溶剂熔区移动法生长Cd_(0.9)Zn_(0.1)Te晶体的工艺优化研究

为了解决Cd_(0.9)Zn_(0.1)Te(CZT)晶体生长温度高、单晶率低、成分不均匀等问题,采用溶剂熔区移动法(THM)在优化工艺参数下生长了掺In的CZT晶体,在优化晶体的生长温度、固液界面处的温度梯度、原位退火过程等生长条件后,生长出直径为45 mm的低Te夹杂浓度、高电阻率、高透过率、均匀的高质量CZT晶体。X射线衍射结果显示,晶体的结晶性较好、Zn成分轴向偏析小。红外透过光谱测试结果显示,晶体内部的杂质、缺陷水平相对较少,晶体整体的红外透过率在60%左右。紫外-可见光吸收光谱测试结果也进一步表明,晶体的均匀性良好。采用红外显微镜对晶体内部的Te夹杂形貌及其尺寸进行观察,结果表明Te夹杂的尺寸主要分布在0~10μm之间。采用直流稳态光电导技术测得电子的迁移率寿命积约为8×10~(-4) cm~2/V。     

溶剂熔区移动法生长Cd0.9Zn0.1Te晶体的工艺优化研

为了解决Cd_0.9Zn_0.1Te(CZT)晶体生长温度高、单晶率低、成分不均匀等问题, 采用溶剂熔区移动法(THM)在优化工艺参数下生长了掺In的CZT晶体, 在优化晶体的生长温度、固液界面处的温度梯度、原位退火过程等生长条件后, 生长出直径为45 mm的低Te夹杂浓度、高电阻率、高透过率、均匀的高质量CZT晶体。 X射线衍射结果显示, 晶体的结晶性较好、Zn成分轴向偏析小。红外透过光谱测试结果显示, 晶体内部的杂质、缺陷水平相对较少, 晶体整体的红外透过率在60%左右。紫外-可见光吸收光谱测试结果也进一步表明, 晶体的均匀性良好。采用红外显微镜对晶体内部的Te夹杂形貌及其尺寸进行观察, 结果表明Te夹杂的尺寸主要分布在0~10 μm之间。采用直流稳态光电导技术测得电子的迁移率寿命积约为8×10^-4 cm²/V。     

温度梯度溶液生长法制备x=0.2的Cd1-xZnxTe晶体及性能研究

利用温度梯度溶液生长法(TGSG)在较低生长温度下制备了掺Al和掺In的x=0.2的Cd1-xZnxTe晶体,晶体起始生长温度约为1223K,温度梯度为20～30K/cm,坩埚的下降速度为1mm/h。采用红外显微镜、傅里叶红外光谱仪、扫描电镜能谱仪(SEM/EDS)和I-V测试分别研究了晶体中的Te夹杂相、红外透过率、Zn组分分布和电阻率。结果显示CdZnTe晶锭初始生长区、稳定生长区的Te夹杂相密度分别为8.3×103、9.2×103/cm-2,比垂直布里奇曼法生长的晶体低约1个数量级,红外透过率分别为61%、60%。Al掺杂CdZnTe晶体的电阻率为1.05×106Ω.cm,而In掺杂CdZnTe晶体的电阻率为7.85×109Ω.cm。晶锭初始生长区和稳定生长区的Zn组分径向分布均匀。     

温度梯度溶液法生长的Cr掺杂的ZnTe晶体的表征

以CrTe作为掺杂源、以Te作为溶剂, 用温度梯度溶液法生长了Cr掺杂的ZnTe晶锭。晶锭头部的晶粒尺寸较大(>10 mm×10 mm), 且Te夹杂相较少。Te夹杂相的大小、形状和分布可以反映晶锭中的温场分布。晶锭的径向非对称温场导致富Te相沿径向非对称分布。Te夹杂相在温度梯度作用下的热迁移会导致其相互融合长大、变长。Te夹杂相也会在晶体中引入裂纹和空洞等缺陷。部分未被掺入ZnTe中的CrTe富集于固液界面处, 表明温度梯度溶液法生长晶体时具有一定的排杂作用。Cr掺杂的ZnTe晶体的电阻率(约1000 Ω·cm)高于未掺杂的ZnTe(约300 Ω·cm)。Cr掺杂晶体在约1750 nm处的吸收峰表明Cr²⁺离子被成功地掺入了ZnTe中。但是Cr掺杂后晶体的红外透过率降低, 表明Cr掺杂引入了较多的缺陷。     

坩埚中自由空间量对Bridgman法生长的CdZnTe晶体缺陷的影响

采用Bridgman法生长CdZnTe晶体.分别采用红外透过显微镜和正电子湮灭寿命谱仪研究了CdZnTe晶体中的Te夹杂相、Cd空位等缺陷与坩埚中的自由空间量大小的关系. 结果表明: 随着坩埚自由空间量的减小, 晶体中Te夹杂相密度从6.67×10⁴/cm²降低到2.36×10³/cm², 且Te夹杂相尺寸减小; 晶体的正电子平均寿命值随着坩埚自由空间量的减小从325.4 ps降低到323.4 ps, 表明晶体的Cd空位浓度及微结构缺陷减少; 晶体的红外透过率和电阻率则随着坩埚自由空间量的减小大幅提高, 进一步表明坩埚中自由空间量的减小能够有效地降低晶体中的缺陷浓度.     

