnTe膜均匀致密,随生长时间的延长,晶粒尺寸明显增大;不同厚度的CdZnTe膜均表现出沿(111)晶面的择优生长;CdZnTe厚膜的禁带宽度在1.53～1.56eV之间;电阻率在1010Ω.cm数量级,具有较好的光电响应,试制的薄膜探测器可用作计数型探测器。     

溅射功率对CdZnTe薄膜成分和结构的影响

采用Cd0.9Zn0.1Te晶体作为溅射靶在玻璃衬底上利用磁控溅射法制备出CdZnTe薄膜,研究了溅射功率对CdZnTe薄膜的成分、结构特性的影响。制备的CdZnTe薄膜是具有闪锌矿结构的多晶薄膜,沿（111）择优取向。随着溅射功率的增大,薄膜沉积速率增大,薄膜结晶质量提高。采用晶体靶Cd0.9Zn0.1Te溅射CdZnTe薄膜时,无论是在何种功率下CdZnTe薄膜中的Cd原子成分均高于Te原子成分,Cd原子表现为择优溅射原子。     

用场发射显微镜研究氧在W(100)面和W(111)面上的吸附和解吸过程

用探孔场发射显微镜研究了氧在W(100)面和W(111)面上的吸附和解吸过程。在3.8×10~(-6)Pa的氧压和291K的温度下吸附氧,W(100)面和W(111)面上功函数的最大增量分别为△φ~(max)~(100)=+1.6eV和△φ_(max)~(111)=+1.1eV。当吸附氧的场发射体从291K到1800K逐渐升温时,W(100)面和W(111)面的功函数的最小增量分别为△φ_(min)~(100)=-0.3eV(在1750K)和△φ_(min)~(111)=-0.5eV(在1700K)。对这两个晶面的实验结果进行了比较,并对其功函数增量最小值的产生给出了物理解释。     

甲烷浓度对CVD金刚石薄膜晶体学生长过程的影响

采用X射线衍射技术、电子背散射衍射技术和扫描电镜分别观察了不同甲烷浓度条件下沉积的CVD自支撑金刚石薄膜的宏观织构、微区晶界分布和表面形貌.研究了金刚石晶体{100}面和{111}面生长的晶体学过程.研究表明,{100}面通过吸附活性基团CH^2- 2,而{111}面通过交替吸附活性基团CH^-3和CH^-3后脱氢堆积碳原子.低甲烷浓度时,{111}面表面能低于{100}面,使{111}面生长略快于{100}面.甲烷浓度升高,动力学作用增强使{100}面生长明显快于{111}面,使金刚石薄膜产生{100}纤维织构;同时显露的{100}面平行于薄膜表面,竞争生长使位于晶体侧面的{111}面由于相互覆盖而减小,形成了不同于单晶体自由生长的薄膜表面形貌组织.     

真空蒸发沉积CdZnTe纳米薄膜的结构与形貌

采用真空蒸发沉积技术在ITO玻璃上制备得到CdZnTe纳米晶薄膜,并利用台阶仪、X射线能谱仪(EDS)、X射线衍射仪(XRD)和原子力显微镜(AFM)研究了CdZnTe薄膜厚度、成分、结构和形貌特征。实验结果表明,薄膜在(111)面表现出明显的择优生长特性。在薄膜生长初期,纳米薄膜中存在一定程度的非晶态富集Te,但随着沉积时间延长,薄膜成分向化学计量比逼近,结构也向闪锌矿CdZnTe转变。薄膜表面形貌平整,粗糙度Ra约为2～5nm。随着沉积时间的延长,薄膜形貌由晶粒堆砌状向多晶层片连接状转变。在沉积时间分别为15、30和45min时,薄膜的厚度依次分别约为100、300和500nm,而薄膜的晶粒平均尺寸依次分别为43.15、30.81和71.94nm。     

Cr3+掺杂对快速生长KDP晶体的生长习性和光学性能的影响

采用快速法生长了掺杂不同Cr3+浓度的KDP晶体,测试了KDP晶体(100)面在不同Cr3+掺杂浓度下的生长速度及死区,表征了Cr3+掺杂的KDP晶体的Cr3+元素分布、透过光谱、散射颗粒分布和光损伤阈值.实验表明Cr3+易吸附在晶体(100)面,从而增大了(100)生长死区,并降低了(100)面生长速度.Cr3+使快...     

CdZnTe晶体欧姆接触电极的制备工艺研究

高阻CdZnTe晶体是X射线及γ射线探测最优秀的材料.制备CdZnTe探测器最关键的技术之一就是在CdZnTe表面制备出欧姆接触薄膜电极.关于在CdZnTe晶体表面制备接触电极用导电薄膜,大都是采用蒸发镀膜技术,膜层与CdZnTe晶体结合不很牢固.本论文主要开展了在CdZnTe晶体上欧姆接触电极的选材和制备工艺的研究.理论分析了金属与CdZnTe半导体的接触关系,根据影响因素选择Cu/Ag合金作为电极薄膜材料.利用射频磁控溅射法成功地在CdZnTe晶体上制备出Cu/Ag膜.研究发现Cu/Ag合金膜的电阻率随溅射功率的增大而增大、衬底温度的升高而降低.从理论上对这一规律进行了解释.     

(111)晶面同质外延生长单晶金刚石的研究

利用微波等离子体化学气相沉积(MPCVD)法,在天然金刚石衬底的(111)晶面上同质外延生长单晶金刚石,研究了沉积温度、CH_4浓度以及小角度偏离(111)晶面的衬底对金刚石生长的影响。采用SEM和Raman对外延生长的金刚石进行表征,结果表明:高沉积温度、高CH_4浓度条件下,金刚石呈现出无序的多晶生长现象,随着沉积温度的降低,形貌和质量明显提高,在低沉积温度条件下金刚石表现出一致的单晶生长,但是表面形貌较为粗糙。进一步降低CH_4浓度可外延生长质量高、表面平整的单晶金刚石,速率达4.7μm/h.使用倾斜抛光方法将部分衬底面偏离(111)晶面约6°,对比实验发现,微小偏离(111)晶面的斜面衬底在高沉积温度、高CH_4浓度条件下也能生长出质量较好的单晶金刚石,生长速率明显提高,达到了9μm/h。     

近空间升华法制备CdZnTe外延厚膜及其性能研究

采用近空间升华法在GaAs(100)衬底上外延生长CdZnTe单晶厚膜,用化学腐蚀的方法去除掉GaAs(100)衬底后,对CdZnTe外延膜上、下表面的形貌、成分、结构以及电学性能进行了表征分析。SEM和EDS的结果表明,CdZnTe外延膜表面平滑致密且膜中成分分布较均匀;红外透过成像分析的结果表明,CdZnTe厚膜中无明显的Te夹杂相;X射线摇摆曲线、PL谱的结果表明,随着薄膜厚度的增加,CdZnTe外延膜中的晶体缺陷减少,应变弛豫,结晶质量提高,通过增加膜厚可以获得高质量的CdZnTe外延膜;电学测试表明,CZT外延膜的电阻率在1010Ω·cm数量级,且具有较好的光电响应特性,可用于高能射线探测。