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垂直布里奇曼法生长4英寸Fe掺杂(010)β-氧化镓及其性能表征
1
作者 李明 叶浩函 +6 位作者 王琤 沈典宇 王芸霞 王嘉君 夏宁 张辉 杨德仁 《人工晶体学报》 北大核心 2026年第1期52-57,共6页
本文采用自主设计的垂直布里奇曼(VB)晶体生长系统,结合仿真迭代优化温场结构,成功实现了以微凸固液界面与适宜温度梯度生长大尺寸、高质量的Fe掺杂β相半绝缘氧化镓(β-Ga_(2)O_(3))单晶。经加工制备出高质量的4英寸(010)取向半绝缘衬... 本文采用自主设计的垂直布里奇曼(VB)晶体生长系统,结合仿真迭代优化温场结构,成功实现了以微凸固液界面与适宜温度梯度生长大尺寸、高质量的Fe掺杂β相半绝缘氧化镓(β-Ga_(2)O_(3))单晶。经加工制备出高质量的4英寸(010)取向半绝缘衬底。对该衬底的结晶质量、表面形貌及电学性能进行系统表征。测试结果表明,衬底无裂纹等宏观缺陷,X射线摇摆曲线半峰全宽(FWHM)均低于50′′,显示出优良的结晶质量。表面形貌分析显示,衬底最大表面粗糙度为0.074 nm,局部厚度偏差(LTV)小于3.4μm,总厚度偏差(TTV)为4.157μm,翘曲度(Warp)和弯曲度(Bow)分别为5.886和1.103μm,说明衬底加工质量良好。电学测试表明,衬底平均电阻率达7.9×10^(10)Ω·cm,面内不均匀性为7.77%,证明VB法在实现均匀掺杂方面表现优异,具备应用于微波射频(RF)器件的潜力。 展开更多
关键词 氧化镓 宽禁带半导体 晶体生长 垂直布里奇曼 单晶衬底 掺杂
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低温生长高质量MAPbI_(3)钙钛矿单晶及其光电探测性能
2
作者 刘东 李玉鑫 +8 位作者 李大林 路斌 郭政 陈谦 张晓静 王雅雪 陈丹平 郭可欣 何涛 《人工晶体学报》 北大核心 2026年第3期349-358,共10页
钙钛矿单晶凭借低缺陷密度、优异光伏性能、高湿稳定性及强抗离子迁移能力,在光电子器件领域彰显出巨大应用潜力。然而,钙钛矿单晶在光伏、发光二极管等核心应用场景中的效率仍落后于多晶薄膜,其发展进程受材料特性、生长工艺等多重因... 钙钛矿单晶凭借低缺陷密度、优异光伏性能、高湿稳定性及强抗离子迁移能力,在光电子器件领域彰显出巨大应用潜力。然而,钙钛矿单晶在光伏、发光二极管等核心应用场景中的效率仍落后于多晶薄膜,其发展进程受材料特性、生长工艺等多重因素制约。针对这一瓶颈,本文开发了一种以2-甲氧基乙醇(2ME)为溶剂的低温晶体生长策略。该策略能有效缓解钙钛矿单晶生长过程中的温度波动问题,显著减少缺陷态形成,同时,2ME较高的饱和蒸汽压可降低溶剂在单晶表面的残留,进一步优化晶体质量。与传统GBL溶剂相比,基于2ME溶剂制备的MAPbI_(3)单晶性能实现全面提升:光致发光(PL)强度提高2.7倍,载流子寿命延长1.5倍,缺陷态密度降低16%,离子迁移活化能提升19%。将2ME溶剂制备的MAPbI_(3)单晶应用于自驱动光电探测器,在0 V偏压下,器件响应度R达到0.55 A·W^(-1),比探测率D*高达0.80×10^(13) Jones,分别为GBL溶剂制备器件的1.72倍和1.59倍,且响应时间提升49%以上。本研究提出的低温晶体生长策略为钙钛矿单晶的性能优化提供了新思路,有望加速其在高端成像、光通信、量子探测等先进光电子器件领域的产业化应用。 展开更多
关键词 钙钛矿单晶 低温生长 溶剂残留 离子迁移 自驱动 光电探测器
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Sm^(2+)-Ce^(3+)共掺CLLB闪烁晶体生长及发光性能研究
