直拉法单晶制造中的直径检测技术

自动直径控制（ADC）是直拉法单晶制造中的重要环节，本文详细了直拉单晶的直径检测技术，分析其性能差异，对目前单晶炉设备的设计制造有参考作用。     

大直径高质量锑化铟单晶的生长研究

锑化铟单晶是制备3μm～5μm红外探测器的重要材料.为了适应红外焦平面探测器大规模化发展的趋势,我们开展了高质量3in锑化铟单晶的生长研究.本文解决了大直径锑化铟单晶生长的关键技术,讨论了3in锑化铟单晶生长过程中的多晶原料提纯问题,以及单晶电性能参数控制、位错密度控制和直径控制问题,并采用Czochraski法成功地在国内首次生长出直径为3in的锑化铟单晶.其中,直径大于3in的单晶长度超过100mm,单晶的位错密度小于100cm-2.试验结果表明:相对于其他半导体单晶生长位错密度沿晶棒增大的分布规律,我们得到的锑化铟单晶位错密度沿晶棒从头至尾递减,单晶尾部位错密度可小于50cm-2;同时单晶的电子迁移率、载流子浓度均满足制备高性能大规格红外焦平面探测器的要求.     

GaAs单晶生长工艺的发展状况

综述了几种较为成功的适合于工业化大规模生长及科研应用的GaAs材料的生长工艺，如液封直拉法、水平布里支曼法、垂直梯度凝固法／垂直布里支曼法和蒸气压控制直拉法。对比分析了几种GaAs晶体生长工艺的优缺点，并介绍了各种器件和电路对GaAs单晶材料的要求。列举了GaAs单晶生长中有待解决的问题：热对流与残余热应力问题；位错和亚结构问题；与晶体生长相关的化学计量问题，此外还介绍了我国GaAs材料的发展状况。     

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.     

直拉法生长Si1-xGex单晶的数值模拟

利用数值模拟技术对Si1-xGex单晶生长过程中的热传输和温度分布情况进行了模拟分析,并以此为条件对晶体生长过程中不同阶段下,不同埚转速度对晶体生长稳定性的影响进行了对比分析,获得了相应的数据.对优化晶体生长条件参数、提高晶体生长稳定性和晶体质量具有较好的指导意义.     

FEC法生长Si和In双掺GaAs单晶生长技术

研究了几种消除LEC GaAs材料的位错措施以降低温度梯度从而尽可能降低晶体的热应力。掺入等电子In或Si使杂质硬化,为了抑制晶体表面产生位错,开发了全液封切克劳斯基(FEC)晶体生长技术。结合以上三种技术开发出了Si和In双掺FEC GaAs单晶生长技术以消除位错。采用此技术已生长出半导体低位错密度的GaAs晶体,经证实这种掺Si和In低位错GaAs衬底可以满足GaAs LED制作。     

直径52～65mm探测器级Si单晶的真空制备

为了制备纯度11N以上、直 径Φ大于 45mm并且各项性能指标满足探测器级要求的大直径 超高纯单晶Si材料,本文在真空气氛下提纯并生长Φ52～65mm探测器级区熔(FZ,float zone)Si单晶, 并对真空气氛和直径增加所带来的晶体不稳定生长、高断面电阻率不均匀率和漩涡缺陷 等问题的产生原因和解决方式进行了深入研究。结果表明,丹麦加热线圈表面带有台阶 和十字开口,是提纯和生长Φ大于45mm 多晶Si和单晶Si的理想线圈;适当提高单晶转速和 生长速度有利于降低断面电阻率不均匀率,且提高转速的效果更加明显;真空气氛下, 提高热场对中性可抑制漩涡缺陷的产生,其对漩涡缺陷的影响比单晶Si生长速度更加显 著,这是与Ar气气氛FZ不同的;多晶Si提纯次数越多单晶Si寿命越低,降低多晶Si原 料中的P/B和重金属原始含量有利于提高单晶Si寿命;若要制备少子寿命大于800μs, 符合探测器级标准的Φ52～65mm Si单晶 ,多晶Si原料少子寿命应大于3000μs。     

