垂直布里奇曼法生长碲锌镉晶体的工艺条件优化

分析了利用垂直布里奇曼法生长碲锌镉晶体的工艺条件,如坩埚的材质和形状、炉体温场、固液界面形状、生长速率以及采用籽晶等生长条件对晶体单晶率和质量的影响,并提出了优化垂直布里奇曼法生长CdZnTe晶体的条件。     

优质碲锌镉单晶的生长及性能测试

采用垂直布里奇曼法(VB)生长出直径为55mm、低位错密度、结构完好的碲锌隔单晶(Cd0.955Zn0.045Te)。通过位错腐蚀坑密度、傅立叶红外透射光谱、X-Ray形貌、X射线双晶摇摆曲线对碲锌镉晶体的性能进行了研究。     

垂直布里奇曼法生长CdZnTe晶体时固液界面形状的控制

采用有限元法对探测器材料CdZnTe的晶体生长过程进行了热分析,研究了不同因素对生长过程中固液界面形状的影响.模拟结果表明,当坩埚下降速度约为1mm/h时,可获得接近水平的固-液界面.晶体生长实验结果与计算机模拟的结论基本一致.因此,通过适当选择和调节坩埚下降速度可获得高质量晶体.     

垂直布里奇曼法生长CdZnTe晶体时固液界面形状的控制

采用有限元法对探测器材料 Cd Zn Te的晶体生长过程进行了热分析 ,研究了不同因素对生长过程中固液界面形状的影响 .模拟结果表明 ,当坩埚下降速度约为 1m m/ h时 ,可获得接近水平的固 -液界面 .晶体生长实验结果与计算机模拟的结论基本一致 .因此 ,通过适当选择和调节坩埚下降速度可获得高质量晶体 .     

垂直布里奇曼法生长的Cd0.8 Mn0.2Te单晶体中Te沉淀相分析

Cd1-xMnxTe（CdMnTe,CMT）是制备光学隔离器、太阳能电池、x射线和γ射线探测器的优选材料。本实验采用垂直布里奇曼（VB）法成功地生长出Cd0.8Mn0.2Te单晶体。用JEM-3010型高分辨透射电子显微镜（HRTEM）观察了CMT晶体中的纳米级Te沉淀。选区电子衍射得到了Te沉淀与CMT基体两相的合成电子衍射图。计算出单斜Te沉淀的晶胞参数为：a=0.31nm,b=0.79nm,c=0.47nm,β=92.71°。确定了Te沉淀和CMT基体的取向关系为（0 31）Te//（202）CMT,[100]Te//[111]CMT。最后,对Te沉淀（缺陷）的形成原因进行了分析。     

数值模拟在VB法生长碲锌镉晶体中的应用

数值模拟是晶体生长研究中一种非常有效的辅助分析技术,借助该技术可以模拟晶体生长过程,分析获得一定的规律或参数,从而指导工艺研究。本文介绍了晶体生长数值模拟的概念、基本方法,并结合VB法生长碲锌镉晶体难点,对数值模拟技术在碲锌镉晶体技术研究中的应用情况进行了归纳总结。     

垂直Bridgman法生长碲锌镉晶体的数值模拟分析

利用FIDAP数值软件,详细地模拟分析了垂直Bridgman法生长碲锌镉晶体过程,讨论了碲锌镉材料潜热释放及熔体对流对安瓿边界的温场分布的影响,分析了5 K/cm、10 K/cm、15 K/cm三种不同温度梯度条件对固液界面的影响.结果表明:在所采用的模型计算条件下,潜热释放及熔体对流对安瓿边界的温场分布有很小的影响;在生长初期和末期,固液界面变化比较剧烈;随着温度梯度的加大,在生长中期,界面凹向固态区的趋势减小,界面凹向液态区的趋势加大.     

