提拉法生长YAG:Nd~(3+)中界面崩溃的特征

在氧化物晶体生长中,流体(溶体、溶液或气体)主要通过对流方式输送质量、热量和动量,通过扩散边界层进入结晶前沿——固液界面,生长系统工艺参数和材料物性参数对晶体生长的综合影响必将最终作用于结晶前沿,而晶体生长可以看作是晶体结晶前沿不断向流体方向推移的过程。因此,界面形态、稳定与否对晶体质量有很大影响。因而不难理解,为什么多年来对于界面稳定性的理论和实验研究一直相当活跃。由于组份过冷引起界面不稳定,往往造成界面崩溃和胞状生长。在提拉生长条件下的界面稳定性理论已由R·T·Delves和S·R·Coriell作了综述;也有人报导了一     

大型激光晶体生长炉提拉装置的设计

采用新工艺、新技术对激光、氧化物晶体生长炉的提拉装置进行全新设计，并对其精度进行了综合分析。该提拉装置精度高、稳定性好，适合生长大直径晶体，满足大规模工业化生产的需求。     

自动加料单晶炉的设计与研究

由于传统的晶体生长设备不具备加料功能,在晶体生长过程中无法进行原料补充,所以最终的晶体尺寸通常受制于坩埚和设备大小。而更大尺寸的坩埚和设备成本高,这制约了大尺寸晶体的研究和发展。该文设计了一种自动加料系统,可根据已生长的晶体质量向坩埚内补充同等质量的原料,确保坩埚内固 液界面保持不变,从而实现小坩埚生长大尺寸晶体的目标,提高了设备利用率,节约了能源,降低了生产成本,促进了大尺寸晶体的发展。     

扰动法非线性晶体生长过程数值模拟研究

采用扰动法对使用Cz(Czochralski)法非线性晶体生长过程中提拉速度和熔液平均温度场进行了数值模拟研究,实验结果可用于实现晶体等径生长中提拉速度和熔液平均温度的预测控制。研究表明,熔液平均温度(提拉速度)不变时,提拉速度(熔液平均温度)随环境毕奥数的增加和/或熔液毕奥数的减小而增大。进一步研究,熔液若不会组分过冷,可以得到提拉速度的最大值,并在整个生长过程中,必须控制提拉速度小于它的临界上限,否则晶体生长过程将失败。     

PVT法同质籽晶AlN晶体生长

为了获得高质量AlN晶体,通过物理气相传输(PVT)法,采用AlN籽晶进行AlN晶体生长,并通过双温区加热装置对衬底与原料之间的温差进行调节。研究结果表明,籽晶形核阶段,随着AlN籽晶与原料顶温差的减小,AlN的形核机制呈现三种模式,分别为岛生长模式、畴生长模式和螺旋位错生长模式;晶体生长阶段,通过增加AlN籽晶与原料顶温差来提高晶体生长速率,采用10℃/h的变温速率将温差从10℃增加为30℃时,AlN晶体生长模式不变,仍然保持螺旋位错生长模式,该生长模式下获得的AlN晶体结晶质量最高,(0002)面摇摆曲线半峰宽(FWHM)约为55 arcsec。     

重掺锑单晶硅及其掺杂和生长方法

叙述了生长重掺锑单晶硅的必要性,困难性和克服这些困难的方法;还叙述了生长重掺锑单晶硅时固-液界面对晶体生长的影响以及如何获得理想的界面形状,介绍了一些典型的晶体生长参数和掺杂方法;讲座了生长重掺锑单晶硅时的组分过冷以及避免的方法.还讨论了如何提高重掺锑单晶硅的晶体完整性,指出了生长重掺锑单晶硅的关键在于找到形成稳定固--液界面的条件,防止组分过冷的发生,为此,要使用较小的晶体生长速度,在较大的纵向温度梯度热场中生长晶体,此外,应在满足晶体电阻率要求的前提下,尽量使掺入锑量控制在最低限度.     

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.     

气相生长ZnSe晶体的提拉效应

引言用气相法生长 ZnSe 晶体,通常把装有多晶物料的安瓿放在具存特定温度分布的立式炉内,安瓿底部的物料处在高温区,尖端处在温度梯度区。这样,Znse 分子便由高温区输运,并在安瓿顶端淀积下来长成晶体(图1)。用此法生长晶体,一般还要以一个适当的速度连续地提拉安瓿向上运动。本文论述了提拉对晶体生长速度的影响,指出了     

用提拉法生长氧化物晶体时的一些问题

生长铌酸盐、钽酸盐和石榴石这样的氧化物晶体时,用一稳定方法生长直径不变的晶体往往碰到某些困难。本文通过模拟熔体中的液流和温场研究了金属和半导体晶体生长时不曾遇到的两大问题。一个是生长界面形状随液流变化由凸转向凹时,熔体流动由自然对流转变为生长时晶体旋转所产生的强制对流所引起的。另一个是晶体周围的热不对称引起的,而且只有当晶体和坩埚的温差或熔体的温度梯度低以及强制对流为主体时才发生。本文给出了强制对流肚过自然对流而占优势时的临界雷诺数。详细地研究了石榴石晶体生长时,其界面形状的突变情况。     

