LEC-GaSb单晶生长技术研究

采用液封直拉(LEC)法进行了生长GaSb单晶的实验研究,对比了等摩尔比的(LiCl+KCl)和氧化硼(B2O3)两种液封剂作用下的生长控制效果。通过模拟了解了保温罩是如何改善系统温场的梯度,进而分析了温场对成晶的影响。对晶体单晶区域的测试结果给出了晶体内部的位错分布特点,X线衍射(XRD)的测试结果显示该区域的晶体质量较好。     

GaSb衬底上InAsxSb1-x合金的低压MOCVD生长和表征

采用自制的低压金属有机化学气相淀积设备,用三甲基镓、三甲基铟作为Ⅲ族源,三甲基锑和砷烷作为Ⅴ族源在(100)面GaSb和GaAs单晶衬底上分别外延生长了InAsSb材料.用X射线双晶衍射、原子力显微镜、扫描电镜和电子探针能谱仪等对材料特性进行了表征,研究了生长温度、Ⅴ/Ⅲ比、过渡层等生长参数对外延层质量的影响.获得了与GaSb衬底晶格失配度为0.4%的表面光亮且晶体质量较好的InAs0.85Sb0.15外延层.     

ICB方法生长CdTe单晶薄膜的研究

用ＩＣＢ外延技术在ＮａＣｌ（１００）和Ｓｉ（１１１）衬底上生长了ＣｄＴｅ单晶薄膜．Ｘ光衍射、电子背散射通道及ＲＨＥＥＤ都表明获得了良好的单晶结构及平滑膜面．外延取向关系为ＣｄＴｅ（１００）／ＮａＣｌ（１００）和ＣｄＴｅ（１１１）／Ｓｉ（１１１）．实验发现，生长温度小于２３０℃时，外延膜呈闪锌矿（立方）和钎锌矿（六方）的混合相结构．薄膜生长体现出团粒束淀积的规律，即随着团粒能量的增大，ＣｄＴｅ外延膜的结晶质量显著提高．在Ｓｉ衬底上，外延得到的最好的ＣｄＴｅ膜，其双晶衍射摆动曲线半高宽为１１弧分左右．     

GaAs基GaSb体材料及InAs/GaSb超晶格材料的MBE生长

采用分子束外延方法在GaAs(100)衬底上生长GaSb体材料,以此GaSb为缓冲层生长了不同InAs厚度的InAs/GaSb超晶格,其10K光致发光谱峰值波长在2.0～2.6 μm.高分辨透射电子显微镜观察证实超晶格界面清晰,周期完整.     

升华法生长AlN体单晶初探

研究了高温升华法(PVT)生长AlN体单晶的技术和材料的性质.使用陶瓷BN坩埚,加热温度约在1900℃左右,生长结果为AlN晶须或致密多晶,难以生长出较大的AlN晶粒.用钨坩埚加热生长温度达到2200℃左右时,在AlN陶瓷片和6H-SiC片上生长了直径22mm的AlN晶体,最大的晶粒尺寸长10mm、直径5mm.利用X射线粉末衍射分析了几种不同AlN样品的结构和组成.讨论了PVT法生长AlN晶体所涉及的化学热力学过程和现象.     

升华法生长AlN体单晶初探

研究了高温升华法(PVT)生长AlN体单晶的技术和材料的性质.使用陶瓷BN坩埚,加热温度约在1900℃左右,生长结果为AlN晶须或致密多晶,难以生长出较大的AlN晶粒.用钨坩埚加热生长温度达到2200℃左右时,在AlN陶瓷片和6H-SiC片上生长了直径22mm的AlN晶体,最大的晶粒尺寸长10mm、直径5mm.利用X射线粉末衍射分析了几种不同AlN样品的结构和组成.讨论了PVT法生长AlN晶体所涉及的化学热力学过程和现象.     

半绝缘GaAs单晶的研制

本文介绍原位合成生长半绝缘GaAs单晶研究与杂质分析结果。Ga、As比的控制,坩埚材料,热处理等条件均对单晶质量产生影响。制得直径75mm、重2.2kg的半绝缘GaAs单晶。典型电参数为:ρ300K≥10~7Ω·cm,μ300K=5380cm~2/V·s。经850℃热处理15分钟,Rs>10~7/□。利用本实验制得的半绝缘GaAs单晶,经外延、离子注入后制成的场效应管性能良好。     

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.     

