VGF法中降温速率对InP单晶生长的影响

垂直梯度凝固(VGF)法生长磷化铟(InP)单晶时产生的缺陷主要有孪晶、位错、多晶等，这些缺陷严重影响了InP单晶的产量与品质。首先简述了VGF法生长InP单晶过程中容易产生的主要缺陷，然后通过实验对各生长阶段的降温速率进行调整，成功改善了孪晶、位错重复出现的情况。实验结果表明，增大放肩过程的降温速率有利于抑制放肩过程产生的内切孪晶，但容易增加晶体肩部的位错密度，至等径部位发生位错增殖。为解决此问题，实验在增加放肩降温速率的同时，适当减小了等径降温速率，从而有效抑制了等径部位的位错增殖。最终，实验中生长出了平均位错密度低于50 cm^-2的高质量掺S InP单晶。     

LEC-InP晶体中孪晶现象的研究

在LEC-InP晶体生长过程中,孪晶的产生是一个影响InP单晶率的突出问题.生长高质量、大直径的单晶是当前InP晶体生长的发展方向,减少孪晶一直是InP单晶生长技术的研究重点.国内外学者研究了影响孪晶产生的相关因素,但具体产生机制仍未确定.大量的实验研究表明InP晶体中的孪晶通常出现在三相界面处的边缘小平面上,且不论内砍还是外切孪晶均产生在{111}面上.晶体生长转肩过程中改变提拉速度会导致边缘过冷度增加,很容易产生孪晶.研究表明可以调整降温速率来实现对晶体直径的控制,减少拉速改变的频率避免造成边缘处过冷度增大,使得晶体生长实现平滑转肩,减小转肩时孪晶的产生概率.     

磷化铟单晶的晶体完整性研究

用化学腐蚀、x射线形貌、红外显微镜、电子探针等技术观察和研究了磷化铟单晶中的亚结构、孪晶、位错和杂质沉淀等不完整性。     

大直径InP单晶生长研究

生长高质量、大直径的单晶是当前InP晶体生长的发展方向,减少孪晶的产生一直是InP单晶生长技术的研究重点.通过对高压液封直拉法InP单晶生长过程中的几个重要因素包括加热器和保温系统、掺杂剂、坩埚和生长参数等的分析,设计了合适的热场系统和生长条件,有效地降低了孪晶产生的几率.在自己设计并制造的高压单晶炉内首先将In和P进行合成,然后采用后加热器加热、坩埚随动等技术重复生长了直径为100～142 mm的大直径InP单晶.讨论了关于避免孪晶产生的关键技术,所提到的条件都得到优化后,单晶率就会大幅上升.     

磷化铟晶体生长技术的现状及其发展趋势

介绍了近几年磷化铟合成及其单晶生长的进展情况。对提高晶体成晶率、降低缺陷密度、改善晶体的热稳定性等新工艺、新技术进行了分析比较，并论述了磷化铟单晶生长技术的发展趋势及其应用前景。     

磷化铟晶体合成生长研究现状

介绍了磷化铟的基本属性及其在光电子与微电子器件方面的应用,归纳了磷化铟合成与单晶生长的主要方法,并对各种方法进行了比较。对国内外磷化铟体单晶领域的的研究状况、磷化铟中的缺陷与杂质及半绝缘磷化铟的形成机制方面的研究成果作了介绍和讨论,同时,介绍了磷化铟单晶材料研究领域的发展趋势。     

半绝缘InP长单晶的生长

通过对高压液封直拉法InP单晶生长过程的几个关键因素的分析,设计了合适的热场系统,有效地降低了孪晶产生的几率.在自己设计制造的高压单晶炉内首先将铟和磷进行合成,然后采用坩埚随动技术等重复生长了直径为50mm,长190mm和直径80～100mm,长150mm的半绝缘InP单晶.     

半绝缘InP长单晶的生长

通过对高压液封直拉法InP单晶生长过程的几个关键因素的分析,设计了合适的热场系统,有效地降低了孪晶产生的几率.在自己设计制造的高压单晶炉内首先将铟和磷进行合成,然后采用坩埚随动技术等重复生长了直径为50mm,长190mm和直径80～100mm,长150mm的半绝缘InP单晶.     