高精度滚轮法大直径测量系统的数据采集和控制

为了提高滚轮法测量大直径的精度,需要对影响测量精度的误差因素进行修正,同时提高系统构成的灵活性,降低成本.本文介绍了一种基于虚拟仪器的多传感器数据采集控制系统,用来完成滚轮法大直径测量系统的数据采集和控制.实践证明,对于大型复杂测量系统虚拟仪器与传统系统构成方法相比较,具有明显的优越性.     

大直径CZSi单晶中微缺陷与间隙氧之间的关系

通过实验分析了大直径直拉硅片中间隙氧含量对原生新微缺陷的影响,并对具有不同间隙氧含量的硅片进行热处理实验.结果发现间隙氧含量影响到晶体中新微缺陷的密度,通过高温退火可显著降低微缺陷的密度.     

化学气相传输法大尺寸ZnO单晶生长模式控制

借助传输剂的作用,化学气相传输法(CVT)ZnO单晶生长过程具有足够高的组分过饱和蒸气压,因而具有很强的生长驱动力.控制单晶的成核和生长模式成为获得大尺寸ZnO单晶的关键.对不同条件下CVT法ZnO单晶生长的实验现象、晶体表面形貌和晶体质量进行了研究分析,给出了晶体生长模式与生长温度、化学配比等条件的关系.并在此基础上实现了ZnO单晶的二维成核生长模式的控制,获得厚度均匀、单一晶向的高质量大尺寸ZnO单晶.     

Postprocessing, readout and packaging methods for integrated gas flow sensors

Two different architectures of integrated thermal flow meters based on a differential temperature configuration are investigated. A standard structure made up of a heater placed between two temperature probes has been compared to a recently proposed variant equipped with a double heater. The latter has shown a different dependence of the response on gas type when driven in a closed loop fashion. The possibility of using this architecture to compensate the intrinsic sensor offset has also been proposed. Devices have been fabricated by means of a simple and low cost postprocessing technique applied to chips fabricated with two distinct commercial processes. Postprocessing variants, imposed by the sophistication of modern processes, have been proposed and discussed. A compact gas flow sensor with the readout electronics integrated on the same chip has been fabricated and characterized. Experimental results on this device and new data on double heater structures have been discussed and compared with the reviewed data of previously presented devices.     

一种判断气/固两相流流型的新方法

对于广泛应用于工业生产的气/固两相流,研制较好的仪器来测量其参数显得尤为重要。而且国内外许多学者都在致力于气/固两相流甚至多相流的研究,并取得了长足的进展。本文在简要介绍现阶段测量气/固两相流流型方法的前提下,提出一种新的判断气/固两相流流型方法。即基于概率密度定义,利用测量信号的均值进行直接判断。     

CZ法硅晶体生长过程中热输运和流体流动的数值研究

A global analysis of heat transfer and fluid flow in a real Czochralski single silicon crystal furnace is developed using the FLUENT package.Good agreement was obtained for comparisons of the power and crystal growth speed between the simulation and experimental data,and the effect of the length of the crystal on heat transfer and fluid flow was analyzed.The results showed that T_max increases and its location moves downward as the crystal length increases.The flow pattern in the melt does not change until the crystal grows to 900 mm.As the crystal length increases,the flow pattern in the first gas area only changes when the crystal length is less than 700 mm,but the flow pattern in the second area changes throughout the growth process.     

