SAPMAC法生长大尺寸蓝宝石单晶工艺研究

采用冷心放肩微量提拉法(SAPMAC法)在真空条件下,选择<101-0>方向的籽晶成功生长了尺寸为220×200 mm的大尺寸蓝宝石晶体,生长时结晶区温度梯度为0.5~1.0℃/mm,生长速度为0.1~2 mm/h.对生成晶体的透射率进行了检测,测试结果表明在2 500~4 000 cm-1范围内,1mm厚度蓝宝石晶片的透过率达85%以上.     

光学质量大尺寸蓝宝石单晶工艺研究

分析了泡生法生长大尺寸、光学质量蓝宝石单晶工艺,探讨了影响蓝宝石晶体生长的9大因素:1温场的轴向和径向温度梯度大小对晶体生长的影响;2氧化锆层对晶体质量的影响;3原料对晶体生长的影响;4籽晶的质量和晶向对晶体生长的影响;5引晶对晶体中残余应力、位错和晶界的影响;6放肩角度对晶体的影响;7等径生长速度对晶体的影响;8收尾拉脱与否对晶体质量的影响;9退火时间长短对晶体的影响.通过分析各影响因素,改进生长工艺,成功生长出70 kg蓝宝石单晶.对其进行表征发现,在晶体气泡、晶体方向和应力等方面均达到发光二极管芯片衬底要求.     

不同方法生长的蓝宝石晶体位错缺陷

采用化学腐蚀-显微镜观察法,利用熔融的KOH对泡生法、提拉法、温度梯度法生长的蓝宝石晶体进行了位错腐蚀形貌分析。结果表明:与提拉法生长出的蓝宝石相比,泡生法和温度梯度法生长出来的蓝宝石的位错密度较低,同时位错分布形态比较均匀,双晶摇摆曲线半高宽越窄位错密度越低。因此,在测试蓝宝石晶体时可以通过测试半高宽来间接说明蓝宝石晶体的位错密度情况,并探讨晶体位错缺陷密度、分布与晶体生长工艺之间的关系,对相关机制进行了阐述。     

提拉法生长大尺寸钨酸铅晶体

用中频感应加热提拉法成功地生长了无宏观缺陷的大尺寸钨酸铅晶体(PWO),其晶体尺寸为35mm×250mm;确定了晶体生长工艺,其参数为籽晶取向犤001犦、提拉速度1.0～1.2mm/h、生长界面温度梯度25～30℃/cm;对晶体的杂质和缺陷进行了分析,探讨了避免晶体开裂和抑制组分过冷的工艺条件.同时,测量了它的纵向透过率,晶体在360nm处的透过率>25%,在420nm处的透过率>55%.结果表明:感应加热提拉法生长的大尺寸钨酸铅晶体具有较好的光学均匀性.     

泡生法生长的蓝宝石晶体镶嵌结构及其力学性能

利用泡生法生长出蓝宝石晶体,采用化学腐蚀法对蓝宝石晶体进行了腐蚀,采用高倍显微镜观察蓝宝石晶体的镶嵌结构,并采用万能试验机测试了蓝宝石样品的力学性能。结果表明:镶嵌结构周围的位错密度很高,双晶摇摆曲线半高宽增加,并且产生了劈裂,当蓝宝石中存在镶嵌结构时,晶体的抗弯强度迅速降低。这是因为晶体中镶嵌结构的存在破坏了晶格的完整,在外力作用下发生应力集中,导致晶体在低应力情况下发生断裂,大大降低了蓝宝石晶体的抗弯强度。最后,分析了蓝宝石晶体镶嵌结构产生的原因,并提出了避免的方法。     

蓝宝石单晶生长过程中应力分布的数值模拟

晶体生长过程中所产生的残余热弹性应力是影响晶体质量的重要因素之一.用Ansys软件为平台,以改进的Kyropoulos法制备Φ230x200mm大尺寸蓝宝石单晶为例,对所生长单晶体的热应力分布进行了数值模拟.建立了不同外形(放肩角)条件下晶体生长过程中热弹性应力的分布模型.讨论了不同放肩角对晶体热应力的影响.结果表明,通过改变晶体的外形可以改善热应力的分布,从而在晶体中获得更多的低应力区域.模拟结果和试验结果吻合较好.     