富铟熔体生长InP晶体中的微观缺陷

通过原位磷注入液封直拉(LEC)法在富铟熔体中生长了100方向的磷化铟单晶,并研究了晶体内缺陷形态及形成机制。在富铟熔体中生长的磷化铟晶锭中发现,多种形态富铟夹杂物镶嵌在磷化铟基体中。在晶片的抛光过程中,由于局部受力不均匀导致富铟夹杂周围的晶体出现裂纹。通过研究发现,除了磷化铟晶体的各向异性外,局部的冷却条件也控制着晶体凝固过程,进而控制着富铟夹杂物的形态。由于磷化铟基体与富铟夹杂物的热膨胀系数不同,在富铟多面体夹杂物产生了很大的应力,进而导致富铟夹杂物附近出现了位错聚集现象。经讨论给出了这些夹杂物的形成机制及其对晶体质量的影响。     

低维纳米材料中五次孪晶结构的透射电镜研究

本文对Ag纳米线中的五次孪晶结构进行了深入系统的透射电镜研究。首次获得了Ag纳米线截面的五次孪晶结构的高分辨图像和电子衍射花样;研究了单根孪晶Ag纳米线中五次孪晶的结构特性。结果表明:Ag纳米线沿着[110]方向生长,具有显著的五次孪晶结构特点,其中五次孪晶是由五个{111}晶体旋转组成。并针对五重旋转孪晶产生7°20′本征间隙的这一典型结构问题,进行了统计实验分析,提出了纳米线中五次孪晶的新的结构模型。电子能量损失谱(EELS)研究表明:五次孪晶的中心部位相对于Ag单晶,其Ag M4,5峰向低能量方向有轻微漂移。单根纳米线的选区电子衍射或者是由[112]和[110]方向,或者是由[110]和[111]方向叠加产生的。对五次孪晶纳米线高温动态行为的透射电镜原位观察将有利于了解纳米线的生长机理。     

孪晶片层尺寸对孪晶形变行为的影响

通常多晶铜中会含有一定数量的生长孪晶或退火孪晶。但是，由于一般生长孪晶的尺寸和分布很不均匀，数量也较少，很难研究它们在材料力学行为中的作用，因此孪晶对铜的力学行为的影响还不清楚。最新研究发现，可以利用电解沉积法，通过引入大量的生长孪晶和降低孪晶尺寸来制备纳米结构铜。纳米量级的孪晶结构对力学行为的影响十分明显，但对其作用机理的研究十分有限。本工作对一种由电解沉积法制备的含有独特的高密度纳米孪晶片层结构的多晶纯铜进行室温轧制，通过观察其微观结构，探讨了孪晶结构特别是纳米量级的孪晶片层结构的形变行为以及孪晶片层尺寸对其形变行为的影响。     

SiC纳米线的孪晶机制的透射电子显微学研究

本文对溶胶-凝胶法制得的SiC微孪晶纳米线进行了微结构与孪晶机制的详细研究,利用会聚束电子衍射(CBED)及其动力学模拟技术间接证明了它是一种关于(111)面的60°旋转孪晶.并在此基础上对SiC微孪晶纳米线的生长机理进行了讨论.     

低温MOCVD法沉积的GaN/GaAs(001)薄膜中的孪晶现象

采用同步辐射XRD极图法对低温MOCVD生长的GaN缓冲层薄膜进行了研究.极图研究表明,低温GaN薄膜中除有正常结晶外还存在一次孪晶和二次孪晶.在χ固定为55°时的{111}ψ扫描中发现了异常的Bragg衍射峰,表明GaN/GaAs(001)低温生长中孪晶现象非常明显.GaAs(001)表面上出现的{111}小面极性会在生长初期影响孪晶成核,实验结果表明孪晶更易在{111}B面即N面上成核.     

