LEC法GaSb晶体生长数值模拟研究

采用有限元模拟软件对液封直拉(LEC)法生长锑化镓晶体过程进行计算机建模。模拟分析了晶体旋转、坩埚旋转及隔热屏等因素对GaSb固-液界面形貌的影响。结果表明,晶体旋转与坩埚旋转分别具有促使凸向熔体的固-液界面曲率减小及增大的作用,且同等转速条件下,坩埚旋转对固-液界面形貌影响更大。此外,减小放肩角度、去除炉体上部的隔热屏等措施,均具有使凸向熔体的固-液界面曲率降低的作用。而使用液封剂使凸向熔体的固-液界面曲率增大。坩埚在加热器中存在某一位置,使熔体内部轴向梯度最大。炉膛内氩气流速最剧烈部位为保温罩与拉晶杆间的区域,Ar气对流导致上炉膛温度提高,并降低熔体表面温度约8℃。     

椭圆柱Bridgman炉生长Hg_(1-x)Cd_xTe晶体时固/液界面形状的数值模拟

用三维数值模拟方法研究了椭圆柱Ｂｒｉｄｇｍａｎ炉生长Ｈｇ１－ｘＣｄｘＴｅ晶体时固／液界面附近的温度分布，考察了安瓿位置、安瓿与炉膛直径相对大小以及炉膛温度分布等对固／液界面的影响情况．结果表明，椭圆柱Ｂｒｉｄｇｍａｎ炉内的特殊温度场分布有可能提高晶片上横向组分均匀性．     

垂直Bridgman法生长氟化钙晶体的数值分析

利用Fluent软件,模拟计算了垂直Bridgman法大尺寸氟化钙晶体生长的具体过程,研究了晶体生长过程中的热传递和熔体对流传热,分析了固相、液相和坩埚的热导率的差异对坩埚中心轴的轴向温度分布和轴向温度梯度以及界面处的径向温度分布和径向温度梯度的影响。分析结果表明:熔体对流传热的效果随晶体生长的不断进行逐渐减弱;固相、液相和坩埚的热导率的差异对坩埚中心轴的轴向温度分布和轴向温度梯度以及界面处的径向温度分布和径向温度梯度有重要影响;晶体的结晶速度和坩埚的下降速度存在不一致性。     

10cm VGF法GaAs单晶生长过程中热应力的数值模拟

采用数值模拟技术模拟了10cm(4 in)VOF法GaAs单晶生长过程中的温场分布、固液界面形貌以及热应力分布.推导得到了固液界面形状与轴向温度梯度和径向温度梯度之间的关系,定义了一个固液界面形状函数,用以表征固液界面偏离度.固液界面偏离度可定义为晶体边缘和晶体中心轴向位置的差值.计算得到固液界面凹(凸)度的临界值,小于该值时,固液界面附近的热应力低于临界分解剪切应力(CRSS).模拟计算了两个时刻的晶体中的热应力分布:当偏离度大于临界值时,晶体中的热应力大于CRSS,反之,晶体中的热应力小于CRSS,验证了理论推导的结果.     

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。     

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。     

布里奇曼法生长碲镉汞晶体的固液界面形态研究

文中综述了布里奇曼法及加速坩埚旋转技术的布里奇曼法生工碲镉汞晶体过程中固液界面形态的研究结果，简单讨论了固液界面形态对组分分布的影响，并将两种技术所得的组分分布结果进行了比较，在分析影响固液界面形态因素的基础上，认为加速坩埚旋转技术是目前改善固液界面形态的有效方法。     

坩埚在线圈中位置对大直径SiC单晶温度场影响

利用Virtual Reactor模拟软件研究了大直径SiC晶体生长中坩埚在感应线圈内不同位置对坩埚内整体温度场、生长腔以及料源内温度场的影响。分析比较了生长腔内径向温度梯度以及轴向温度梯度的变化规律以及坩埚内部整体温度场的分布规律。以此为依据,优化了坩埚设计,获得了理想的适合大直径SiC单晶生长的温场,并成功生长出高...     