3
作者 王浩涵 魏钦华 +4 位作者 舒昶 尹航 唐高 张素银 秦来顺 《人工晶体学报》 北大核心 2026年第2期201-210,共10页
二价钐离子(Sm^(2+))掺杂卤化物闪烁体表现出优异的近红外闪烁性能。本文采用垂直布里奇曼法成功生长出不同浓度Sm^(2+)共掺杂的Cs_(2)LiLaBr_(6)∶Ce^(3+),Sm^(2+)闪烁晶体,详细研究了它们的发光性能、能量传递及缺陷情况。通过ICP-MS... 二价钐离子(Sm^(2+))掺杂卤化物闪烁体表现出优异的近红外闪烁性能。本文采用垂直布里奇曼法成功生长出不同浓度Sm^(2+)共掺杂的Cs_(2)LiLaBr_(6)∶Ce^(3+),Sm^(2+)闪烁晶体,详细研究了它们的发光性能、能量传递及缺陷情况。通过ICP-MS方式估算出Sm^(2+)在CLLB基质中的分凝系数约为2.0。紫外-可见荧光光谱发现Ce^(3+)、Sm^(2+)共掺的Cs_(2)LiLaBr_(6)晶体呈现390、420和770 nm三个发射峰,分别归属于Ce^(3+)和Sm^(2+)的5d-4f电子跃迁发射,通过Sm^(2+)的共掺成功获得近红外发光。荧光量子效率测试结果表明,随Sm^(2+)掺杂浓度的增加,晶体的荧光量子效率呈现先增加后下降的趋势,掺杂浓度(原子数分数)为3%Sm^(2+)时,荧光量子效率达到最高98.5%。Sm^(2+)和Ce^(3+)的光谱重叠及衰减时间结果表明Ce^(3+)-Sm^(2+)之间存在能量传递,且在传递过程中存在较多的能量损失。最后,基于不同离子掺杂浓度晶体样品的热释光(TL)曲线和X射线激发发射(XEL)结果研究了Sm^(2+)掺杂对基质缺陷的影响,并讨论了其发光机理。 展开更多
关键词 Sm^(2+)掺杂 Cs_(2)LiLaBr_(6)∶Ce^(3+) Sm^(2+) 垂直布里奇曼法 能量传递 闪烁晶体 发光性能
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热屏结构对直径400 mm直拉单晶硅生长的影响
4
作者 艾进才 杨平平 +1 位作者 赵紫薇 高忙忙 《人工晶体学报》 北大核心 2026年第1期68-76,共9页
单晶硅是制备半导体的关键材料之一,在降低成本的驱使下,大直径化和快速拉晶技术是直拉法制备单晶硅的发展趋势之一。本文提出了一种双热屏结构,分析了双热屏结构对单晶硅生长过程中的温度场和气体流场、固液界面、单晶硅生长速度、热... 单晶硅是制备半导体的关键材料之一,在降低成本的驱使下,大直径化和快速拉晶技术是直拉法制备单晶硅的发展趋势之一。本文提出了一种双热屏结构,分析了双热屏结构对单晶硅生长过程中的温度场和气体流场、固液界面、单晶硅生长速度、热应力的影响。结果表明,双热屏结构可以对固液界面附近氩气进行导流,消除热屏外侧的氩气涡流,增加晶体的散热,从而提高晶体的生长速率,最大生长速率提高了19.2%;同时,双热屏结构还可以改善固液界面波动,相较于单热屏结构,最大热应力降低了4.266 MPa。因此,双热屏结构具有较好的应用前景。 展开更多
关键词 直拉单晶硅 热屏结构 生长速度 固液界面 热应力 点缺陷
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基于小样本数据的晶体合成工艺智能推荐研究
5
作者 朱冬 杨小渝 +5 位作者 唐述杰 朱锋锋 孔潇 郭艳峰 李兵 秦志鹏 《数据与计算发展前沿(中英文)》 2026年第1期219-231,共13页
