HgInTe晶体的生长及其性能研究

利用垂直Bridgman法生长了HgInTe单晶体,并采用X射线衍射分析、FT-IR光谱分析对晶体的形态结构及红外透过性能进行了检测,结果表明所生长的晶体是高质量的单相完整单晶体,其在400～4000cm-1范围内的红外透过性能较好,达到50%～55%,晶体对红外光的吸收主要为晶格吸收和自由载流子吸收引起的.     

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.     

垂直布里奇曼法CdZnTe晶体生长过程的数值分析

模拟计算了半导体材料CdZnTe布里奇曼法单晶体生长过程，分析了熔体的过热温度、坩埚侧面强化换热以及坩埚加速旋转(ACRT)等因素对结晶界面的形态和晶体组分偏析的影响。结果表明：当熔体的过热温度减小时，熔体中自然对流的强度显著降低，固液界面的凹陷深度有所增加，晶体的轴向等浓度区显著加长，而晶体组分的径向偏析明显增大，坩埚的侧面强化换热增加了自然对流强度，也增大了固液界面的凹陷，但是对溶质成分的偏析影响较小，坩埚加速旋转引起的强迫对流强度远大于自然对流，显著增大了固液界面的凹陷，使熔体中的溶质分布成为均一的浓度场，显著减小了晶体组分的径向偏析，增加了晶体组分的轴向偏析。     

温度梯度对碲锌镉单晶体生长过程热应力场的影响

采用单晶位错研究的热弹性模型,计算模拟了垂直布里奇曼法碲锌镉单晶生长过程中的热应力场,研究了炉膛温度梯度对晶体内热应力的影响.计算结果表明:径向上晶体边缘与坩埚壁接触位置处的热应力远大干晶体中心处的热应力;轴向上晶体底部位置的热应力远大于晶体顶部的热应力.在晶体底部边缘与坩埚接触的位置出现最大热应力值σmax.当炉膛温度梯度从5K/cm增加到20K/cm,晶体内的热应力显著提高,σmax从41.83MPa增加到79.88MPa;当温度梯度超过20K/cm进一步增加时,晶体内的热应力增加很少,σmax仅增加了约5.3%.     

垂直布里奇曼法生长CdZnTe晶体时坩埚下降速度的优化研究

在垂直布里奇曼法(VBM)晶体生长的过程中,坩埚下降速度和晶体生长速度之间的关系对生长出来的晶体质量有很大的影响。本文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,主要研究了不同的坩埚下降速度对生长过程中晶体生长速度及固液界面形状的影响,发现材料的热导率和相变潜热的比值是影响固液界面形状的主要内因。模拟结果表明,当坩埚下降速度Vp≈1mm/h时,其数值与晶体生长速度接近相等,可获得接近水平的固-液界面。实际的晶体生长实验结果与计算机模拟的结论基本一致。因此,通过适当的选择和调节坩埚下降速度是获得高质量晶体的可行技术方案。     

新型近红外光电探测材料碲铟汞的研究

研究了一种新型近红外光电探测材料碲铟汞（MIT）晶体，利用垂直Bridgman法成功生长了MIT单晶，并采用X-ray衍射分析、UV-NIR-IR光谱分析及Hall测试对晶体的形态结构及光电性能进行了检测。结果表明：MIT晶体为缺陷闪锌矿结构，其在中远红外波段透过性能较好（ 〉50％），并且随着波长的增大，透过增强．MIT晶体为n型半导体，室温电阻率为4．79×10^2Ω．cm，载流子迁移率为4．6×10^2cm^2．V^-1．s^-1，载流子浓度为2．83×10^13cm^-3。较低的载流子浓度，有利于降低探测器的噪声及提高探测器的能量分辨率。     

温度及温度梯度对SiC单晶生长的影响

利用升华法在高温低压下生长大直径SiC单晶.通过实验发现在相同的轴向温度梯度下,SiC晶体平均生长速率随籽晶温度的升高而变大.通过减小轴向温度梯度,降低晶体生长界面的径向过饱和度分布,可以抑制多型的生长.通过优化温场的径向温度梯度,利用φ50mm的籽晶进行生长,得到了φ57mm的SiC单晶,实现了晶体的扩径生长.     