垂直Bridgman生长CdTe过程的数值模拟

采用Galerkin有限元算法,计算了垂直Bridgman生长CdTe过程中的温场分布、液体流动和固液界面的形状,分析了生长速率、温区分布等参数对固液界面的影响.计算结果表明,较小的生长速率可以获得更为平坦的固液界面,适当增加结晶区域的温度梯度也是改善固液界面形状的一个有效方法.同时,通过对生长系统中的热流分析,表明在生长过程的中间阶段,热量交换主要集中在梯度区附近,而坩埚两端与外部环境的热量交换较少.     

垂直Bridgman生长CdTe过程的数值模拟

采用 Galerkin有限元算法 ,计算了垂直 Bridgman生长 Cd Te过程中的温场分布、液体流动和固液界面的形状 ,分析了生长速率、温区分布等参数对固液界面的影响 .计算结果表明 ,较小的生长速率可以获得更为平坦的固液界面 ,适当增加结晶区域的温度梯度也是改善固液界面形状的一个有效方法 .同时 ,通过对生长系统中的热流分析 ,表明在生长过程的中间阶段 ,热量交换主要集中在梯度区附近 ,而坩埚两端与外部环境的热量交换较少     

单晶炉温场分布对碲镉汞晶体结构的影响

本文论述了不同炉温分布,对比研究温场对碲镉汞晶体结构的影响。     

MnxCd1-xIn2Te4晶体生长及其性能研究

采用ACRT-B法生长了四元稀磁半导体化合物Mn0.1dCd0.9In2dTe4晶体。采用扫描电镜、X射线衍射仪、ISIS能谱仪、Leica定量金相分析仪以及傅里叶变换红外光谱仪研究了晶体中相的结构，形貌、成分及晶片的红外透射光谱。发现晶体生长初始端由于溶质再分配而引起成分偏离配料比，结果出现三种相：α相、β相和β1相，其中α相和β相是在晶体生长过程中形成的，随温度降低，从α相中又析出β1相，当晶体生长到稳定段，完全形成β相，Mn0.1Cd0.9In2Te4晶体从生长初始端到接近稳态区，β1相内规则排列状向不规则排列的近似圆片状发展。禁带宽度为1.2eV的Mn0.1Cd0.9In2Te4在10000～4000cm^-1的近红外波数范围内，其透过率最高达83%，在4000～5000cm^-1的中红外波数范围内透过率为59%～65%。     

高重频CO2激光对Hg0.826Cd0.174Te晶体的损伤

开展了HgCdTe 晶体的多脉冲热损伤问题的实验研究。采用形貌学方法对脉宽为300 ns 重复频率可调的CO2 激光器对Hg0.826Cd0.174Te 晶体的损伤阈值进行了实验测量,并建立了高重频脉冲CO2 激光辐照Hg0.826Cd0.174Te 晶体的三维热传导理论模型,分析了激光重复频率和辐照时间对晶体损伤特性的影响。研究表明:300 ns 的CO2 激光辐照时间大于10 s时,Hg0.826Cd0.174Te 晶体的损伤阈值不随辐照时间的增加而改变,其损伤阈值为1.421 4103W/cm2;激光重频对晶体的损伤阈值的影响较小,损伤阈值主要取决于辐照激光的平均功率密度。SEM 损伤结果显示:晶体损伤为热熔损伤,表面未发现由热应力造成的裂缝。理论模型获得的损伤数据和温升规律支持实验结果。该研究可为高重频CO2 激光应用、激光防护等提供参考。     

CdZnTe晶片的性能测试

测试了多个Cd0.9Zn0.1Te晶片的性能,包括红外透过率、成分分布、位错密度、Te沉淀/夹杂密度以及电阻率.研究表明,红外透过率与性能有着密切的联系:红外透过率的大小及红外透过率图谱的形状可反映晶片的成分分布、位错密度以及电阻率的情况.从晶片对红外光的吸收机理出发,对这些联系进行了详细的分析.     