【背景】晶体合成是制备新材料的关键环节,但工艺条件复杂多变,实验数据稀缺,工艺确定困难。【问题】如何基于有限的“结构-工艺”数据实现晶体合成工艺的智能生成与可行性评估,是当前亟待解决的问题。【方法】本文基于晶体结构理解增... 【背景】晶体合成是制备新材料的关键环节,但工艺条件复杂多变,实验数据稀缺,工艺确定困难。【问题】如何基于有限的“结构-工艺”数据实现晶体合成工艺的智能生成与可行性评估,是当前亟待解决的问题。【方法】本文基于晶体结构理解增强模型CrysBert,构建了适用于小样本的结构-工艺可行性判别模型;基于晶体结构生成模型CrysGPT,构建了晶体合成工艺生成模型;通过CrysBert和CrysGPT的协同,实现晶体工艺的自动生成与筛选。【结果】基于162条小样本数据训练,工艺判别模型准确率达到0.90,明显优于传统方法;工艺生成模型推荐的候选工艺,经判别模型评价,可行工艺比例达到60.7%,与领域专家推荐工艺的成功率(62.3%)接近。【结论】本研究验证了通过CrysBert和CrysGPT的协同,可为晶体合成工艺的智能设计提供新途径。 展开更多
关键词 CrysBert CrysGPT 工艺智能推荐 小样本数据 晶体工艺设计
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化学气相沉积ZnS过程中气体流型的多参数调控数值模拟
6
作者 王虎 赵小玻 +5 位作者 闫昊 卢志辰 曹艳翠 张绍锋 石林 马鹏飞 《人工晶体学报》 北大核心 2026年第3期475-485,共11页
本文采用FLUENT软件对化学气相沉积(CVD)硫化锌(ZnS)过程中沉积室内的气体流型展开数值模拟研究。聚焦锌(Zn)蒸气与硫化氢(H_(2)S)气体的流动特性,通过构建沉积室三维物理模型,系统分析不同工艺参数协同作用下气体流场的分布规律。研究... 本文采用FLUENT软件对化学气相沉积(CVD)硫化锌(ZnS)过程中沉积室内的气体流型展开数值模拟研究。聚焦锌(Zn)蒸气与硫化氢(H_(2)S)气体的流动特性,通过构建沉积室三维物理模型,系统分析不同工艺参数协同作用下气体流场的分布规律。研究重点包括沉积室内压力及原料进气速度等参数下的沉积室气体流型分布、密度流场形态分布、速度流场及温度流场的演化,揭示气体流型对ZnS沉积速率均匀性及材料生长质量的影响机制。结果表明,随着沉积压力从3000 Pa增至6000 Pa、喷嘴速度同步提升,沉积室气体流型呈现“紊乱-有序-稳定-失稳”的协同演化趋势。本工作为实现高质量ZnS材料的可控生长提供理论依据与工艺优化方向,对红外光学材料制备具有重要指导价值。 展开更多
关键词 ZNS 气相沉积 数值模拟 气体流型 压力调控 入口优化 生长速率
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垂直布里奇曼法β-Ga_(2)O_(3)晶体生长过程中的内辐射传热研究
7
作者 赵琪 刘奕豪 +3 位作者 齐小方 马文成 徐永宽 胡章贵 《人工晶体学报》 北大核心 2026年第3期439-451,共13页
β相氧化镓晶体(β-Ga_(2)O_(3))因具有超宽禁带特性成为高功率器件的关键材料,垂直布里奇曼(VB)法是目前最有机会实现商业化生长氧化镓单晶的方法。然而,氧化镓晶体与熔体的半透明性会引发显著的内辐射传热,该效应会影响晶体生长过程... β相氧化镓晶体(β-Ga_(2)O_(3))因具有超宽禁带特性成为高功率器件的关键材料,垂直布里奇曼(VB)法是目前最有机会实现商业化生长氧化镓单晶的方法。然而,氧化镓晶体与熔体的半透明性会引发显著的内辐射传热,该效应会影响晶体生长过程中的温场与流场,进而影响晶体质量。因此本文采用有限元软件Comsol Multiphysics建立VB法氧化镓晶体生长过程的传热数值模型,系统探究了内辐射传热对温场、熔体流场、固液界面和晶体热应力的影响规律。数值模拟结果表明,晶体内辐射传热会显著增强晶体热输运,来自固液界面的辐射传热可以直接穿透半透明晶体至坩埚壁,降低晶体内部温度梯度与热应力,该辐射传热对固液界面产生直接辐射冷却,因此固液界面处温度有下降的趋势。