Bridgman法生长HgCdTe晶体的初始速度选择

根据Ｂｒｉｄｇｍａｎ法生长ＨｇＣｄＴｅ晶体过程中溶质ＣｄＴｅ的分布规律，推导了缩短初始过渡区长度、增加组分稳定区长度的最佳初速度表达式，从式中可看出：初始速度为一变数。     

GaSb和InAs单晶衬底的晶格完整性

通过X线衍射分析和位错腐蚀,发现在GaSb(100)晶片的中心区域容易形成呈枝蔓状分布的高密度位错聚集区,这些位错引起严重的晶格畸变.通过分析晶体生长条件,证明生长过程中产生的大的温度过冷造成了晶体中心区域的枝蔓生长,产生大量位错.富As条件下生长的InAs单晶中产生大量与As过量有关的晶格缺陷,明显降低了晶体的完整性.     

LEC法GaSb晶体生长数值模拟研究

采用有限元模拟软件对液封直拉(LEC)法生长锑化镓晶体过程进行计算机建模。模拟分析了晶体旋转、坩埚旋转及隔热屏等因素对GaSb固-液界面形貌的影响。结果表明,晶体旋转与坩埚旋转分别具有促使凸向熔体的固-液界面曲率减小及增大的作用,且同等转速条件下,坩埚旋转对固-液界面形貌影响更大。此外,减小放肩角度、去除炉体上部的隔热屏等措施,均具有使凸向熔体的固-液界面曲率降低的作用。而使用液封剂使凸向熔体的固-液界面曲率增大。坩埚在加热器中存在某一位置,使熔体内部轴向梯度最大。炉膛内氩气流速最剧烈部位为保温罩与拉晶杆间的区域,Ar气对流导致上炉膛温度提高,并降低熔体表面温度约8℃。     

GaSb和InAs单晶衬底的晶格完整性

通过X线衍射分析和位错腐蚀,发现在GaSb(100)晶片的中心区域容易形成呈枝蔓状分布的高密度位错聚集区,这些位错引起严重的晶格畸变.通过分析晶体生长条件,证明生长过程中产生的大的温度过冷造成了晶体中心区域的枝蔓生长,产生大量位错.富As条件下生长的InAs单晶中产生大量与As过量有关的晶格缺陷,明显降低了晶体的完整性.     

SiGe合金单晶生长研究

通过改进SiGe单晶生长热场和Ar气流动方式,并采用合适的生长速度,优化调整SiGe单晶生长控制工艺参数,有效控制了SiGe单晶的位错密度.采用直拉(CZ法)在国产TDR-62Si单晶炉上,采用150 mm密闭式热系统,生长出了Ge质量分数为9.79%～12.92%、φ为50～60mm的SiGe单晶.可应用于X射线单色器、探测空间γ射线的透镜及热电器件,还可用作部分光电器件和量子阱器件SiGe同质外延生长的衬底.     

钨酸钡单晶的生长及其受激拉曼特性

采用提拉法生长出了BaWO4 晶体。采用波长532nm的皮秒激光激发,观察到室温下的受激拉曼光,对受激拉曼光斑进行了讨论。在散射光谱中观察到从484到755nm共8条谱线,测得第一级斯托克斯光和第二级斯托克斯光的阈值分别为3. 5mJ和6. 5mJ。晶体的抗强光损伤大于20GW / cm2。     

掺锗直拉硅体单晶的生长

为了控制锗在硅中的分凝和分布的均匀性 ,抑制熔体中因重力场引起的无规律热对流和质量对流 ,文中设计制造了一种新型的环型永磁场直拉炉 ( PMCZ法 ) ,生长了掺锗量 0 .1～ 5 .0 % ( Ge∶Si重量比 )、 65 mm和 5 2 mm的硅锗体单晶 ,拉速一般控制在 0 .2～ 0 .5 mm/分。当磁场强度较高时 ,熔体中由于重力场引起的热对流和质量对流在一定程度上被抑制 ,类似于空间微重力环境生长晶体的条件 ,晶体中锗和氧杂质分布均匀性的问题得到了较好地控制。文中利用扫描电子显微镜 ( SEM)能谱分析和二次离子质谱 ( SIMS)等方法观测了PMCZ法生长的掺锗 Si单晶中锗的分布状况。发现用 PMCZ法生长的锗硅晶体比常规 CZ法生长的晶体杂质均匀性要好些。同时发现 ,由于晶体生长速率很低 ,使得掺锗硅中产生了大量的过饱和氧的微沉淀。这些微沉淀经过 1 2 5 0°C热处理后会溶解消失。在晶体尾部 ,由于锗在硅中的分凝系数小于 1 ,使得锗在熔体中高度富集 ,产生了“组份过冷现象”,出现了枝状结晶生长。