Cd补偿垂直布里奇曼法生长Cd0.9Zn0.1Te晶体

采用传统垂直布里奇曼法和Cd补偿垂直布里奇曼法,分别生长出两根尺寸为 30mm×130mm的Ccd0.9Zn0.1Te晶锭.测试了晶体的结晶质量、成分分布、位错腐蚀坑密度(EPD)、红外透过率及电阻率.结果表明,Cd补偿垂直布里奇曼法生长的晶体结晶质量好、成分分布均匀、EPD低、红外透过性能好且电阻率高.这说明Cd补偿垂直布里奇曼法是一种生长高阻值CZT晶体的优良方法.     

冷却速率对Mg68Zn28Y4自生复合材料I相形成的影响

采用两种不同冷却方式的普通铸造技术在Mg68Zn28Y4合金中制备了镁合金稳定态二十面体准晶相,分析了冷却速率对准晶相形成、分布、数量和晶粒尺寸的影响.通过扫描电镜、能谱分析仪和透射电子显微分析技术,确定了合金的组织、相成分及准晶相结构.结果表明:Mg68Zn28Y4三元合金在室温冷却过程中,准晶相直接从液相形核、长大;在铸铁模型腔内冷却时,铸件断面的温度梯度小,温度场较为平坦,沿铸型纵横截面准晶相分布均匀、晶粒尺寸约为10～15μm;在铸铁板表面冷却时,铸件断面的温度梯度较大,导致冷却速率显著影响准晶相的分布、数量及形貌.准晶相的晶粒尺寸为10～60μm不等,分布由均匀弥散到不均匀散布再到均匀.     

两相体系中第二相颗粒粗化的研究进展

综述了近年来两相体系中第二相颗粒粗化的研究进展,LSW理论能对颗粒的Ostwald熟化过程进行定量,并且第二相体积分数、弹性应力以及颗粒形状和合金元素等对Ostwald熟化过程有影响.LSW理论仍来源于驱动力的分析和基本方程的推导.对于纳米两相体系,其第二相颗粒的粗化仍满足经典的Ostwald熟化理论--LSW理论.纳米颗粒粗化行为的理论研究与钢铁生产紧密相联,钢铁产品的性能提高与其中夹杂物的尺寸控制有关,第二相Ostwald熟化理论将能有效应用于钢铁夹杂物纳米尺度的控制.     

ACRT技术对大尺寸ZnTe晶体溶液法制备及其性能影响

太赫兹(Terahertz,THz)技术在工业无损检测、科学研究和军事领域发挥着越来越重要的作用。作为太赫兹产生和探测最常用的电光晶体材料,ZnTe晶体在生长中依然面临众多挑战。为了制备大尺寸、均匀性好、高性能的ZnTe单晶,本研究在温度梯度溶液法生长ZnTe晶体过程中引入坩埚旋转加速技术,制备具有高结晶质量的ZnTe晶体。模拟计算得到不同坩埚旋转速度下生长界面处对流场和溶质分布,研究了坩埚旋转对晶体生长过程中的固液界面稳定性和晶体内Te夹杂分布的影响规律,证明坩埚旋转加速技术可以有效地促进熔体流动,改善溶质传质能力,稳定溶液法晶体生长的固液界面,不仅避免出现尾部混合相区,也减少了ZnTe晶体内Te夹杂相的数量并减小其尺寸。通过进一步优化坩埚旋转参数,制备出具有较高结晶质量的大尺寸ZnTe晶体(?60 mm)。同时,得益于晶体良好的均匀性,晶体对太赫兹的高响应区域超过90%,边缘效应小,满足太赫兹成像要求。研究表明,引入坩埚旋转加速技术为制备大尺寸ZnTe基电光晶体提供了新的思路。     

球形Ni(OH)2控制结晶过程中的陈化研究

利用控制结晶方法在连续搅拌反应器中制备了球形氢氧化镍,通过电子显微技术表征了球形氢氧化镍的内外结构并研究了其生长过程中的陈化现象.随着反应物过饱和度的下降,反应器内部按功能不同可分成成核区、生长区与熟化区等.在球形氢氧化镍控制结晶生长过程中存在Ostwald熟化,它在粒子之间及粒子表面发生;同时亦存在晶相转变α→β,表现为重结晶作用,在团聚粒子内部进行.Ostwald熟化与相转变构成的陈化作用在促使氢氧化镍粒子团聚密实、重结晶长大、形态向球形转变并使其表面光滑和内部结构呈放射状等微结构的形成过程中发挥重要作用.这一认识深化了球形工业结晶研究,并对反应器设计具有指导意义.     