为了维持熔点温度,固液界面必须向上部高温熔体移动,固液界面凸度增加。熔体内辐射传热也会影响熔体区域的热量传递,来自热区的辐射传热会穿透熔体至固液界面,起到辐射加热固液界面的效果,因此固液界面向晶体侧移动,固液界面形状凸度变小,呈W型分布,但由于晶体等温线与热应力主要聚集在晶体底部,对晶体内部温度梯度与热应力影响很小。此外,本文还系统分析了内辐射传热对晶体/熔体吸收系数的敏感性,发现随着晶体吸收系数减小,晶体内辐射传热作用增强,熔体和晶体内温度梯度减小,晶体热应力减小,固液界面凸度增加,将导致溶质径向分布不均。随着熔体吸收系数的减小,熔体内辐射增强,晶体底部温度梯度与热应力略有下降,固液界面中心凸度变小,W型分布更加明显,边缘更易多晶成核,进而影响晶体质量。 展开更多
关键词 氧化镓晶体 垂直布里奇曼法 内辐射传热 热应力 数值模拟
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KTb_(3)F_(10)单晶生长及光谱性能研究
8
作者 刘国晋 黄昌保 +5 位作者 余学舟 祁华贝 胡倩倩 倪友保 王振友 吴海信 《无机材料学报》 北大核心 2026年第3期370-376,共7页
KTb_(3)F_(10)(KTF)晶体具有Tb^(3+)离子浓度高、热光系数小、声子能量低等优点,在绿光和黄光波段展现出高效激光输出潜力。然而,其非一致熔融特性、原料易潮解、高温下组分易挥发以及氟化物腐蚀性等问题,成为制约高品质KTF晶体生长的... KTb_(3)F_(10)(KTF)晶体具有Tb^(3+)离子浓度高、热光系数小、声子能量低等优点,在绿光和黄光波段展现出高效激光输出潜力。然而,其非一致熔融特性、原料易潮解、高温下组分易挥发以及氟化物腐蚀性等问题,成为制约高品质KTF晶体生长的关键障碍。本研究致力于探索一种有效的方法,克服上述难题,以生长出高品质KTF晶体并系统表征其光学性能。采用优化的垂直布里奇曼法,并结合激光真空密封铂坩埚技术,有效隔绝了原料与水氧杂质的接触,同时,密封的生长环境极大地抑制了晶体生长过程中的组分偏离现象。通过该创新工艺,成功生长出尺寸为ϕ16 mm×30 mm的KTF毛坯晶体。KTF晶体(111)晶面的X射线摇摆曲线半高宽为0.08°,显示出较高的晶体完整性。热分析表明KTF晶体在高温下存在明显的挥发行为。光谱测试显示,KTF晶体在400~1600 nm波段的平均透过率>90%,1064 nm处吸收系数<0.007 cm^(-1),具有较低的光学损耗。Tb^(3+)离子^(5)D_(4)能级的荧光寿命为4.82~4.99 ms,较氧化物基质长3~5倍,这归因于低声子氟化物基质对非辐射弛豫的抑制。本研究成功建立了一种可行的KTF晶体生长方法,为KTF晶体及同类型三元氟化物的可控生长提供了一种新的技术路径,为KTF晶体在黄绿光波段的高效输出应用提供了有益参考。 展开更多
关键词 KTb_(3)F_(10) 垂直布里奇曼法 光谱性能 荧光寿命
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高温高压法金刚石晶粒尺寸控制工艺研究
9
作者 冷树良 杜修东 +2 位作者 朱中杰 赵坤 徐占午 《信息记录材料》 2026年第5期1-3,27,共4页
针对高温高压法制备金刚石过程中晶粒尺寸分布宽、重复性差的问题,本文从成核和生长两个阶段入手,分析了温度对晶粒尺寸的影响机理。在压力、保温时间及触媒体系保持一致的条件下,通过改变合成温度开展对比实验,研究晶粒尺寸随温度变化... 针对高温高压法制备金刚石过程中晶粒尺寸分布宽、重复性差的问题,本文从成核和生长两个阶段入手,分析了温度对晶粒尺寸的影响机理。在压力、保温时间及触媒体系保持一致的条件下,通过改变合成温度开展对比实验,研究晶粒尺寸随温度变化的规律。在此基础上,提出了分阶段温度调控的晶粒尺寸控制工艺,实现了对晶粒尺寸的有效调节与稳定控制,为相关工艺优化提供了实用参考。实验结果表明:晶粒高径比随生长温度升高呈现明显的阶段性变化,在1205~1220℃区间缓慢上升,在1220~1240℃区间快速增大,而在1240℃以上则趋于稳定。该结果充分验证了分阶段温度调控对晶粒尺寸稳定控制的有效性。 展开更多
