温度梯度和生长速率对CdZnTe-VBM生长晶体的影响

计算模拟了半导体材料CdZnTe垂直布里奇曼法(CdZnTe-VBM)单晶体生长过程，分析了炉膛温度梯度和坩埚移动速率对结晶界面形态和晶体内组份偏析的影响。计算结果表明炉膛温度梯度和生长速率的变化明显影响固-液界面前沿对流场的形态和强度。界面凹陷深度随着炉膛温度梯度的增加和生长速率减小而减小。炉膛温度梯度的增加和生长速率的减小虽然均能有效的减小径向偏析，但却增加轴向偏析，减小轴向等浓度区的长度。     

新型五温区碲化汞单晶炉热场结构数值模拟

碲化汞(HgTe)晶体材料由于其优越的光电性能,在大面阵红外探测器领域有着广阔的应用前景.为了获得更适合HgTe单晶制备的温度梯度,本实验提出了一种新型五温区HgTe单晶炉热场结构,并通过对单晶炉内热场的数值模拟计算,得出了不同晶体生长阶段炉体内部的温度分布,获得了相应的温度梯度和热流密度分布,计算出梯度区内温度梯度约4.88℃/cm;同时搭建了五区加热试验平台,经过试验测得梯度区内温度梯度约为4.96℃/cm.     

碲锌镉单晶片的退火方法

探索了一种Cd1-xZnxTe(CZT)探测器晶片退火的新装置和新方法,该装置可以方便有效的对CZT单晶片进行同组分源退火研究.利用XRD、红外透射谱和晶体电阻率表征了采用该装置在富Cd的同组分CZT粉末源包裹下,选择适宜的退火温度和时间进行退火后的CZT单晶片,晶片的电阻率有一定的提高,红外透过率有一定改善.XRD分析表明,经过退火后,CZT单晶片中的cd组分含量有一定增加.采用该方法退火后,晶体品质有一定提高.     

碲锌镉晶片机械研磨和机械抛光工艺研究

研究了碲锌镉(CZT)晶片表面的机械研磨和机械抛光工艺.采用不同粒度的Al2O3磨料对CZT晶体表面进行机械研磨和机械抛光,并研究了工艺参数变化对CZT晶体表面质量、粗糙度、研磨速度和抛光速度的影响.结果表明,机械研磨采用粒度2.5μm的Al2O3磨料,最佳的研磨压力和研磨盘转速分别为120g/cm.和75r/min,...     

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...     

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。     

激光金属沉积成形过程热应力的数值模拟

根据有限元分析中的"单元生死"技术,利用APDL编程实现了对多道多层激光金属沉积成形过程热应力的三维数值模拟.模拟采用了Gauss热源模型,并引入了沿长边的平行往复扫描方式.计算结果表明,熔池区域以及试样与基板相邻区域是高热应力区,试样内部的热应力较小;试样沿厚度增加方向的热应力在沉积过程中幅值很大并且以拉伸应力为主,是导致试样产生裂缝的主要原因;沉积过程中沉积开始的位置对热应力的分布和强度影响很大,同一沉积层首道各节点热应力值几乎是末道各节点热应力值的一倍.在与模拟过程相同的条件下,实际成形试样裂缝的产生和发展规律与模拟结果相符.     

激光能量对碲镉汞注入样品退火效果的影响

利用脉冲ＹＡＧ激光器对砷注入长波碲镉汞样品进行激光退火、分析不同能量密度的激光光束退火所引起的样品表面电学性质的变化。实验表明,激光能量密度越大,激光退火的效果越明显。我们认为要达到理想退火效果,样品表面一薄层需处迂近熔化状态,以得到晶格结构的重新组织。     

高纯碲镉汞配料,封装过程中污染对原材料纯度的影响

首先对目前国内 Te、Cd、和 Hg 高纯材料在大气环境下配料、在油扩散泵真空系统下封装两个过程中由于原材料表面的自然氧化、吸附、原材料小颗粒或粉末之间贮存的气源等污染对原材料纯度的影响进行了分析计算和讨论。简单的估算表明,二次污染可使材料纯度低于6个9(用6N 表示)。采用清洁真空系统后配料封装,即使真空度不高(或充保护气体),二次污染的杂质浓度仍可低于10~(-9)量级。其次对739厂的 Te、Cd(标称7N)原材料以及机电部第1411研究所提供的 CMT(Cd_xHg_(1-x)Te)晶片分别进行了配料、封装的初步模拟实验和表面污染的实验分析。实验结果说明,配料和封装过程对材料 Te 的二次污染(主要是吸附和返油)影响不大;但对 Cd 材料污染十分严重,分析计算表明,碳、氧污染引起的杂质浓度较高。实验结果支持了第一部分中的计算结果。     

微重力条件下分离结晶过程中熔体热毛细对流的数值模拟

用有限差分法对微重力条件下分离结晶生长中的熔体热毛细对流进行了数值模拟,熔体的深径比A取1和2,自由界面无因次宽度B取0.05,0.075和0.1;得到了分离结晶Bridgman生长过程中熔体热毛细对流的流函数分布和温度分布图,研究了流型的演变过程和流动的失稳机制.结果表明:当Marangoni(Ma)数比较小时,流动为稳态流动并只存在于自由界面附近,随着Ma数的增加,流动增强并逐步向熔体内部扩展,熔体内部温度分布的非线性性增加,自由界面速度增大;Ma数超过某一临界值后,流动转化为非稳态流动;流动失稳的物理机制是流速的变化和阻力的变化之间存在滞后.     

