气相输运法大尺寸ZnO单晶生长的传输过程控制

研究了化学气相传输法(CVT)生长ZnO单晶的传输过程、动力学和生长机理,分析了CVT法的传输机理、效率以及温场对传输速率和晶体生长的影响.利用气相-固相单晶成核和生长动力学理论研究了制约单晶生长速度和晶体质量的因素.我们得到的不同条件下ZnO单晶CVT生长的实验结果和现象与理论分析一致,获得了ZnO单晶生长的理想条件和高质量的大尺寸ZnO单晶材料.     

气相输运法大尺寸ZnO单晶生长的传输过程控制

研究了化学气相传输法(CVT)生长ZnO单晶的传输过程、动力学和生长机理,分析了CVT法的传输机理、效率以及温场对传输速率和晶体生长的影响.利用气相-固相单晶成核和生长动力学理论研究了制约单晶生长速度和晶体质量的因素.我们得到的不同条件下ZnO单晶CVT生长的实验结果和现象与理论分析一致,获得了ZnO单晶生长的理想条件和高质量的大尺寸ZnO单晶材料.     

高均匀性的单晶生长

<正>据日本《电子材料》1992年第11期报道,日本NEC公司采用拉晶法生长单晶时,在Si熔液对流中发现具有涡流结构的非轴对称流和没有涡流结构的轴对称流现象。这种现象的存在与否明显地影响着生长单晶的质量。为了制作氧均匀分布的优质单晶,首次得出应在无涡流条件下制作单晶的结论。 该公司为了制作优质的Si单晶,对熔液对流的理解并进行控制极为重要,开发了独特的X射线透视装置。该装置在高温下,可直接观察不透明Si熔体的对流。进行三维性Si对流观察,结果发现,在Si单晶生长中,由于温度梯度、坩埚和单晶的旋转速度等原因,在Si熔液的对流中也存在非轴对称流。由于这种涡流的存在,使Si熔液内的温度和氧的分布发生很大变化,从而妨碍了氧的均匀分布与优质Si单晶的生长。     

化学气相传输法大尺寸ZnO单晶生长模式控制

借助传输剂的作用,化学气相传输法(CVT)ZnO单晶生长过程具有足够高的组分过饱和蒸气压,因而具有很强的生长驱动力.控制单晶的成核和生长模式成为获得大尺寸ZnO单晶的关键.对不同条件下CVT法ZnO单晶生长的实验现象、晶体表面形貌和晶体质量进行了研究分析,给出了晶体生长模式与生长温度、化学配比等条件的关系.并在此基础上实现了ZnO单晶的二维成核生长模式的控制,获得厚度均匀、单一晶向的高质量大尺寸ZnO单晶.     

化学气相传输法大尺寸ZnO单晶生长模式控制

借助传输剂的作用,化学气相传输法(CVT)ZnO单晶生长过程具有足够高的组分过饱和蒸气压,因而具有很强的生长驱动力.控制单晶的成核和生长模式成为获得大尺寸ZnO单晶的关键.对不同条件下CVT法ZnO单晶生长的实验现象、晶体表面形貌和晶体质量进行了研究分析,给出了晶体生长模式与生长温度、化学配比等条件的关系.并在此基础上实现了ZnO单晶的二维成核生长模式的控制,获得厚度均匀、单一晶向的高质量大尺寸ZnO单晶.     

VB-GaAs单晶生长技术

半导体GaAs单晶材料通常用于制作激光二极管和高亮度发光二极管.对于激光二极管而言,特别需要低位错材料.简要阐述了垂直布里奇曼(VB)法生长GaAs单晶材料的动力学原理及VB-GaAs单晶的生长技术.本技术可实现低位错GaAs单晶材料的生长,拉制的50 mm掺硅GaAs单晶的平均位错密度为500 cm-2,最大为1000 cm-2.     

MCT单晶中的应变研究

用X光衍射方法,测量了固态再结晶法生长的MCT单晶生长方向的衍射角2θ,近似计算出单晶生长方向的应变。MCT单晶的组份为x=0.214,生长方向分别为(111)(110)和(100)。初步实验的结果表明,固态再结晶法生长的MCT单晶生长方向的最大应变为10~(-4);其应变与MCT单晶的晶向没有明显的对应关系,而主要与生长工艺有关。     

太空熔体生长砷化镓单晶

本文介绍利用一种将单晶锭条两端固定,中间可以重熔以建立悬浮熔区的反应容器,在回地卫星的微重力环境下用45分钟从熔区两端相向生长出中部直径为1cm,长度分别为10mm和7mm的两块火炬头状砷化镓单晶.对地面生长和空间生长7mm长单晶用KOH溶液为电解液的阳极腐蚀法显示,结果表明:在地面生长的籽晶部位观察到了由重力驱动对流引起温度涨落而造成的密排杂质条纹,在与籽晶相邻接的空间生长单晶部位未观察到这种类型的杂质条纹.同时观察到太空生长单晶边缘附近存在杂质条纹以及在太空单晶末端附近边缘出现胞状结构,它们可能是因降温速率快过冷所致.经熔融KOH腐蚀显示,在地面单晶和10mm长空间单晶交界面出现密排位错,靠近交界面的太空生长单晶位错密度较低,随着晶体生长位错密度逐渐增高,太空生长单晶边缘附近位错密度高于中心区域.     