CdZnTe晶片的红外透过率研究

测试了多个性能各异的Cd0.9Zn0.1Te晶片的红外透过率。研究表明,红外透过率与晶片的性能有着密切的联系,即红外透过率的大小及红外透过率图谱的形状可反映晶片的成分分布、位错密度以及杂质含量的情况。从晶片对红外光的吸收机理出发,对这些联系进行了详细的分析。     

Low temperature metal saturation of Hg1−xCdxTe(s)

The simultaneous fit to diverse phase diagram and thermodynamic data in the Hg-Cd-Te system using an associated solution model for the liquid phase is summarized. The calculated low temperature isotherms and solid isoconcentration lines near pure Hg are shown to agree well with experiment. The difference between the crystal temperature and the temperature of a Hg-reservoir required to give the mercury pressure for metal-saturation is tabulated for crystal temperatures of 250, 275, and 300°C and x-values between 0.1 and 0.9. The differences are all less than 0.6°C and at a given crystal temperature are smallest for x = 0.9.     

根据红外透过率推断CdZnTe晶片的性能

采用傅里叶变换红外光谱仪测试了性能各异的多个CdZnTe晶片的红外透过率．研究表明，红外透过率的大小可以定性反映CdZnTe晶片的性能：红外透过率越高的晶片，其成分偏离越小，位错密度越低，电阻率越高．根据红外透过率大小随着波数的变化，红外透过率图谱可以分为4种，每一种图谱对应着具有不同性能的CdZnTe晶片，从晶片对红外光的吸收机理出发，对实验结果进行了初步分析。     

碲锌镉晶体生长炉自主设计与控温性能实验

针对直径4英寸碲锌镉单晶材料生长的需求,在研究国外碲锌镉晶体材料生长取得的成果基础上,自主设计了一种基于移动炉体技术的碲锌镉晶体生长炉.炉体由4种规格的六段温控加热单元组成,采用工控机控制伺服电机来驱动滚珠丝杆直线导轨实现炉体升降,炉体内腔设置有刚玉陶瓷管及高温金属热管组成的加热炉管,通过高精度铂铑铂热电偶、欧陆、变压...     

Luminescence of CdMnTe/CdMgTe structures with periodically arranged narrow-gap inclusions

The study is concerned with the excitonic and intracenter emission spectra of planar structures with periodically arranged Cd_0.9Mn_0.1Te layers (with a nominal thickness corresponding to one monolayer) separated by Cd_0.5Mg_0.5Te barriers with different thicknesses. The complex structure of the spectra and their variations in the temperature range from 5 to 80 K are indicative of the inhomogeneity of the Cd_0.9Mn_0.1Te layers, the important role of vertical diffusion, and the correlation between irregularities in the direction of growth at a small spacing between the narrow-gap Cd_0.9Mn_0.1Te layers. A substantial factor controlling the spectrum and quantum efficiency of excitonic emission is the relation between the exciton radius and the period of the structure.     

Formation of ohmic contacts to low-resistivity Cd1 − x Mg x Te alloys for photovolatic applications

Electrical properties of the Cd_{1 ? x} Mg _x Te alloys of various composition (0.1 ≤ x ≤ 0.3) are studied. It is established that at x = 0.1, a low-resistivity p-type material with parameters close to undoped CdTe is formed. A feature of the Cd_0.9Mg_0.1 Te crystals is that, during deposition of Cu on their surface from a saturated CuSO₄ solution, ohmic contact is formed, the characteristics of which do not worsen in a wide temperature range (80?300 K). The study of characteristics with and without illumination of the Cu/p-Cd_0.9Mg_0.1Te/n-Cd_0.9Mg_0.1Te/In structures have shown that they are promising as photoconverters of solar radiation.