强化换热对CdZnTe晶体生长过程的影响

为了优化CdZnTe晶体生长过程的工艺参数,利用数值模拟方法研究了强化换热对晶体生长过程固液界面凹陷、溶质组分偏析的影响.结果表明:当坩埚轴向散热强度大幅度增加时,固液界面前沿的对流显著增强;随着凝固过程的进行,固液界面凹陷深度先是显著减小,随后显著增加;晶体起始段溶质组分的径向偏析明显减小,溶质组分轴向等浓度区增长.当坩埚侧面径向散热强度增加时,固液界面前沿的对流和界面凹陷深度先是有所减弱,随后又有较大增加.当坩埚内壁碳膜厚度增加时,界面前沿的对流强度显著减弱,而固液界面凹陷深度明显增加.径向散热和碳膜厚度的增加皆不能明显影响晶体内溶质组分分布.     

狭缝宽度及坩埚半径对分离结晶法制备CdZnTe晶体的影响

借助有限元法,在常重力条件下对分离结晶过程进行全局数值模拟,研究了狭缝宽度及坩埚半径对CdZnTe晶体生长过程中整体传热与流动特性的影响。模拟结果表明系统内传热特性、熔体流型与狭缝宽度及坩埚半径密切相关:(1)狭缝宽度对分离结晶有决定性的作用,当狭缝宽度较小时,气-液弯界面两端的温差很小,导致增大晶体重新粘附于坩埚壁面的风险;随着狭缝宽度的增大,流动不稳定性增加,很难保持稳定的气-液弯界面形状,增加了实现晶体稳定生长的难度;(2)随着坩埚半径增大,Marangoni对流对熔体流动影响逐渐增大,结晶界面附近的熔体流动不稳定性增加,这不利于晶体的稳定生长。     

CdZnTe晶体生长用石英管的镀碳工艺研究

使用金相显微镜、推力分析仪测试等手段研究了镀碳工艺参数对碳膜的表面形貌、碳膜和石英结合力的影响。获得了一个优化的镀碳工艺参数,即在镀碳温度为950～1100℃,气体流量为4～7ml/h,镀碳时间为6h,冷却时间为12h的条件下得到的碳膜较为均匀,而且和石英结合的较好。使用该工艺条件镀膜的石英管生长出的CdZnTe晶体表面光洁,位错密度低,约为4×104cm-2。     

多层多道焊温度和热应力场对角变形影响分析

为探究Q235中厚板多层多道焊温度与热应力耦合场作用下对工件角变形的影响,利用有限元软件COMSOL对中厚板多层多道焊温度和热应力耦合场进行分析.通过建立中厚板多层多道焊温度与热应力耦合场模型,对工件不同方向温度场、热应力场的变化以及工件最终角变形情况进行模拟,并将模拟结果与相同工艺条件下焊接试验结果进行比较验证.结果表明：仿真分析结果与焊接实验结果具有较好的重合度;温度和热应力耦合场主要作用于工件的横向和纵向,对厚度方向的角变形影响较小.这为后续多层多道焊接角变形问题的进一步研究奠定了基础.     

静不定结构的热应力分析

分析了受约束机构内材料热应力存在的危害,给出静不定结构内热应力的定量描述方式:弹性变形状态时,热应力仅与线膨胀系数、弹性模量及温度变量成正比关系;当热应力达到材料在某温度下的屈服强度时,其热膨胀发生弹塑性转变,热应力为当时温度下的屈服强度。采用热模拟试验机测试了材料的温度与热应力关系,分析结果与数值模型基本吻合,测出刚性约束下45钢在升温至620℃时热应力等于其屈服强度约200 MPa。     

基于数值模拟的热梯度CVI制备C/C 复合材料致密化行为

根据热梯度化学气相渗透(CVI)工艺制备C/C复合材料的特点, 建立了均相与非均相反应的多场耦合数学模型。以2D炭毡为预制体, 天然气为前驱体, 炉压为100 kPa的工艺条件下, 通过计算获得了预制体致密化过程中密度的演变规律; 分析了沉积温度及气体流量对致密化的影响, 获得了合理的沉积温度和气体流量范围。致密化100 h后, 预制体整体密度的计算值与实验值基本一致, 径向密度分布的模拟值与实验值呈相同的变化规律, 验证了模型的可靠性和模拟的预测能力。      

Synthesis,crystal structure and thermal analysis of a new stilbazolium salt crystal

A new organic crystal of 4-N, N-dimethylamino-4′-N′-methyl-stilbazolium benzene sulfonate (DASBS) was synthesized and characterized for the first time. It is a derivative of 4-N, N-dimethylamino-4′-N′-methyl-stilbazolium tosylate (DAST) with the benzene sulfonate replacing p-toluenesulfonate. Single crystal XRD demonstrated that the crystal structure of DASBS·H₂O was triclinic. The thermal analysis of this new crystal was also conducted, and the melting point was obtained to be 232°C.     

垂直布里奇曼法生长碘化铅单晶体

碘化铅（PbI2）晶体的平均原子序数较高,有较宽的禁带宽度,作为一种新型室温核辐射探测器材料有着广阔前景．以高纯Pb和I2单质为原料,采用两温区气相输运法（TVM）成功合成出单相PbI2多晶原料,并以此为原科,用垂直布里奇曼法（VBM）生长了3种不同颜色的PhI2单晶体．研究表明：晶体生长工艺参数对晶体的质量有重要影响,适当调整温度场和安瓿在生长炉中的位置,可有效地避免或减轻晶体富碘现象,从而生长出优质的黄色PbI2单晶体。