泡生法蓝宝石晶体生长工艺的探讨

为了研究工艺参数对泡生法蓝宝石晶体生长过程及其晶体质量的影响,在自行研制的泡生法蓝宝石晶体生长炉上进行了试验.调整籽晶热交换器水流量及进水温度,并在等径生长期间采用不同的维持功率下降速度,结果表明:热交换器冷却强度对引晶及放肩阶段晶体生长有显著影响,并逐步减弱;维持功率下降速度直接影响等径生长阶段的晶体生长速度和晶体质...     

利用有限元分析热场结构对蓝宝石单晶体品质的影响

泡生法生长蓝宝石单晶过程中,晶体常出现开裂、气泡等缺陷.本文通过Ansys有限元软件对热场结构和晶体生长过程进行数值模拟仿真,仿真分析结果表明热场隔热屏层数的多少直接影响热场温度梯度分布.为此,本文以仿真结果为基础,结合实际生产经验对单晶生长设备进行相应的热场改造,并进行单晶生长实验验证,验证结果显示改进设备生长蓝宝石单晶体位错密度均值减少76/cm2,掏棒长度均值增加118 mm.     

熔融法制备蓝宝石

分别在不同工艺参数下(晶体生长速度:12,18,25 mm/h;气体流速:1.25,0.8,1.5 m3/h),生长出了3根Φ45 mm×160 mm蓝宝石晶体棒。对3种蓝宝石样品进行了不熔物、铁含量、微观气泡、宏观气泡测试。结果表明,当晶体生长速度为12 mm/h,氧气流速为1.25 m3/h,所生长的蓝宝石晶体质量最佳。最后分析了不熔物、气泡、铁杂质的引入机制及减少杂质的措施。     

环境参数对GOI法蓝宝石晶体生长影响分析

利用数值模拟分析的方法,对GOI法(又称泡生法)蓝宝石晶体生长过程进行模拟,分析了系统的环境参数变化对晶体生长的固液界面凸出率和晶体内温度分布、温度梯度的影响．结果表明：热交换器的热对流系数和工作流体的温度变化对晶体生长的固液界面凸出率和温度梯度具有相同的影响效果；在晶体长到一定尺寸后,只靠加大热交换器的取热能力,不足使晶体继续生长．通过降低系统的加热能力,减少传入坩埚内的热量,可使晶体继续长大．加热系统的环境温度和组合热对流系数对晶体生长具有相似的影响趋势,但影响效果却不同,环境温度越高时,固液界面凸出率越小．     

蓝宝石的吸收光谱及改色机理

蓝宝石的吸收光谱是由Ｆｅ３＋,Ｆｅ２＋晶体场谱,Ｆｅ２＋－Ｔｉ４＋,Ｆｅ２＋－Ｆｅ３＋荷移谱等组成。蓝宝石呈色是这些金属离子的ｄ－ｄ电子跃迁和电荷转移等因素共同作用的结果。在高温条件下,采用氧化或还原作用,通过铁、钛等元素间的迁移,达到使浅色蓝宝石变深,深色变浅的目的,从而使蓝宝石颜色得到改善。     

山东昌乐蓝宝石的谱学特征及呈色机理

昌乐蓝宝石的呈色是过渡金属离子的ｄ－ｄ电子跃迁电荷转移跃迁等因素共同作用的结果；蓝宝石呈何种颜色取决于蓝宝石晶格中Ｆｅ＾２＋，Ｆｅ＾３＋，Ｔｉ＾４＋，Ｔｉ＾３＋等色素离子的含量，更取决于这些离子的相对含量，亦即Ｆｅ＾２＋／Ｔｉ＾４＋，Ｆｅ＾３＋／Ｆｅ＾２＋的比值。     