Cu/Ag导电薄膜与高阻CdZnTe的接触性能研究

采用射频磁控溅射法在高阻Cd0.9Zn0.1Te上制备了Cu/Ag导电薄膜,通过测量I-V曲线来评价接触性能。讨论了溅射功率和衬底温度对接触性能的影响,结果表明在两种不同功率下制备的薄膜不经过热处理已具有良好的欧姆接触性能,随着衬底温度的升高欧姆接触性能有所下降。通过对衬底的表面处理降低了表面漏电流。对试样进行退火处理使接触性能有所改善,退火温度在300℃时的接触性能要好于420℃。利用红外透过率来验证了退火温度范围及所选择加热衬底温度对高阻Cd0.9Zn0.1Te衬底没有影响。     

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。     

以有限元分析法对CdZnTe晶体的垂直布里奇曼法生长的组分过冷模拟计算

本文采用有限元分析法,应用软件COMSOL,对Cd0.9Zn0.1Te (CZT)晶体垂直布里奇曼生长法进行模拟计算.为了研究固液界面过冷度的影响,通过改进传统的晶体生长模型只考虑热传导和热对流,加上了固液界面前沿过冷度的计算模型,组分过冷临界边界条件约束模型,研究分析了不同温度梯度和生长速率生长CZT晶体的曲率过冷度...     

高阻值 CdZnTe晶体的退火改性

采用 Cd1－ yZny合金作退火源,对垂直布里奇曼法生长获得的 Cd0.9Zn0.1Te晶片进行了退火处 理.实验结果表明,退火后,晶片中 Zn的径向成分偏离从 0.15at ％降低到 0.05at％, Al、 Na、 Mg、 Cu等杂质的含量得到一定程度的降低,代表结晶质量的半峰宽从 182″下降到 53″,而红外透过率从 56.6％提高到 62.1％,电阻率则从 7.25× 108Ω cm提高到 2.5× 1010Ω cm.可见,在合适的条件下 对高阻值 CdZnTe晶体进行退火处理可以提高晶体的性能.     

CuCl+注入α-Al2O3晶体退火后表面亚微米颗粒的形成情况研究

CuC l+离子注入不同晶向的α-A l2O3晶体中,对在还原气氛下退火后的试样进行SEM表面观察。结果发现,不同注入条件和不同温度退火的不同晶向α-A l2O3晶体表面均形成弥散的亚微米颗粒。说明CuC l+离子注入α-A l2O3晶体产生的缺陷损伤在退火过程中,单个分散的带电色心缺陷与CuC l+离子形成的缺陷缔合体在恢复过程中发生了CuC l原子的偏聚,随着退火时间的增加,偏聚程度提高而形成颗粒,并逐渐长大形成亚微米颗粒。颗粒的大小和分布随注入条件以及退火温度不同而不同。     

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.     

室温辐射探测器用碲锌镉晶体的退火改性研究进展

碲锌镉(CdZnTe)作为一种重要的Ⅱ-Ⅵ族化合物半导体,因其具备优异的光电性能,成为制备室温辐射探测器的理想材料。但生长态的CdZnTe晶体中不可避免地会引入Cd空位、沉淀/夹杂相、杂质和位错等缺陷,严重影响了所制备器件的质量和光电性能。因此,需对生长态晶体进行退火改性处理以提高晶体的质量。本文分析了CdZnTe材料中存在的主要缺陷,重点综述了退火改性工艺如退火温度、退火时间、退火气氛以及退火方式对CdZnTe晶体质量及探测器性能的影响。     

SIMA法制备半固态材料过程中球状晶粒粗化机制的研究

目的 提高半固态金属坯料的制备效率。方法 针对6061变形铝合金,提出了一种高效率的旋转锻造应变诱发法制备半固态材料的新工艺。通过比较不同半固态等温热处理条件下的微观组织,分析了等温热处理过程中旋转锻造材料微观组织的演变过程和粗化机制,获得了制备半固态6061铝合金材料的合理工艺参数。结果 当旋锻应变量为0.44时,在620~630 ℃保温5 min,晶粒尺寸为48.1~52.8 μm,晶粒形状系数为0.8~0.82;保温温度为620,630,640 ℃下球状晶粒长大速率分别为407.45,841.43,1038.03 μm³/s。结论 球状晶粒的平均晶粒尺寸随着保温时间增加和保温温度的升高而增大,球状晶粒的长大主要受到晶粒的合并长大和Ostwald熟化两种机制的共同作用,并且随着保温时间的增加,Ostwald熟化逐渐起主导作用;并且球状晶粒的粗化速率随着温度的升高而增加。     

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。     

Cd0.9Zn0.1Te晶体中的In掺杂研究

采用电感耦合等离子质谱仪（ICP-MS）和光致发光的手段研究了In在Cd0.9Zn0.1Te晶体中的分布及存在状态,浓度测试结果表明，In的分凝特性受生长条件影响很大，沿晶体轴向有效分凝因数在0．19到0．5之间变化。对高电阻和低电阻In掺杂Cd0.9Zn0.1Te晶体光致发光强度与温度依赖关系的研究表明，高电阻晶体D^0X峰存在两个热激活能2．8meV和21meV，低电阻晶体A^0X热激活能为3．4meV。分析认为In掺杂导致的自补偿效应是导致掺杂效率低下的原因。