关键词 高温高压法 金刚石合成 晶粒尺寸控制
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碳化硅单晶制备方法及缺陷控制研究进展
10
作者 杨皓 李太 +2 位作者 张广鑫 吕国强 陈秀华 《材料导报》 北大核心 2026年第2期29-41,共13页
碳化硅(SiC)作为第三代半导体具有禁带宽度大、载流子迁移率高、热导率高和稳定性良好等优异特性,在电力电子器件领域尤其是高温、高频、高功率等应用场景下有着巨大潜力。目前用于SiC晶体生长的主要技术包括物理气相传输(PVT)法、高温... 碳化硅(SiC)作为第三代半导体具有禁带宽度大、载流子迁移率高、热导率高和稳定性良好等优异特性,在电力电子器件领域尤其是高温、高频、高功率等应用场景下有着巨大潜力。目前用于SiC晶体生长的主要技术包括物理气相传输(PVT)法、高温化学气相沉积(HTCVD)法和顶部籽晶溶液生长(TSSG)法。在SiC单晶生长和外延过程中,不可避免地会产生各种类型的缺陷,这些缺陷对半导体器件的性能会产生显著影响,具体表现为击穿电压降低、漏电流增加以及导通电阻变化等,这些性能的变化不仅会降低器件的效率和可靠性,还可能导致器件完全失效。因此,为了提高SiC半导体器件的良率和性能,在器件制造之前降低和控制SiC晶体生长过程中产生的各种缺陷变得非常重要。本文对当前SiC单晶的制备方法、SiC晶体生长过程中产生的缺陷及其检测技术进行了归纳总结,分析研究了SiC晶体生长过程中产生的缺陷之间的转化及影响因素,并讨论了降低SiC单晶缺陷密度的方法,最后对SiC单晶生长过程中缺陷的控制技术发展方向进行了展望。 展开更多
关键词 宽禁带半导体 碳化硅 晶体生长 缺陷 数值模拟
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辐射热增益下全浮区液桥稳态热毛细对流研究
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作者 杨硕 冯驭 +6 位作者 吴峻冰 梁凯 刘展志 刘哲 崔洁 罗金涛 王天羽 《重庆理工大学学报(自然科学)》 北大核心 2026年第3期193-202,共10页
通过环向加热营造辐射热增益加热条件,采用PIV粒子图像测速法研究升温速率和高径比对全浮区液桥稳态热毛细对流流场时空演化、横/纵向速度的影响规律。研究结果表明,当上/下半浮区理查森数差值的绝对值|ΔRi|增大时,上半浮区胞元流对下... 通过环向加热营造辐射热增益加热条件,采用PIV粒子图像测速法研究升温速率和高径比对全浮区液桥稳态热毛细对流流场时空演化、横/纵向速度的影响规律。研究结果表明,当上/下半浮区理查森数差值的绝对值|ΔRi|增大时,上半浮区胞元流对下半浮区胞元流侵占加剧,导致下半浮区胞元流被抑制于近自由界面附近;随着升温速率的提高,由于上半浮区体回流作用显著,流动方向与辐射换热引发的流体导热方向相反。加之界面流流动换热增强,体回流携带的冷流体迅速补充至自由界面,导致上半浮区温差逐渐增加。此外,液桥高径比的增加能够促使液桥上半浮区胞元流涡核上移,提升下半浮区温差,促进下半浮区胞元流发展,提升下半浮区界面流速度。 展开更多
关键词 热毛细对流 全浮区液桥 辐射热增益 稳态流
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导模法蓝宝石不同表面形貌处的晶体质量研究