垂直布里奇曼法生长CdZnTe晶体的径向溶质偏析之有限元分析法模拟

运用有限元分析软件Comsol Multiphys-ics,结合晶体生长固液界面曲率分析法,模拟了垂直布里奇曼法生长Cd0.9Zn0.1Te（CZT）晶体。研究了固液界面处曲率变化对于溶质径向偏析的影响,揭示了界面曲率与溶质偏析的内在关联性,并计算了数值。分析了3种晶体生长方式：（1）坩埚匀速生长;（2）两阶段坩埚变速生长;（3）坩埚回熔生长分别对于溶质偏析的影响。采用扫描电子显微镜SEM中的能谱仪EDX测量3种工艺的Zn组分分布：（1）模拟值比对实验结果发现可以运用固液界面的曲率平均值来推算溶质径向组分偏差的大小;（2）模拟推算的溶质径向偏差值更加接近于实验所得的溶质组分偏差最大值;（3）坩埚回熔生长法生长晶体的固液界面的波动性小,界面稳定性最好,溶质径向组分偏差也最小。     

理论分析辉光放电对碳纳米管生长速率的影响

利用负偏压增强热丝化学气相沉积 ,在沉积过渡层Ta和催化剂NiFe层的Si衬底上制备了碳纳米管 ,并用扫描电子显微镜研究了它们的形貌。发现辉光放电后 ,碳纳米管的平均长度比无辉光放电时大 ,并且随着负偏压的增大而增大 ,即辉光放电增大了它们的生长速率。结合辉光放电和扩散理论分析了辉光放电对碳纳米管生长速率的影响 ,结果表明在生长碳纳米管的过程中 ,由于辉光放电的产生 ,碳在催化剂中的活度得到增强 ,从而增大了碳纳米管的生长速率。     

不同籽晶DKDP晶体生长和光学性能研究

籽晶是影响DKDP晶体生长和光学性能的一个重要因素.通过传统降温法,分别利用Z片和[101]晶片作为籽晶,从氘化程度为85%的溶液中生长DKDP晶体并对加工样品进行了相关测试.研究了不同籽晶对DKDP晶体的生长和光学性能的影响.实验表明,[101]晶片籽晶所得DKDP晶体能有效缩短生长周期,晶体损伤阈值提高明显,但光学均匀性和透过性能有所下降.     

Effects of gradient heat treatment on Te-rich CdZnTe crystal

The gradient heat treatment was performed on Te-rich CZT crystal grown by the vertical Bridgman (VB) method, which was under the temperature of 1073 K and the temperature gradient of 2 K/mm and the velocity of 1.8 mm/h. IR transmission, IR microscope, I-V curves and glow discharge mass spectrometry (GDMS) revealed that Te inclusions moved towards the last-to-freeze region in CZT ingot, which proved that the gradient heat treatment has the possibility to purify the CZT ingot. Finally, after the gradient heat treatment, the resistivity of the CZT ingot was enhanced, and the IR transmittance was also improved.     

锥头籽晶对DKDP晶体生长和损伤阈值的影响

籽晶是影响DKDP晶体生长和光损伤阈值的一个重要因素。采用传统降温法,分别利用Z片和锥头作为籽晶,从氘化程度为85%的溶液生长了DKDP晶体,并选取部分样品进行3倍频光损伤阈值测试。实验证明,DKDP晶体可以在不同籽晶下基本实现稳定生长,锥头籽晶所得DKDP晶体对晶体损伤阈值提高有积极作用且能有效缩短生长周期。     

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。     

Crystal growth and frequency conversion of BaMgF4 single crystal by temperature gradient technique

The BaMgF₄ single crystal was grown by the temperature gradient technique. Highly pure MgF₂ and BaF₂ powders were used as raw materials and CaF₂ single crystal was chosen as a seed to induce BaMgF₄ single crystal grow along 〈0 0 1〉 orientation. The short cut-off wavelength of BaMgF₄ single crystal was determined to be 130 nm which is consistent with the previously reported result. We realized second harmonic generation from 1064 nm to 532 nm laser, and 800 nm to 400 nm femtosecond laser in single domain BaMgF₄ by using birefringent phase matching. 355-nm-wavelength laser was produced by Sum-Frequency Generation from 1064-nm- and 532-nm-wavelength laser, which is the shortest coherent radiation obtained in the UV in the BaMgF₄ crystal.     

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。     

Crystallographic orientation and temperature effects on the fatigue crack growth rate and resulting fracture surface morphology in PWA1484 single crystal superalloy

This research looked at the effect of crystallographic orientation and temperature on the fatigue crack growth rate and the resulting fracture surface morphology in PWA1484 single crystal superalloy. Two groups of single edge notch tension specimens, one group with controlled secondary orientations and one group with uncontrolled secondary orientation, were tested at temperatures from 649°C to 982°C at R‐ratios of 0.1 and 0.7. It was found that the effect of temperature on the crack growth rate becomes more pronounced as the crack driving force increases while the secondary orientation and R‐ratio effects on the crack growth rate increase with increasing temperature. Two types of crack surface morphology were seen during fractography. The first was a precipitate avoidance (γ′ avoidance) morphology that was rolling but still predominantly flat when observed on a larger scale. In <001> primary oriented specimens, this fracture mode tended to follow the precipitate/matrix faces (microscopically cubic) while macroscopically staying essentially normal to the applied loads. The second mode was a form of cleavage (γ′ shearing) and occurred predominantly on octahedral crystallographic planes.