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。     

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.     

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。     

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.     

大直径Hg_3In_2Te_6晶体生长与性能表征

采用垂直布里奇曼法,成功生长出大直径Hg3In2Te6(Φ=30mm)晶体。通过傅立叶红外透射光谱测试了晶锭不同部位的红外透过率,并利用X射线双晶摇摆曲线表征了晶体的结晶质量。结果表明,定向切割晶片为(111)面单晶,衍射峰位于θ=12.1665°处,半峰宽为0.0760°;中部单晶片红外透过率平均值为50%,接近Hg3In2Te6晶体的红外透过率最大值57%。位错和成分非均匀性是造成晶锭不同部位红外透过率差异的主要因素。     

Cd/Zn气氛退火过程中CdZnTe晶体内Te夹杂的迁移研究

通过红外透过成像研究了Cd/Zn气氛退火过程中Cd0.9Zn0.1Te∶In晶体内Te夹杂的密度及尺寸分布的演变。结果发现,Cd/Zn气氛退火前,晶体中的Te夹杂密度分布比较均匀;退火后,晶体高温端近表面区域的Te夹杂密度较退火前提高了1个数量级,而晶体内部的Te夹杂密度则较退火前降低了1个数量级,且其密度沿温度梯度方向逐渐增加。退火前,晶体表面和内部的Te夹杂的直径主要分布在1~25μm;退火后,在晶体表面,直径45μm的Te夹杂密度显著增大;而在晶体内部,直径5μm和25μm的Te夹杂密度显著增大。导致这些现象的原因是退火过程中,Te夹杂沿着温度梯度方向不断向晶体表面迁移,在迁移过程中尺寸相近的Te夹杂通过合并长大,尺寸相差较大的Te夹杂则以Ostwald熟化方式长大,并使小尺寸的Te夹杂更小。但由于熟化不充分,在Ostwald熟化长大过程中留下了很多尺寸5μm的Te夹杂颗粒。     

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.     

CdZnTe晶体中微米级富Te相与PL谱的对应关系

采用红外透过显微镜(IRTM)观察了不同条件下生长的CdZnTe晶体中微米级富Te颗粒.结合实际生长条件分析了不同富Te颗粒的产生以及形态演化.通过低温光致发光(PL)谱研究了CdZnTe晶体中杂质、缺陷的状态,以及晶体的结晶质量,并测试了相应晶体的电阻率.归纳出不同富Te颗粒的产生与对应晶体10 K温度下PL谱中特征...     

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。     

退火热处理对ZnGeP_2晶体光学性能的影响

采用坩埚下降法生长出尺寸为22mm×30mm的磷锗锌(ZnGeP_2)单晶体。分别采用真空P氛围和真空ZnGeP_2多晶粉末包裹对生长的ZnGeP_2晶体进行退火处理。利用X射线衍射仪、能量分散光谱仪、红外分光光度计,测试了不同退火条件下ZnGeP_2晶体中的元素组成和红外透光谱。结果表明,采用真空ZnGeP_2多晶粉末包裹,580~600℃保温300h的退火工艺,能够较好地弥补晶片中Zn、P原子缺失,成分更接近ZnGeP_2理想化学计量比。退火后的晶体在近红外波段范围内(0.7~2μm)的透过率有约30%的提高,在2~10μm范围内的平均透过率接近60%。晶体光学质量显著提高,满足光学器件的制作要求。     

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.     

近空间升华法制备CdZnTe外延厚膜及其性能研究

采用近空间升华法在GaAs(100)衬底上外延生长CdZnTe单晶厚膜,用化学腐蚀的方法去除掉GaAs(100)衬底后,对CdZnTe外延膜上、下表面的形貌、成分、结构以及电学性能进行了表征分析。SEM和EDS的结果表明,CdZnTe外延膜表面平滑致密且膜中成分分布较均匀;红外透过成像分析的结果表明,CdZnTe厚膜中无明显的Te夹杂相;X射线摇摆曲线、PL谱的结果表明,随着薄膜厚度的增加,CdZnTe外延膜中的晶体缺陷减少,应变弛豫,结晶质量提高,通过增加膜厚可以获得高质量的CdZnTe外延膜;电学测试表明,CZT外延膜的电阻率在1010Ω·cm数量级,且具有较好的光电响应特性,可用于高能射线探测。     

