PbMoO_4晶体中芯状过冷胞形成条件的定量研究

在沿a轴生长PbMoO_4晶体的芯部,常出现云雾状的缺陷.我们称这样的胞状组织为芯状过冷胞.产生这种缺陷的原因是固液界面处因液流状态变化而引起的局部组分过冷.本文定量描述固液界面的变化与工艺参数之间的关系并计算出理论临界值.     

生长半透明晶体中的温度分布(Ⅰ)理论

本文给出了用恰克劳斯基法生长的晶体中的温度分布(包括固-液界面的温度差)的简化的分析解和计算解.所采用的模型基于熔点2000K以上的氧化物晶体的实验.由于该计算解能够计算出实际的温度分布且误差又比较小,故将其进一步推广.     

文摘选辑

(一)单晶和薄膜材料208 提拉法晶体生长中转动的影响——(Riley N.)《Jour.Cryst.Growth》47 4557—67 1979提出了一个从熔体生长单晶时有关晶体及坩埚转动影响的模型,按许密特数求解,并研究了晶体-熔体界面上影响生长的条件.     

用直拉法生长PbMoO_4晶体时的液流转换及对晶体完整性的影响

在不同的生长条件下进行了钼酸铅(PbMoO_4)晶体生长实验,研究了生长条件与固液界面附近液流状态的关系,以及液流状态对界面形状和晶体完整性的影响.实验表明PbMoO_4晶体生长过程中,界面形状经历了从凸到凹再凸的变化.这些变化是受固液界面附近液流状态的转换支配的.在等径生长过程中,固液界面附近的液流发生了从强迫对流占优势向自然对流占优势转换的现象.我们认为,这一现象是当格拉索夫数Gr随着液面下降熔体径向温差增加而增加到超过某一临界Gr数时产生的.液流的这一转换使得界面中心部位的生长速度迅速增加,产生了组分过冷或气泡、固体包裹物的集聚.我们利用增大熔体的径向温差并降低晶体的转数来降低强迫对流的强度,有效地抑制了固液界面附近液流转换,从而避免了上述缺陷的产生,提高了晶体完整性.研究表明维持生长过程中固液界面附近液流状态的稳定性是生长完整晶体的重要条件.     

用提拉法生长氧化物晶体时的一些问题

生长铌酸盐、钽酸盐和石榴石这样的氧化物晶体时,用一稳定方法生长直径不变的晶体往往碰到某些困难。本文通过模拟熔体中的液流和温场研究了金属和半导体晶体生长时不曾遇到的两大问题。一个是生长界面形状随液流变化由凸转向凹时,熔体流动由自然对流转变为生长时晶体旋转所产生的强制对流所引起的。另一个是晶体周围的热不对称引起的,而且只有当晶体和坩埚的温差或熔体的温度梯度低以及强制对流为主体时才发生。本文给出了强制对流肚过自然对流而占优势时的临界雷诺数。详细地研究了石榴石晶体生长时,其界面形状的突变情况。     

用淬火固态再结晶法半熔再结晶法和布里奇曼法组合生长Hg_(1-x)Cd_xTe单晶

半熔再结晶法可由低x值的起始试料生长出高x值的Hg_(1-x)Cd_xTe,而其生长温度和Hg蒸汽压远比生长晶体所对应的熔点及其平衡耳g蒸汽压低得多。其生长驱动力是固体和半熔体之间因平均组分和温度不同而存在的化学势差。在熔体和半熔体中没有添加料补充的质量保守系统中,生长着的高组分材料不断将熔体和半熔体的CdTe耗尽,当生长界面的     

提拉生长氧化物晶体时界面的不稳定性(节译)

从静止坩埚的熔体中提拉生长旋转的氧化物品体时,已观察到界面不稳定性的一种有趣类型.晶体直径恒定而增大晶转速度时,观察到界面形状相对于熔体突然从凸形变成稍凹的形状.如果拉晶是自动控制的,即单位时间的结晶重量恒定,那末晶体直径就会出现突然的变化.     

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。     

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.     

由熔体中生长晶体时固液界面的形状

1.前言由熔体中生长晶体技术是以获得含有既定杂质浓度而晶格缺陷又小的晶体为目的发展起来的。为达此目的,曾进行了许多研究,但多凭借于经验。有的文章说,“生长界面平坦”的晶体特性好。这一点在实践上尽人皆知,然而缺乏理论根据。因此,本文以目前广泛使用的引上法为例谈谈怎样才能获得为界面平坦所需要的生长条件。     

YAG晶体等径生长过程中界面翻转与流体效应

本文讨论了提拉法氧化物晶体生长过程中固液界面的翻转与流体效应的关系。在自然对流时,Re不是一个独立的无量纲数.而是G的函数,与坩埚中熔体纵横比有关。计算了界面发生翻转与直径突变时晶体高度l:■对于坩埚中熔体的不同纵横比,计算界面翻转时的临界直径和晶体高度,与实验结果基本符合。     

