Hg_(1-x)Cd_xTe的生长:对两种熔体生长型式的某些预测性能的比较

本文论述了无对流混合和完全混合两种标准冷凝生长型式的理论预测。为了反映这些生长条件对Hg_(1-x)Cd_xTe(MCT)系统的影响,设计了两种温度分布,并采用一定范围的生长速率和原始组份,生长得了晶体。把这些晶体中得到的轴向和径向组分的均匀性与两种生长型式的预测作了比较。本文还讨论等温线形状、径向分凝、密度引起的对流和温度分布产生的对流对径向组分均匀性的相对影响。发现径向组分的变化随生长速度的降低而减小,并且发现在说明轴向组分分布时,必须要考虑到这些改变。认为:密度引起的对流是决定径向组分变化的最重要因素。同时可以看到,在等温线的作用和径向分凝可以忽略的条件下,由温度分布引起的对流对径向组分的变化的影响。     

定向凝固HgCdTe合金的生长参数对组分变化的影响

利用定向凝固法生长的一系列Hg_(1-x)Cd_xTe合金晶体,其组分范围从x=0.2到x=0.4轴向组分分布的测量结果,可以用适当的扩散方程的精确数值解来解释,它把分凝系数和凝固速率随组分的变化都考虑在内。所有生长速率的全部解通常与实验数据很一致,并且,证实了早期使用近似分析解观察结果的正确性。有效质量扩散系数与组分或熔体温度没有明显关系。然而在最高的生长速率下,得到了稍高的扩散系数。     

HgCdTe和HgZnTe在横向磁场中的定向凝固

用定向凝固法在横向磁场中垂直生长Hg_(0.8)Cd_(0.2)Te晶体。通过测量这些晶锭轴向和径向组分的变化,研究了磁场对该熔体中流体流动性质的影响。磁场的影响在整个外加场强范围内(即2～5kG)都是明显的。当外加上磁场时,CdTe克分子分数的轴向组分分布(用精密的密度测量结果确定)急剧下降,用红外透射和X射线能量色散光谱术测绘的径向组分分布表明:当外加上磁场时,固-液界面经历了三个阶段的演变,即:当磁场初加时,它从径向对称的一种凹形界面变成一个偏心的凹形,然后变成一种倾斜的平面,最后变成一个偏心的凹形界面。一根Hg_(0.84)Zn_(0.16)Te晶锭的轴向组分分布表明了类似的磁场效应。     

磁场对布里兹曼法碲镉汞晶体组分分布的作用

在０￣４．５ＫＧｓ的横向磁场中用布里兹曼法生长了碲镉汞晶体，轴向组分分布略见平缓，而径向组分显示出明显的偏心分布。在２￣３ＫＧｓ下，径向组分均匀性有明显改善，并获得了组分分布更为均匀的“斜”平面。     

生长Pb_(1-x)Sn_xTe单晶的新方法

用气相输送外延技术可以相对容易地在氟化钡衬底上取向生长碲锡铅块状单晶。用这种方法已生长了不同Pb、Sn和Te组分的漏斗形和园柱形晶体。生长速率已达到2克/天。晶体具有良好的冶金和x射线衍射特性。     

用液封法生长的InP单晶的制备和电学性质

已采用液封技术可靠地生长磷化铟的完整单晶。晶体是在一个压力箱室中约在27个大气压惰性气氛下从被液封的溶体中拉制出的。为了生产高质量的晶体,必须控制各种生长现象:基本的组分过冷以及双晶。这些方面将和观察到的位错及条纹一起进行讨论。同时也进行了有关生长高纯非掺杂 n 型材料及半绝缘材料的研究。对非掺杂的晶体的电学性质进行了分析。这些晶体的自由电子浓度在一个很大范围内变化可以用补偿来解释。     

布里奇曼法生长Cd_xHg_(1-x)Te的淬火研究

用布里奇曼法慢速生长Cd_xHg_(1-x)Tg(CMT)晶体时,快速淬火可以揭示出淬火时的固/液界面。通过腐蚀纵向剖面而显示出来的界面的形状和厚度,正如利用红外透射测量所确定的那样,与最终径向组分变化有关。在一次淬火的晶体界面上,看到了界面的特征可认为是扩散界层。用光学显微镜和电子微探针分析,确定了界面的厚度。实验结果表明,正如所料,熔体搅拌减小扩散界层厚度。     

用移动加热生长Hg_(1-x)Cd_xTe晶体的一种新方法

本文报导用移动加热法(THM)生长晶体,它使用的源材料制备工艺不同于以往使用的所有制备工艺。将非化学配比的(Hg,Cd)Te熔体均匀化合、淬火以避免发生宏观分凝效应。在第一次THM操作中,除去多余Te的夹杂物,获得化学配比的固态合金,其克分子数向较高CdTe含量变化。该变化量与富Te量以及第一次THM操作的平衡温度有关。在制备x=0.22和x=0.30的Hg_(1-x)Cd_xTe单晶时,应计算和考虑此偏移量。源材料晶锭及THM单晶特别强调组分均匀性,为此将径向以轴向组分均匀性与讫今为止报导的THM晶体中最佳结果进行了比较。所述方法可用于生长THM可能制备的所有材料,但是,定量计算需要精确了解具体三元相图。     

LPCVD淀积速率分布的解析表达式

通过引入轴向反应源转化率η(x)和径向反应源转化率η_f(ρ),分别导得了淀积速率在卧式反应器中沿轴向及径向分布的解析表达式.从中可以清楚地看出反应器几何参数以及工艺参数对淀积速率分布的影响.将其用于对多晶硅淀积的模拟,与实验结果相符很好.     