12
作者 舒骏 聂玲达 +1 位作者 赵鹏 薛龙飞 《人工晶体学报》 北大核心 2026年第2期281-290,共10页
本研究通过优化导模(EFG)法蓝宝石生长初期的工艺参数,成功在晶体表面诱导形成具有台阶状形貌的特殊表面结构,并采用多种表征手段系统对比台阶状表面与平坦表面的晶体质量。结果表明,台阶状表面样品的拉曼光谱半峰全宽、X射线衍射(XRD)... 本研究通过优化导模(EFG)法蓝宝石生长初期的工艺参数,成功在晶体表面诱导形成具有台阶状形貌的特殊表面结构,并采用多种表征手段系统对比台阶状表面与平坦表面的晶体质量。结果表明,台阶状表面样品的拉曼光谱半峰全宽、X射线衍射(XRD)单晶摇摆曲线半峰全宽及光谱透过率均优于平坦表面样品。此外,台阶状表面的平均气泡尺寸分别为42.98μm×37.27μm和37.90μm×35.23μm,均显著小于平坦表面的68.04μm×55.70μm和52.03μm×36.89μm,且台阶状表面的气泡分布密度、氧空位浓度及内部应力均较低。扫描电子显微镜观察发现,台阶状表面的生长阶梯呈平直紧密状排列,而平坦表面的生长阶梯为不规则弯曲和松散状,且平坦表面的生长阶梯间距大于台阶状表面。综上所述,台阶状表面在晶体结构完整性和光学性能方面均表现更优。本研究为高质量导模法蓝宝石晶体的可控生长提供了新的工艺思路。 展开更多
关键词 蓝宝石晶体 导模法 晶体质量 气泡 生长台阶
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氧化锌纳米材料制备方法研究进展
13
作者 程振宇 孟浩楠 +2 位作者 朱亚楠 李国超 逄增媛 《化工新型材料》 北大核心 2026年第1期219-222,227,共5页
氧化锌作为一种制备简单、无毒环保的半导体金属氧化物,广泛应用于传感器、光催化等领域。简要介绍了氧化锌的微观结构、性能特点及应用情况,综述了氧化锌纳米材料的制备方法,并总结了各种制备方法的优缺点。
关键词 氧化锌 半导体 制备方法 多维度
原文传递
CO_(2)气氛下高择优取向(110)光学级金刚石膜的制备
14
作者 杨鏊 刘宇晨 +4 位作者 郭之健 陈良贤 刘金龙 魏俊俊 李成明 《材料工程》 北大核心 2026年第2期285-293,共9页
传统微波等离子体化学气相沉积(microwave plasma chemical vapor deposition,MPCVD)方法制备的金刚石膜常面临生长速率低、晶粒取向杂乱及非金刚石相缺陷等问题,限制了其光学性能的进一步提升。本研究将CO_(2)作为辅助气体,采用MPCVD... 传统微波等离子体化学气相沉积(microwave plasma chemical vapor deposition,MPCVD)方法制备的金刚石膜常面临生长速率低、晶粒取向杂乱及非金刚石相缺陷等问题,限制了其光学性能的进一步提升。本研究将CO_(2)作为辅助气体,采用MPCVD方法沉积了高质量金刚石薄膜,并通入不同流量的CO_(2)进行沉积,利用光学发射光谱(optical emission spectroscopy,OES)仪测量不同CO_(2)流量下等离子体的光学发射特征。通过XRD、Raman、SEM对金刚石膜结晶质量、晶粒取向、表面形貌和生长速率进行表征。结果表明:加入一定量的CO_(2)(流量比CO_(2)/CH_(4)=2/6)有利于获得高(110)择优取向(I220/I111=18.19)金刚石薄膜,过高的CO_(2)/CH_(4)流量比会增强含氧基团的刻蚀作用,降低晶粒的择优程度;适量CO_(2)的加入对于金刚石结晶质量有较大提升,金刚石特征峰半峰全宽从12.68 cm^(-1)降低至8.26 cm^(-1);适量添加CO_(2)对金刚石生长有一定的促进作用。本研究在优化的流量比CO_(2)/CH_(4)=2/6的条件下,获得了生长速率4μm/h的高(110)取向(I220/I111=18.19)金刚石薄膜。金刚石自支撑膜经过抛光后在10.6μm波段的透过率达到71%,在长波红外波段其透过率接近理论值,可满足长波红外光学窗口和极紫外光刻机窗口的需求。 展开更多