提拉法生长YAG:Nd~(3+)中界面崩溃的特征

在氧化物晶体生长中,流体(溶体、溶液或气体)主要通过对流方式输送质量、热量和动量,通过扩散边界层进入结晶前沿——固液界面,生长系统工艺参数和材料物性参数对晶体生长的综合影响必将最终作用于结晶前沿,而晶体生长可以看作是晶体结晶前沿不断向流体方向推移的过程。因此,界面形态、稳定与否对晶体质量有很大影响。因而不难理解,为什么多年来对于界面稳定性的理论和实验研究一直相当活跃。由于组份过冷引起界面不稳定,往往造成界面崩溃和胞状生长。在提拉生长条件下的界面稳定性理论已由R·T·Delves和S·R·Coriell作了综述;也有人报导了一     

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.     

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℃。     

LEC In-合金GaAs的均匀性

由于生长期间熔体中 In 的分凝和金属 As 化学计量比的变化,用 LEC 法生长的 In-合金 GaAs 晶体显示出非均匀性。由富 As 熔体生长出来的晶体有很好的电学均匀性。In-合金位错抑制效应大大地提高了结晶的均匀性。     

GSGG:Cr,Nd和YAG:Nd激光棒的损耗与激光效率测量

一、晶体生长GSGG:Cr,Nd激光晶体问世后,尽管发现它的损耗比YAG:Nd高,但以φ6.3×76mm标准棒测得的激光效率却比同尺寸最好的YAG:Nd棒高约一倍,因此在高平均功率激光器上的应用得到普遍重视。同时,降低损耗的晶体生长工艺研究已成为当前的工作重点。利弗莫尔实验室(LLNL)采用提拉法平界面生长工艺成功地生长出直径为62mm无核心的GSGG:Cr,Nd单晶。根据已报导的杂质分凝系数(在晶体中Cr和Nd的分凝系数分别为1.00±0.05和0.65±0.05),由熔体公式C_i/C_f=(1-g)~(1-k)可算出起始掺杂浓度C_i和最后熔体杂质浓度C_f。式中k为分凝系数;g为熔体结晶的分数。从而可估算出,在本文研究的晶体长度内,晶体中钕浓度差约在10～20％之间。晶体生长的熔体组成与生长条件变化参数见表1。     

平界面大尺寸Bi_(12)GeO_(20)晶体的生长

从熔体中提拉生长了〔100〕向45×45×190毫米、〔110〕向45×50×200毫米以上的Bi_(12)GeO_(20)晶体,单根晶体重量达3.5公斤以上。平界面晶体的质量最优。本文讨论了用精心调整温场的方法获得200毫米等径长度范围内的平界面生长等问题。     

提拉法生长大尺寸Nd:YLF晶体的研究

采用熔体提拉法生长大尺寸Nd:YLF晶体.通过大量实验,建立了合理的温场和生长工艺.在晶体生长的全过程中.有效地防止了水和氧的污染.生长出直径φ25 mm～φ30 mm,等径长度为100mm～120 mm的Nd:YLF晶体毛坯,选切出φ10mm×100mm的Nd:YLF激光棒.晶体光学均匀性较好,无裂纹、气泡和夹杂物.     

SiC单晶生长界面形状计算机模型的建立及验证

利用多物理场耦合模拟软件研究了3英寸(1英寸=2.54 cm)碳化硅(SiC)单晶生长中感应线圈位置对单晶生长系统温度场的影响.分析了感应线圈位置变化对晶体表面径向温度、晶体内部轴向温度以及晶体生长界面形状的影响.同时分析了不同生长时期晶体的界面形状和各向温差的变化规律,建立了3英寸SiC单晶生长界面形状计算机模型,进而将计算机模拟得到的晶体界面形状与单晶生长对照实验获得晶体的界面形状相对比,验证了该模型的可靠性.以此为依据,优化了单晶生长工艺参数,获得了理想的适合3英寸SiC单晶生长的温度场,并成功获得了高质量的3英寸SiC单晶.     

利用装置环形永磁场的直拉炉(PMCZ)生长单晶硅和掺锗硅晶体

设计了一种永磁 (钕铁硼 )环形磁场装置代替常规电磁场用于直拉炉生长单晶硅和掺锗单晶硅 (PMCZ法 ) .磁力线呈水平辐射状均匀分布 .只要磁场强度足够强 ,即可有效地抑制熔体中热对流和晶体旋转产生的离心强迫对流 ,从而有效地抑制了固液界面处的温度波动 ,降低以至消除微观生长速率的起伏 ,造成了一种类似于空间微重力环境下生长晶体的条件 .在这种条件下 ,杂质和掺杂剂的运动方式受扩散规律控制 .利用这种装置生长了掺锗 (Ge∶ Si重量比为 1.0 % ,5 .0 %和 10 .0 % )和不掺锗的硅晶体 ,获得了氧浓度较低 ,掺杂剂径向分布均匀性好的较高质量的晶体 .