在蓝宝石、MgO衬底上ZnO波导膜的制备

以ZnO烧结陶瓷为靶材,应用射频磁控溅射技术在（001）蓝宝石、（100）MgO衬底上制备ZnO波导薄膜。利用棱镜耦合、X射线衍射、RBS背散射分析等技术研究了所沉积薄膜的光波导及内部结构信息。结果表明：在两种衬底上所沉积的ZnO薄膜可以形成优良的平面光波导结构;薄膜结晶状况为存在少量其他晶向的C轴择优取向;薄膜含有的Zn及O组分原子数比例为近化学计量比;薄膜的沉积速率受衬底材料表面能作用轻微影响;薄膜的有效折射率较ZnO体材料小且受衬底材料影响。生长在蓝宝石衬底上ZnO薄膜的平均晶粒尺寸较在MgO衬底上的小,且其随膜厚的增加无明显变化,但在MgO衬底上晶粒尺寸则随膜厚的增加有增大趋势。     

Preparation of Non-spherical Colloidal Silica Nanoparticle and Its Application on Chemical Mechanical Polishing of Sapphire

Non-spherical colloidal silica nanoparticle was prepared by a simple new method, and its particle size distribution and shape morphology were characterized by dynamic light scattering(DLS) and the Focus Ion Beam(FIB) system. This kind of novel colloidal silica particles can be well used in chemical mechanical polishing(CMP) of sapphire wafer surface. And the polishing test proves that non-spherical colloidal silica slurry shows much higher material removal rate(MRR) with higher coefficient of friction(COF) when compared to traditional large spherical colloidal silica slurry with particle size 80 nm by DLS. Besides, sapphire wafer polished by non-spherical abrasive also has a good surface roughness of 0.460 6 nm. Therefore, non-spherical colloidal silica has shown great potential in the CMP field because of its higher MRR and better surface roughness.     

碰撞成核过程形成的破碎晶核粒度分布特征

研究悬浮液中晶体颗粒碰撞后所形成的破碎晶核的分布特征．探讨不同母晶尺寸、搅拌速率及悬浮密度对破碎晶核粒度分布的影响,发现碰撞后所产生的细小晶核数量随其尺寸的增大而减少的规律．大粒度的晶体个体碰撞过程中的能量损失较大,碰撞所产生的细晶数量远远超过单个小粒度晶体所产生的细晶数量;搅拌速率的改变引起的晶体碰撞能的变化对破碎晶核分布的影响与晶体粒度有关;母晶悬浮密度变化对细小破碎晶核分布的影响受到晶体悬浮状态的制约．     

碘化铅多晶合成与单晶体生长研究

碘化铅 (PbI2 )的平均原子序数较大 ,碘化铅晶体有较宽的禁带宽度 ,作为一种新型的室温核辐射探测器材料有广泛的前景。本文对碘化铅原料的合成与晶体生长工艺进行了初步研究 ,用垂直布里奇曼法生长出了直径达 2 0mm、长约 3 0mm的完整半透明的碘化铅单晶体     

可见光波段超连续谱产生机制的实验及理论研究

针对光子晶体光纤(PCF)在可见光波段的光谱展宽机制和特点,实验研究了入射激光的功率和中心波长等对超连续谱(SS)产生的影响,理论分析了光谱展宽的机制以及平坦度增大的原因。结果发现:在入射激光功率较低的情况下,利用包含色散、自相位调制、自变陡及脉冲内拉曼散射效应的非线性薛定谔方程可以准确地分析光谱的展宽情况,理论分析和实验结果一致;但是,当功率较高时,交叉相位调制及四波混频效应成为光谱在短波方向展宽不可忽略的重要因素。     

蓝宝石/氮化铝衬底上SiC外延薄膜的X射线衍射分析

介绍了在蓝宝石／氮化铝复合衬底上外延生长碳化硅薄膜材料的工艺技术。通过在蓝宝石衬底上预淀积一层薄的氮化铝缓冲使碳化硅薄膜的成核和黏附性得到很大的改善。用多种Ｘ光衍射方法对生长在蓝宝石／氮化铝复合衬底上的碳化硅薄膜的结构进行了分析,结果表明,可在这种衬底上成功地生长 出６Ｈ－ＳｉＣ单晶薄膜。