关键词 金刚石 微波等离子体化学气相沉积 (110)取向择优 CO_(2)辅助
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卤化物钙钛矿半导体单晶及核辐射探测器研究进展 被引量：1
15
作者 马文君 张国栋 +3 位作者 孙雪 刘宏杰 刘嘉欣 陶绪堂 《人工晶体学报》 北大核心 2025年第7期1091-1099,共9页
卤化物钙钛矿晶体具有平均原子序数高、载流子迁移率寿命积(μτ)大、易大面积制备、材料体系丰富等优点,已成为一类极具应用前景的新型核辐射探测材料。本文综述了国内外钙钛矿半导体单晶的生长方法及辐射探测器的研究进展。大尺寸高... 卤化物钙钛矿晶体具有平均原子序数高、载流子迁移率寿命积(μτ)大、易大面积制备、材料体系丰富等优点,已成为一类极具应用前景的新型核辐射探测材料。本文综述了国内外钙钛矿半导体单晶的生长方法及辐射探测器的研究进展。大尺寸高质量单晶的可控生长是制备高性能探测器的关键,通过革新晶体生长技术,结合阴阳离子协同掺杂、添加剂辅助工程策略可以显著提升晶体的尺寸和电学性能;钙钛矿半导体单晶在光子计数X射线成像和γ射线能谱分辨中展现出钙钛矿薄膜无法比拟的优势,然而,在进一步提升晶体的本征质量、抑制离子迁移引发的器件稳定性问题,以及优化晶体与像素芯片键合工艺等环节仍面临诸多挑战。未来研究亟需深化晶体结构与性能关系的探索,优化生长工艺参数,创新探测器构型,从而推动卤化物钙钛矿晶体在核辐射探测领域的产业化进程。 展开更多
关键词 卤化物钙钛矿 半导体单晶 X射线探测 γ射线探测 晶体生长 核辐射探测器
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微下拉法Er∶CNGG晶体的生长及光谱性能研究 被引量：1
16
作者 陈子航 王晓丹 +3 位作者 刘坚 刘鹏 徐晓东 徐军 《人工晶体学报》 北大核心 2025年第6期935-941,共7页
采用微下拉法生长出掺杂浓度(原子数分数)为0.3%、2.0%、3.0%和5.0%的Er∶CNGG晶体。X射线衍射(XRD)测试表明Er∶CNGG晶体属于立方晶系。测试了Er∶CNGG晶体的吸收光谱、荧光光谱和荧光衰减曲线。5.0%Er∶CNGG晶体在968 nm处的吸收系数... 采用微下拉法生长出掺杂浓度(原子数分数)为0.3%、2.0%、3.0%和5.0%的Er∶CNGG晶体。X射线衍射(XRD)测试表明Er∶CNGG晶体属于立方晶系。测试了Er∶CNGG晶体的吸收光谱、荧光光谱和荧光衰减曲线。5.0%Er∶CNGG晶体在968 nm处的吸收系数为1.70 cm^(-1),半峰全宽(FWHM)为17.5 nm,可有效匹配商用激光二极管泵浦源。5.0%Er∶CNGG晶体最强发射峰位于2709 nm,对应的FWHM为17.3 nm。计算得到0.3%、2.0%、3.0%和5.0%的Er∶CNGG晶体^(4)I_(13/2)能级寿命分别为5.97、6.30、6.46和5.73 ms。研究结果表明高浓度Er∶CNGG晶体是一种有潜力的2.7μm波段激光增益介质。 展开更多
关键词 Er∶CNGG 微下拉法 晶体生长 光谱性能 2.7μm 激光增益介质
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导模法生长6英寸氧化镓单晶的结晶界面变形度评估与控制研究 被引量：1