杂质分凝对FZ-Si单晶电阻率均匀性影响的研究

对区熔Si单晶样品的轴向、径向以及生长界面的电阻率进行了测试,分析了影响电阻率均匀性的主要因素.结果表明,通常认为的影响电阻率均匀性的因素,并不是决定性因素.本文从FZ单晶在生长过程中,杂质在轴向和侧向分凝的角度进行分析,认为由于晶体原子的侧向生长,产生的杂质侧向分凝,是电阻率分布不均匀的主要原因.大量生产实验表明,生长过程中改变常规生长参数对提高均匀性的作用并不明显,要想从本质上提高电阻率径向均匀性,只能尝试非常规的技术.     

Cd_XHg_(1-X)Te系的铸造研究

研究了碲镉汞晶体的铸造——再结晶——退火生长过程的铸造阶段。评价了铸造速率、定向冷却和坩埚热保温变化的影响。已用了腐蚀法和详细的红外透射测量来评价用上述程序制备材料的结果。已经得出结论,为了达到均匀的组分,材料应该沿大直径晶体的纵向切割。可以用不同的技术来减轻核化和管化,但不能消除它们。     

布拉格光纤光传输特性研究

研究了布拉格光纤结构对光传输特性的影响。对等周期结构的径向分布、高低折射率径向包层分布和准周期径向分布等布拉格光纤结构建立了光子晶体光纤仿真软件,对光场振幅三维分布、轴向传输流分布以及径向包层数对传输特性的影响进行了计算机仿真研究,研究结果对布拉格光子晶体光纤的实际加工具有重要的参考意义。     

非线性光学铌酸钾锂晶体中组分离子的分布

研究了用电阻加热引上法生长的铌酸钾锂晶体中组分离子的分布及其对晶体折射率和倍频性能的影响。     

控制汞蒸汽压的HgCdTe等温生长

HgCdTe等温外延生长是获得具有完整的表面形态、高的径向组分均匀性和好的电学特性的大面积HgCdTe外延层的一种较简单的方法。最近,用这种方法制备了高电子迁移率和n型导电的外延层,该层是“原生”态晶体,而不是采用通常要求的过汞压中再经过生长退火的晶体中获得。在本文中,我们报道控制汞压的等温生长,汞压由一个纯汞源提供,用这种方法所获得的HgCdTe外延层具有精确控制的组     

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。     

恒组分提拉单晶炉的设计与研究

晶体生长过程中由于溶质"分凝现象"的存在,会造成生长出来的晶体沿轴向不均匀分布,从而制约了大尺寸、超长、高均匀性晶体的生长。因此,该文设计了晶体自动生长控制系统和料棒自动补充控制系统,以保证晶体生长液面的高度不变,以及棒料添加组分与晶体组分一致,从而克服晶体生长过程中"分凝现象"的影响,也为晶体生长界面形状的稳定性控制奠定了可靠的基础。     

大直径6H-SiC晶体PVT法生长感应加热系统有限元分析

采用有限元分析法系统地研究了大尺寸6H-SiC晶体PVT法生长装置中感应加热线圈的不同高度和匝间距对生长腔、粉源以及生长晶体温度场的影响;分析比较了线圈取不同匝间距时晶体生长面径向温度梯度的变化.结果表明,在中频电源的输出功率和频率固定,盲孔内径不变的情况下,通过适当调整线圈匝间距和高度可以减小晶体生长面径向温度梯度,提高晶体的质量,同时又有比较高的生长率.     

大直径6H-SiC晶体PVT法生长感应加热系统有限元分析

采用有限元分析法系统地研究了大尺寸6H-SiC晶体PVT法生长装置中感应加热线圈的不同高度和匝间距对生长腔、粉源以及生长晶体温度场的影响;分析比较了线圈取不同匝间距时晶体生长面径向温度梯度的变化.结果表明,在中频电源的输出功率和频率固定,盲孔内径不变的情况下,通过适当调整线圈匝间距和高度可以减小晶体生长面径向温度梯度,提高晶体的质量,同时又有比较高的生长率.     

AlN单晶生长热场稳定性模拟

借助多物理场耦合软件模拟了物理气相传输法AlN单晶生长系统中的热场分布.探讨了生长不同厚度晶体的系统内部热场分布,并与实际生长不同厚度晶体的表面形貌进行比对.模拟结果表明,随着晶体厚度的增大,生长系统内部的轴向温度梯度出现不同程度的降低.晶体表面的径向温度曲线逐渐变为微凸界面,这与实际单晶厚度增大时表面形貌的变化趋势基本一致.另外模拟了多晶AlN源的升华收缩对热场分布稳定性的影响.结果表明,多晶AlN源收缩导致系统稳定性下降.通过分析不同电流下的热场分布结果,提出改善系统稳定性的措施.     

碲溶剂法生长碲镉汞晶体的特点

本文扼要叙述碲溶剂法生长高质量、组分均匀的碲镉汞晶体的工艺;着重说明本法具有:降低长晶温度,减少爆炸;拉平长晶时的固-液界面,改善晶体径向均匀性和区域提纯而提高晶体本身纯度的作用。本法所生长的晶体结构较完整,晶体中段组分较均匀,晶体中段经一次退火后,在77 K下,电子浓度可达3×10~(14)厘米~(-3),其迁移率可达2×10~5厘米~2·伏~(-1)·秒~(-1)。用这种晶体可制成有较好性能的光导和光伏型红外探测器。