用于光子晶体波导慢光测试的时间和相位延迟方法

光子晶体慢光波导以其体积小,易于集成等优点,近年来成为国内外研究者用于实现全光缓存器的热点技术。基于SOI晶圆制作了光子晶体波导,并对其进行了数值仿真和实验测试。计算了波导的能带和群折射率与波长的关系曲线。通过相位延迟和时间延迟方法对波导群折射率进行了测量。相位延迟方法得到的群折射率曲线与仿真结果具有相同的趋势。通过时间延迟的方法测量了脉冲延时,大约是4.7 ps,得到的结果与相位延迟计算结果相吻合。     

气液两相流三维测量中虚拟立体视觉传感器的优化设计与实验

针对高速动态的气液两相流动对象,基于双目体视原理,采用单台高速摄像机和反射镜组,对虚拟立体视觉传感器进行了优化设计;对气泡发生装置中竖直向上的气泡特征参数进行三维测量。建立虚拟立体视觉传感器三维测量模型,综合考虑实际视场、传感器结构和测量误差等因素,通过结构参数对3方面性能影响的仿真分析,最终确定传感器的结构参数。实验结果表明,传感器测量空间距离误差优于0.14 mm,相对误差优于0.49%,适于气液两相流动态测量,可以实现气泡运动的三维重建。     

The mechanism for the formation of slug flow in vertical gas–liquid two-phase flow

This paper studies the mechanism for the formation of a slug flow in vertical gas–liquid two-phase flow. By analyzing void fraction waves and their instability, it is proved that the formation of a slug flow regime is due to the increase of void fraction waves, which causes the conglomeration of gas bubbles and the coalescence of bubble clusters in unstable bubbly flow. Experiments and analysis show that intense turbulence can restrain the formation of Taylor bubbles. Therefore, in a large diameter vertical pipe, a Taylor bubble can form under a condition of low continuous volume flux due to the action of void fraction waves. However, the coalescence effect of void fraction waves as it affects bubbles is suppressed in high continuous volume flux, and therefore, a slug flow regime cannot be observed in the evolution of flow patterns. Under a condition of high continuous volume flux (V_L=0.15 m/s) described in the paper, the flow pattern evolution is from cap bubbly flow to cap churn flow, and then gradually to churn flow with the increase of void fraction.     

浅析可锻铸铁管路连接件在城市燃气工程中的使用及测试方法

本文主要突出对可锻铸铁管路连接件在城市天然气工程中的使用与综合技术模式,并结合相应的技术进行创新运用,注重关键点的应用.     

利用3D-PDA系统对四角切燃锅炉炉膛上部的气固两相流场冷态测量研究

四角切烯锅炉是我国电力行为中应用最广泛的炉型。本文在冷态模型实验台上，要用三维激光相位多普勒动态粒子分析仪（３Ｄ－ＰＤＡ），针对正常工况和一次风微量反旋偏转技术工况，测量了炉膛上部气固两相流场，得出了较准确、全面的气固两相流场数据，并对炉膛上部气固两相流场特点进行了描述，对炉膛对流受热面烟道的烟温偏斜原因作出分析。本文的工作为调整炉膛上部气固两相流场、改善炉膛对流爱热面烟道烟温及烟气流量偏斜提供了     

一维光子晶体非线性微腔的缺陷模和双稳态

为了了解一维光子晶体布喇格非线性微腔产生的缺陷模和双稳态特性,采用数值模拟和理论分析相结合的方法,研究了缺陷层厚度变化和布喇格镜准周期性对缺陷模和双稳态的影响。研究结果表明,缺陷层厚度增大和折射率递增时,均可使缺陷模向低频方向移动,即布喇格腔共振模红移,因此,只要较小的入射光强就可使腔共振模红移到入射光模而产生阈值较低的双稳态,数值计算与理论分析是一致的。这对光子晶体微腔的设计有一定的意义。     

一维掺杂光子晶体的缺陷模和偏振特性研究

利用特征矩阵法研究了两种偏振光通过一维掺杂光子晶体的缺陷模特征和偏振特性,结果表明:S偏振光的缺陷模对应的入射角随着入射波长的增大而增大,而P偏振光的缺陷模对应的入射角却随着入射波长的增大而减小;P偏振光存在明显的"广义布儒斯特角"对应的允许带,其"广义布儒斯特角"随着入射波长的增大而减小,S偏振光不存在"广义布儒斯特角".