双相复合生长大直径（Φ40）碲镉汞晶体

介绍了一种新的碲镉汞晶体生长方法（即双相复合生长法）阐述了该方法的生长机理和生长过程，分析了生长过程了影响晶体生长的因素，总结了该方法晶体生长的特点，并提出了晶体生长过程中存在的问题和改善措施；通过采取低温生长，低温梯度下慢速生长，生长后慢速冷却和适当的晶片退火等措施，获得了大直径（Φ４０ｍｍ）大单晶面积（４－１０ｃｍ＾２）径向组分均匀（△ｘ≤±０．００３），光电性能良好（７７Ｋ，ｎｉ≤５×１０＾     

双相复合生长大直径(Ф40)碲镉汞晶体

介绍了一种新的碲镉汞晶体生长方法（即双相复合生长法），阐述了该方法的生长机理和生长过程；分析了生长过程中影响晶体生长的因素；总结了该方法晶体生长的特点，并提出了晶体生长过程中存在的问题和改善措施；通过采取低温生长、低温梯度下慢速生长、生长后慢速冷却和适当的晶片退火等措施，获得了大直径（Ф４０ｍｍ）、大单晶面积（４～１０ｃｍ２）、径向组分均匀（ｘ≤±０．００３）、光电性能良好（７７Ｋ：ｎｉ≤５×１０１４ｃｍ－３、μｉ≥１．５×１０ｓｃｍ２／Ｖ．ｓ、≥２μｓ；３００Ｋ：０．９ｍｍ厚的晶片透过率Ｔ≥１５％）的碲镉汞晶体。     

碲铟汞晶体的生长及其电学特性

利用垂直Bridgman法成功生长了Hg3-3χIn2χTe3(MIT)(χ=0.5)单晶体,并用XRD,RO-XRD及霍尔测量对晶体的结晶质量及电学性能进行了研究.结果表明,所生长的晶体为单相的高质量单晶体;切割晶面为(311)面,位于θ=23.86°,晶面偏离角φ=2.9°,取向分散度FWHM=0.3°;晶体的导电类型为n型,电阻率为4.79×102Ω·cm,载流子浓度为2.83×1013 cm-3,载流子迁移率为4.6×102 cm2/(V·s).晶体的费米能级位于禁带中线以上8meV处,载流子浓度的计算值和实验测量值基本符合.     

碲铟汞晶体的生长及其电学特性

利用垂直Bridgman法成功生长了Hg3-3χIn2χTe3(MIT)(χ=0.5)单晶体,并用XRD,RO-XRD及霍尔测量对晶体的结晶质量及电学性能进行了研究.结果表明,所生长的晶体为单相的高质量单晶体;切割晶面为(311)面,位于θ=23.86°,晶面偏离角φ=2.9°,取向分散度FWHM=0.3°;晶体的导电类型为n型,电阻率为4.79×102Ω·cm,载流子浓度为2.83×1013 cm-3,载流子迁移率为4.6×102 cm2/(V·s).晶体的费米能级位于禁带中线以上8meV处,载流子浓度的计算值和实验测量值基本符合.     

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     

采用不同材料坩埚对碲锌镉晶体质量的影响

文中采用热解氮化硼（pBN）坩埚生长Cd0．96Zn0．04Te单晶体，并与采用内壁涂碳的石英坩埚生长的晶体进行了对比分析。本文获得的晶体尺寸为φ45mm×110mm，（111）衬底晶片面积最大可达40mm×30mm，测试分析结果显示：Everson腐蚀坑密度小于2×10^4cm^-2，且分布均匀，无网络状分布结构，与石英熏碳坩埚相比，结构质量有了明显提高；第二相夹杂物尺寸小于2μm，密度为0～1×10^3cm^-3；（111）B晶片的X—ray反射貌相图显示，晶体的结构均匀，完整性较好。上述晶体质量评价指标均优于采用石英熏碳坩埚生长获得的晶体，而且更为重要的是，上述各项指标在同一晶锭的各晶片上基本重复，这说明了单晶具有良好的均匀性，有利于生长均匀的碲镉汞外延层。     