大直径高质量锑化铟单晶的生长研究

锑化铟单晶是制备3μm～5μm红外探测器的重要材料.为了适应红外焦平面探测器大规模化发展的趋势,我们开展了高质量3in锑化铟单晶的生长研究.本文解决了大直径锑化铟单晶生长的关键技术,讨论了3in锑化铟单晶生长过程中的多晶原料提纯问题,以及单晶电性能参数控制、位错密度控制和直径控制问题,并采用Czochraski法成功地在国内首次生长出直径为3in的锑化铟单晶.其中,直径大于3in的单晶长度超过100mm,单晶的位错密度小于100cm-2.试验结果表明:相对于其他半导体单晶生长位错密度沿晶棒增大的分布规律,我们得到的锑化铟单晶位错密度沿晶棒从头至尾递减,单晶尾部位错密度可小于50cm-2;同时单晶的电子迁移率、载流子浓度均满足制备高性能大规格红外焦平面探测器的要求.     

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.     

二氧化碲单晶生长

TeO_2单晶用提拉法从熔体中生长,本文研究了晶体生长过程中的温度分布、最佳工艺条件和出现的几种宏观缺陷的解决办法,成功地生长出大尺寸、高光学质量和无宏观缺陷的二氧化碲单晶.     

大直径InP单晶生长研究

生长高质量、大直径的单晶是当前InP晶体生长的发展方向,减少孪晶的产生一直是InP单晶生长技术的研究重点.通过对高压液封直拉法InP单晶生长过程中的几个重要因素包括加热器和保温系统、掺杂剂、坩埚和生长参数等的分析,设计了合适的热场系统和生长条件,有效地降低了孪晶产生的几率.在自己设计并制造的高压单晶炉内首先将In和P进行合成,然后采用后加热器加热、坩埚随动等技术重复生长了直径为100～142 mm的大直径InP单晶.讨论了关于避免孪晶产生的关键技术,所提到的条件都得到优化后,单晶率就会大幅上升.     

轻掺铬SI-GaAs单晶的研制

本文报导了LEC法SI—GaAs单晶的研制及结果分析。在SI—GaAs非掺杂单晶生长基础上,生长了一种轻掺铬的SI—GaAs单晶,并在VPE等应用中取得了较好结果。     

SAW用的LiTaO_3单晶的生长

X切割112°YLiTaO_3单晶是用作TV-IF滤波器的最有用的基片材料之一。为了生长供SAW器件使用的LiTaO_3单晶,用提拉法研究了大直径低成本的LiTaO_3单晶的生长条件。用廉价的Pt-Rh坩埚成功地生长出了直径40—50毫米、长50—60毫米的大的LiTaO_3单晶。测量了室温下LiTaO_3单晶的弹性、压电和介电常数。     

新型单晶引上装置

日本茨城县的阿斯卡罗公司制成并正式出售能生长大型优质单晶的新型单晶引上装置。这种装置是在充满晶体原料熔液的白金坩埚中装入用同样白金制成的隔板，移动隔板即可生长出组分均匀的单晶，晶体 的杂质浓度波动可控制在0.05%以下。除了能生长YAG以及其它激光单晶外，还能生长具有全功能的光学晶体，看来具有很大潜力。     

VGF法生长的低位错掺Si-GaAs单晶的缺陷和性质

研究了垂直梯度凝固法（VGF法）生长的掺Si低阻GaAs单晶材料的晶格缺陷和性质,并将VGF法和LEC法生长的非掺半绝缘GaAs单晶进行了比较. 利用A-B腐蚀显微方法比较了两种材料中的微沉积缺陷,对其形成原因进行了分析. 利用荧光光谱研究了掺Si-GaAs单晶中Si原子和B原子的占位情况和复合体缺陷. Hall测量结果表明,掺Si低阻VGF-GaAs单晶中存在很强的Si自补偿效应,造成掺杂效率降低. VGF-GaAs单晶生长过程中高的Si掺杂浓度造成晶体中产生大量杂质沉积,而杂质B的存在加重了这种现象. 对降低缺陷密度,提高掺杂效率的途径进行了分析.     

蓝宝石上生长高质量InN单晶薄膜的研究发展

通过介绍蓝宝石衬底上生长氮化铟(InN)单晶薄膜的发展历程,阐述了生长该单晶薄膜的几种方法及生长过程中存在的一些问题和改进措施,说明了生长高质量InN单晶薄膜的有效途径,为InN的生长及应用提供了理论与技术指导。     

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.     

高频线圈坡面对生长FZ单晶的影响

通过对高频线圈下坡面对生长FZ单晶的作用,分析了不同坡面线圈的磁力分布,以及磁力在单晶生长过程中的作用.线圈下面坡度的大小,会产生分布不同的磁力,在FZ单晶生长时,磁力对固液交界面的外边缘有重要的影响.分析认为采用下坡度合适的加热线圈,可以有利于单晶的顺利生长,提高单晶的成功率.     

PZN-PT单晶的压电特性

Pb(Zn1 / 3Nb2 / 3) O3单晶是 Bokov 196 1年发现的 ,196 9年由 Nom ura扩展到 PZN- Pb Ti O3(PZN- PT)系。 J.Kuwata 1982年发现 ,在 MPB组分附近的 0 .91PZN- 0 .0 9PT菱面体单晶的 [0 0 1]方向施加电场时 ,可获得 d33=15 0 0 p C/N ,k33=0 .92的高值。从而引起了人们的注意。东芝公司的 M.Izumi等人着眼于该单晶较大的机电耦合系数 ,率先进行了 PZN- PT单晶的生长及其在医用超声探头上的应用研究。他们于 1997年用熔融法生长了 40 m m× 40 mm× 40 mm PZN- PT单晶 ,1998年又以批量生产为目标 ,用布里兹曼法成功地生长…