平顶光束在BBO单晶和孪晶中的倍频效应

理论上建立了平顶光束在单晶和孪晶中传播的物理模型,并给出了平顶光束在各向异性介质中传播时的倍频耦合波方程,进而对其进行数值求解;最后对求解所得到的谐波能流分布、总输出能量和入射光角谱进行了分析讨论,并从束腰大小、晶体结构对倍频的影响等方面给出了合理解释。研究结果表明：当束腰相同时,孪晶倍频能流强度要高于单晶;同一种晶体,窄束腰对应倍频强度更高,然而窄束腰光束在单晶中传播时容易发生光束分裂,但孪晶可以改善这种光束分裂情况。     

稀土双酞菁薄膜中分子排列的高分辨电镜研究——Ⅰ.分子、晶体和孪晶结构

用高分辨电子显微术研究了在氯化钾、氯化钠单晶上外延生长的稀土双酞菁(LnPc_2H,Ln=Nd,Tb,Er,Tm,Tb and Lu)薄膜,发现了四方和底心正交两种晶体结构。研究结果说明:几何异构体的存在、分子形状和分子间力的各向异性在分子排列中起着重要作用。在氯化钾上生长的薄膜中有大量孪晶,孪晶关系可以根据分子形状和分子排列的几何学来解释。提出了双酞菁金属络合物中两个酞菁配位体之间的转角可以在一定范围变化的推测。     

碳化硼五次孪晶纳米线的结构弛豫现象研究

通过透射电子显微学方法研究纳米材料内部结构有助于理解界面与缺陷对纳米材料性能的影响。在碳化硼五次孪晶纳米线体系中,为了缓解5°角度过剩引起的五次孪晶轴心区域的弹性应变能,在纳米线内部会产生一些结构缺陷。本文通过系列电子衍射分析结合暗场成像技术揭示了碳化硼五次循环孪晶纳米线中的一种结构弛豫模式。孪晶轴向纳米线边缘偏移从而导致其中2片单晶结构单元的缺失,形成仅具有3个单晶结构单元的非完整循环孪晶结构。统计分析发现此类结构弛豫现象少量存在于1100℃固相烧结合成的碳化硼五次孪晶纳米线中,从能量角度定性分析表明这可能与该结构弛豫发生过程中会产生具有较高能量的界面及表面有关。     

磷化铟的化学机械抛光技术研究进展

磷化铟单晶作为一种重要的外延层衬底材料被广泛应用于光电器件.衬底外延生长和电子器件制备要求磷化铟晶片表面具有极低的表面粗糙度、无表面/亚表面损伤和残余应力等,需对磷化铟晶片表面进行抛光加工,其表面质量决定了后续的外延层质量并最终影响磷化铟基器件的性能.综述了磷化铟晶体化学机械抛光(CMP)技术进展;介绍了磷化铟表面的化学反应原理、CMP去除机理;详细分析了磷化铟抛光液组分及pH值、抛光工艺参数(抛光压力、抛光盘转速、抛光垫特性、磨料种类、粒径及浓度)等对磷化铟抛光质量的影响;介绍了磷化铟抛光片的清洗工艺,并对磷化铟CMP的后续研究方向提出一些建议.     

铝酸钇的高温相不稳定性

掺钕的铝酸钇作为一种有潜力的激光材料引起人们相当大的兴趣,但在用引上法生长适于这类应用的单晶时遇到了困难。特别是当晶体生长后在冷却过程中发现开裂,室温检查发现晶体中存在孪晶,使光学质量受到损害。这种行为暗示晶体冷却时可能经历一结构转变,因此欲将铝酸钇成功地发展为基质品格,弄清它的高温特性显然是必     

a轴铌酸锂晶体的生长

采用直拉法在液上平均温度梯度为20℃/厘米的条件下,从同成分熔体中生长了尺寸为φ35—40×80毫米的a轴铌酸锂单晶.成功地解决了晶体容易开裂和容易产生孪晶等问题.生长的单晶无宏观缺陷,加工性能良好,位错密度为2—5×10~2个/厘米~2,沿生长轴方向的双折射率变化为1.3—1.5×1O~(-5)/厘米.该晶体用于光波导衬底,效果良好.本文叙述了生长该种晶体的工艺以及这些工艺参数的确定依据,着重讨论解决晶体开裂和孪晶等技术问题,并给出了在本试验条件下生长的晶体的电学和光学性能.     

掺钕铝酸钇单晶的引上法生长

本文介绍用引上法生长的掺钕铝酸钇单晶。讨论了晶体生长参数和钕的分布系数,并与钇铝石榴石的数据作了比较。文中着重叙述铝酸钇的开裂和孪晶现象。