采用不同材料坩埚对碲锌镉晶体质量的影响

文中采用热解氮化硼(pBN)坩埚生长Cd0．96Zn0．04Te单晶体，并与采用内壁涂碳的石英坩埚生长的晶体进行了对比分析。本文获得的晶体尺寸为45mm×110mm，(111)衬底晶片面积最大可达40mm×30mm，测试分析结果显示：Everson腐蚀坑密度小于2×104cm-2，且分布均匀，无网络状分布结构，与石英熏碳坩埚相比，结构质量有了明显提高；第二相夹杂物尺寸小于2μm，密度为0～1×103cm-3；(111)B晶片的Xray反射貌相图显示，晶体的结构均匀，完整性较好。上述晶体质量评价指标均优于采用石英熏碳坩埚生长获得的晶体，而且更为重要的是，上述各项指标在同一晶锭的各晶片上基本重复，这说明了单晶具有良好的均匀性，有利于生长均匀的碲镉汞外延层。     

Vapor-Phase Growth of Bulk Crystals of Cadmium Telluride and Cadmium Zinc Telluride on Gallium Arsenide Seeds

The growth of large-area bulk crystals of cadmium telluride and cadmium zinc telluride has been demonstrated using the combination of a novel physical vapor transport growth system and heteroepitaxial seeding on GaAs wafers. X-ray diffraction studies show the resulting material to be of extremely high quality despite the large lattice mismatch between the seed and the grown crystal. This process should provide a reliable growth route for large-area large-volume single-crystal boules of cadmium telluride and cadmium zinc telluride.     

Hg1-xMnxTe晶体的垂直Bridgman法生长系统温度场分析

利用ANSYS有限元软件,以实际炉膛内的温度分布为边界条件,分析了包括生长中的Hg0.9Mn0.1Te晶体和晶体生长炉在内的生长系统的温度场.结果表明,晶体、熔体、高压Hg蒸气和石英的存在,使炉膛内的温度分布趋于平缓.在气液(气固)界面、液固界面、石英坩埚顶部和底部,轴向温度出现转折.随着晶体的生长,固液界面的轴向温度梯度逐渐减小.当石英坩埚完全处于高温区或低温区时,所在位置的温度分布更均匀,但远离坩埚区域的温度场受到的影响很小.     

Investigation of Artificial Forced Cooling in the Bridgman Crystal Growth of Cadmium Zinc Telluride

The effects of artificial forced cooling on the solid–liquid interface and on solute segregation were investigated by modeling the vertical Bridgman method for the single-crystal growth of CdZnTe, taking into consideration effects such as increasing the axial outward heat flux from the crucible bottom, the radial outward heat flux from the crucible wall, and the carbon film thickness on the crucible inner wall. Axial artificially forced cooling noticeably increases convection and the temperature gradient in the melt next to the solid–liquid interface, and substantially reduces interface concavity at the initial solidification stage. Interface concavity increases a little when the solidification proceeds further, however. Axial artificially forced cooling reduces radial solute segregation of the initial segment of the grown crystal and slightly increases the solute iso-concentration segment. Radial artificially forced cooling enhances melt convection substantially, affects solid–liquid interface concavity only slightly, and hardly affects solute segregation in the grown crystal. Doubling the carbon film thickness weakens convection of the melt in front of the interface, substantially increases interface concavity, and hardly affects solute segregation in the grown crystal.     

Co~(2+)∶LiNbO_3晶体的坩埚下降法生长及其光谱性质

应用坩埚下降法,以同成分化学摩尔分数比(Li2O:48.6%,Nb2O5:51.4%)为原料,以CoO作为掺杂物,在合适的温度梯度(20~40℃/cm)与生长速度(1~3mm/h),生长出了Co2+掺杂摩尔分数分别为0.1%与0.3%的LiNbO3(LN)晶体。用X射线衍射(XRD)与差热分析(DTA)表征了获得的晶体。测定了不同部位晶体从350~2500nm的吸收光谱。观测到520nm,549nm与612nm三个分裂的尖吸收峰以及以1358nm为发光中心的吸收带。从吸收特性表明,Co离子掺杂于畸变的氧八面体中,呈现+2价态,并且沿着晶体生长方向浓度逐渐减少,Co2+在LiNbO3晶体中的有效分凝系数大于1。研究了不同部位晶体在900nm以下的荧光光谱特性,在750nm发现有较强的荧光发射,并随着激发波长的增长,荧光发生红移。