微下拉法晶体生长炉自动控制系统的研究

该文研究了微下拉法晶体生长炉晶体生长的稳定性。根据微下拉法晶体生长特点,设计了2种微下拉法晶体生长的功率自动控制方法,通过控制弯月面高度和生长晶体质量,实现晶体生长自动控制,保证生长过程稳定,实验结果表明,采用自动控制方式可以生长出外形美观,内部质量好的纤维晶体。     

InSb晶体生长固液界面控制技术研究

在固液界面控制方面,对Si等成熟半导体的研究较多,而对锑化铟(InSb)材料的研究极少。对InSb晶体等径段生长过程中晶体拉速、转速和坩埚转速对固液界面形状的影响进行了模拟分析以及实际的晶体生长实验。结果表明,这三个生长参数对固液界面形状的平稳控制具有一定的效果。获得了平稳固液界面控制方法,为后续生长更低位错密度、更均匀径向电学参数分布的InSb材料打下了基础。     

提拉法生长钆镓石榴石(GGG)晶体

用提拉法生长出了优质的钆镓石榴石(Gd3Ga5O12)晶体,晶体尺寸达φ35 × 70mm。详细描述 了晶体生长工艺过程,讨论了生长气氛对及坩埚形状对晶体生长的影响。     

恒组分提拉单晶炉的设计与研究

晶体生长过程中由于溶质"分凝现象"的存在,会造成生长出来的晶体沿轴向不均匀分布,从而制约了大尺寸、超长、高均匀性晶体的生长。因此,该文设计了晶体自动生长控制系统和料棒自动补充控制系统,以保证晶体生长液面的高度不变,以及棒料添加组分与晶体组分一致,从而克服晶体生长过程中"分凝现象"的影响,也为晶体生长界面形状的稳定性控制奠定了可靠的基础。     

垂直布里奇曼法生长CdZnTe晶体时固液界面形状的控制

采用有限元法对探测器材料 Cd Zn Te的晶体生长过程进行了热分析 ,研究了不同因素对生长过程中固液界面形状的影响 .模拟结果表明 ,当坩埚下降速度约为 1m m/ h时 ,可获得接近水平的固 -液界面 .晶体生长实验结果与计算机模拟的结论基本一致 .因此 ,通过适当选择和调节坩埚下降速度可获得高质量晶体 .     

Parameter Optimization of CdZnTe Crystal Growth Simulated by Finite Element Method

During the crystal grown by VBM, the solid/liquid interface configurations greatly influence the quality of as-grown crystals. In this paper, finite element method (FEM) was used to simulate the growth process of CdZnTe crystal. The effects of different crucible moving rates and temperature gradient of adiabatic zone on crystal growth rate and solid-liquid interface configuration were studied as well. Simulation results show that when crucible moves at the rate of about 1 mm/h, which is nearly equal to crystal growth rate, nearly flat solid/liquid interface and little variation of axial temperature gradient near it can be attained, which are well consistent with the results of experiments. CdZnTe crystal with low dislocation density can be obtained by employing appropriate crucible moving rate during the crystal growth process.     

直接生长蓝宝石整流罩的方法研究

基于人工晶体的导模法生长技术,设计了提拉位移法和坩埚旋转法两种生长方法,分析了直接生长蓝宝石整流罩的生长原理,建立了晶体生长高度和生长半径的状态方程。结果表明,通过理论参数和实际采样值之间的对比调整,这两种方法均可实现蓝宝石整流罩的直接生长。     

A modified vertical Bridgman method for growth of high-quality Cd<Subscript>1−x</Subscript>Zn<Subscript>x</Subscript>Te crystals

In order to deal with the phenomena of Cd evaporation from the raw materials and the heterogeneity caused by the larger-than-unity segregation coefficient of Zn in CdTe during the conventional vertical Bridgman method (VBM) growth of Cd1-xZnxTe (CZT), two modifications—Cd compensation and accelerated crucible rotation technique (ACRT)—are simultaneously adopted to the VBM. By a combination of VBM with the two modifications, several CZT ingots with the dimensions of ∼60×150 mm² are grown. Structural, optical, and electrical characterization of the as-grown CZT crystals reveals that the application of Cd compensation and ACRT is of obvious efficiency in improving concentration homogeneity, reducing defect density, raising crystal quality and, therefore, upgrading the optoelectronic properties of CZT crystals. Nuclear spectra measurements of detectors fabricated from the as-grown crystals also indicate that both modifications can upgrade the detecting performance of CZT.     

φ60mm掺碲GaP单晶的研制

用高压液封直拉法制备大直径GaP单晶重要的是控制拉制参数,如埚位、氧化硼厚度、热场、晶体坩埚直径比等.实验采用浮舟技术控制晶体直径,调整和控制参数使得晶体固液界面在拉制过程中始终凸向熔体,这对获得单晶非常重要.分析了晶体中电阻率、载流子浓度分布及位错分布.采用X射线双晶衍射对晶体质量进行了测试分析.     

支撑结构对碲锌镉固液界面形状的影响

在晶体生长过程中,固液界面形状与界面附近热流的状态有关。影响固液界面附近热流方向的因素有外部温场分布和材料热导率等。总结了常用的固液界面控制方式,然后采用CGSim温场模拟软件对3种使用不同支撑结构的晶体的生长过程进行了模拟,并对籽晶区以及锥形区内部固液界面的形状进行了对比。结果显示,支撑结构对籽晶区及锥形区内部固液界面的控制影响较大;通过采用合适的支撑结构设计并选取合适材料,同时配合外部温场的调节,能够得到理想的凸形固液界面。