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。     

双温区生长CdSe单晶及其红外表征

硒化镉晶体是一种很有前途的室温核辐射探测器半导体材料,实验采用改进的双温区气相垂直提拉法成功的生长了Φ15mm×40mm,电阻率为107～108(Ω·cm)量级的硒化镉单晶体.对生长的硒化镉单晶体(110)解理晶片进行XRD、红外透过测试,结果显示:硒化镉单晶体完整性好,红外透过率＞62%,表明用二步提纯,在具有较好温度梯度的双温区炉中生长晶体,能有效地控制杂质、缺陷浓度和晶体的化学配比.     

钨酸铅(PbWO_4)晶体的发光均匀性研究

通过对下降法生长的全尺寸钨酸铅（ＰｂＷＯ４）晶体沿长轴方向不同点的透过率和光产额的测量、分段晶体的透过率和光产额的测量,研究了钨酸铅晶体的发光均匀性及其影响因素．结果表明：钨酸铅晶体发光均匀性主要由生长后期的钨酸铅晶体质量所决定,采用晶种为大头的加工取向有利于提高钨酸铅晶体的发光均匀性．     

钨酸铅(PbWO4)晶体的发光均匀性研究

通过对下降法生长的全尺寸钨酸铅（PbWO4）晶体沿长轴方向不同点的透过率和光产额的测量、分段晶体的透过率和光产额的测量,研究了钨酸铅晶体的发光均匀性及其影响因素。结果表明：钨酸铅晶体发光均匀性主要由生长后期的钨酸铅晶体质量所决定,采用晶种为大头的加工取向有利于提高钨酸铅晶体的发光均匀性。     

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...     

大尺寸PWO:(Sb,Y)晶体光谱特性的表征研究

报道了用改进的Bridgmam法生长的大尺寸PbWO4:(Sb,Y)晶体的光谱特性的表征研究.通过对依次切自大尺寸PbWO4:(Sb,Y)毛坯晶体的籽晶端、中间部位和顶端三块晶体(-23mm×23mm×20mm)的透射光谱、X射线激发发射光谱、紫外激发与发射光谱、发光衰减寿命、光产额和辐照损伤等方面的光谱性能测试,结果表明,Sb、Y双掺杂能显著改善PbWO4晶体的光谱性能,使晶体在短波330-420nm范围的透过率明显提高,光产额增加,抗辐照能力增强.但从籽晶端到顶端的性能存在一定的差异,说明大尺寸的PbWO4:(Sb,Y)晶体的均匀性还有待提高.     

In掺杂对CdMnTe晶体性能的影响

采用垂直Bridgman法生长了In掺杂Cd0.3Mn0.2Te晶体（CdMnTe：In）和本征的Cd0.8Mn0.2Te晶体（CdMnTe）。X射线粉末衍射、X射线双晶摇摆曲线和位错密度测试表明，所生长晶体均为立方闪锌矿结构，半峰宽为40～80arc Sec，位错密度为100～100cm^-2，结晶质量良好．In掺杂不影响晶体的结构和结晶质量。电流．电压（I-V）测试表明，CdMnTe：In晶体的电阻率为1～3×10^9Ω·cm，与CdMnTe晶体相比上升了3个数量级．近红外光透过光谱（IR transmission）研究发现In掺杂后CdMnTe晶体红外透过率降低，在波数范围4000～1000cm^-1，CdMnTe晶体红外透过率为51．2％～56．4％，而CdMnTe：In的红外透光率为15．4％～6％。     

SAPMAC法长蓝宝石晶体的温场设计、工艺分析与控制

采用SAPMAC法, 以a向为结晶取向, 生长出φ 240mm ×210mm, 重27.5kg的完整透明的蓝宝石单晶. 从理论上探讨了缺陷密度及晶体开裂与温度分布、生长速率、冷却速率等晶体生长工艺参数之间的关系. 设计了SAPMAC法生长大尺寸晶体的最佳温场分布、 工艺控制. 利用专用设备加工出大尺寸晶棒、板状窗口, 并测试了标准样品的红外透过性能.