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作者 王君岚 李早阳 +2 位作者 杨垚 祁冲冲 刘立军 《人工晶体学报》 北大核心 2025年第3期396-406,共11页
氧化镓单晶(β-Ga_(2)O_(3))具有禁带宽度大、击穿场强高等优异性能,在高功率、深紫外等器件领域具有重要应用价值。导模法是生长大尺寸高品质氧化镓单晶的重要方法,然而导模炉内部加热与保温结构的周向对称性及模具与晶体的周向不对称... 氧化镓单晶(β-Ga_(2)O_(3))具有禁带宽度大、击穿场强高等优异性能,在高功率、深紫外等器件领域具有重要应用价值。导模法是生长大尺寸高品质氧化镓单晶的重要方法,然而导模炉内部加热与保温结构的周向对称性及模具与晶体的周向不对称性,容易导致晶体在宽度和厚度方向传热不均匀,从而引起结晶界面严重变形,影响晶体的稳定生长。本文综合考虑了导模炉内部包含氧化镓单晶各向异性热传导和热辐射吸收耦合作用在内的各种传热流动现象,开展了非轴对称结晶界面形状的动网格追踪,建立了导模法生长氧化镓单晶的三维全局传热数值模型,对比研究了2英寸与6英寸(1英寸=2.54 cm)氧化镓单晶生长过程的热量传递及结晶界面变形规律,评估了不同尺寸晶体生长的界面变形度,设计了减小6英寸晶体生长界面变形度的盖板结构。研究结果表明,6英寸氧化镓单晶生长在晶体宽度和厚度方向上表现出更加显著的传热不均匀,使大尺寸晶体生长时结晶界面变形度更大,晶体生长稳定性更差;盖板结构对晶体在宽度和厚度方向上的传热和界面变形度影响显著,厚盖板周向包裹晶体的结构能够为6英寸氧化镓单晶稳定生长创造适宜的条件。本文研究工作对于导模法稳定生长大尺寸高品质氧化镓单晶具有重要指导意义。 展开更多
关键词 导模法 氧化镓单晶 各向异性导热 热辐射吸收 结晶界面变形度 热量传递
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3~4英寸Fe掺高阻β-Ga_(2)O_(3)单晶的制备及其性能研究 被引量：1
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作者 霍晓青 张胜男 +3 位作者 周金杰 王英民 程红娟 孙启升 《人工晶体学报》 北大核心 2025年第3期407-413,I0003,共8页
超宽禁带半导体β-Ga_(2)O_(3)单晶以优异的耐高压性能和低成本的潜力,引起了研究者的广泛关注。本文采用导模法生长出了3~4英寸(1英寸=2.54 cm)Fe掺β-Ga_(2)O_(3)单晶,长度最大可达270 mm,一块晶坯可以获得多块大尺寸氧化镓单晶,有效... 超宽禁带半导体β-Ga_(2)O_(3)单晶以优异的耐高压性能和低成本的潜力,引起了研究者的广泛关注。本文采用导模法生长出了3~4英寸(1英寸=2.54 cm)Fe掺β-Ga_(2)O_(3)单晶,长度最大可达270 mm,一块晶坯可以获得多块大尺寸氧化镓单晶,有效降低了晶体生长成本。对生长晶体的电学、光学和高分辨X射线衍射半峰全宽等性能参数进行了测试分析,数据表明晶片电学、光学和XRD半峰全宽一致性佳,晶体质量优异。对系列Fe掺杂β-Ga_(2)O_(3)单晶进行了性能研究,分析了Fe元素对β-Ga_(2)O_(3)单晶质量、带隙、晶格振动的影响。研究发现,不同Fe掺杂β-Ga_(2)O_(3)单晶的结晶质量佳,Fe元素可使β-Ga_(2)O_(3)单晶的带隙变宽,同时Fe掺杂使β-Ga_(2)O_(3)单晶产生了轻微的拉伸应力。本文研究为衬底外延和器件验证提供数据支撑。 展开更多
关键词 β-Ga_(2)O_(3)单晶 电阻率 透过率 RAMAN光谱 XRD半峰全宽
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