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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
1
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
2
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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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
3
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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垂直布里奇曼法生长氧化镓单晶及其性能表征 被引量：1
4
作者 黄东阳 黄浩天 +3 位作者 潘明艳 徐子骞 贾宁 齐红基 《人工晶体学报》 北大核心 2025年第2期190-196,共7页
本文采用自主设计的垂直布里奇曼(VB)炉,通过动态模拟与实验深度耦合迭代优化的方法,建立了生长炉模型,通过优化生长炉的温场得到最佳温场,并根据模拟最佳温场对实际温场进行优化改造,成功生长出直径3英寸(1英寸=2.54 cm)的氧化镓(β-Ga... 本文采用自主设计的垂直布里奇曼(VB)炉,通过动态模拟与实验深度耦合迭代优化的方法,建立了生长炉模型,通过优化生长炉的温场得到最佳温场,并根据模拟最佳温场对实际温场进行优化改造,成功生长出直径3英寸(1英寸=2.54 cm)的氧化镓(β-Ga_(2)O_(3))单晶。进一步加工得到最大尺寸为直径2.5英寸的(100)面β-Ga_(2)O_(3)晶圆,并对β-Ga_(2)O_(3)晶体的结晶质量和光学性能进行了表征测试。测试结果表明,β-Ga_(2)O_(3)晶体具有较高结晶质量,其紫外截止边为257.5 nm,对应光学带隙为4.78 eV,晶体的劳埃衍射斑点清晰、对称,摇摆曲线半峰全宽(FWHM)最小为39.6″。 展开更多
关键词 β-Ga_(2)O_(3) 垂直布里奇曼法 晶体生长 高结晶质量 宽禁带半导体
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移动加热器法生长的CZT晶体内部点缺陷精细调控研究
5
作者 喻超 张博 +6 位作者 王琦琦 王希 胡于南 梁小燕 张继军 闵嘉华 王林军 《人工晶体学报》 北大核心 2025年第6期960-969,共10页
生长态的CdZnTe(CZT)晶体中存在大量的本征点缺陷及其相关的复合缺陷,如何获取这些点缺陷信息及其影响至关重要。本文设计CZT晶体高温Cd气氛退火,通过退火时间控制原子扩散程度,进而调控样品点缺陷分布。对于移动加热器法(THM)生长的富... 生长态的CdZnTe(CZT)晶体中存在大量的本征点缺陷及其相关的复合缺陷,如何获取这些点缺陷信息及其影响至关重要。本文设计CZT晶体高温Cd气氛退火,通过退火时间控制原子扩散程度,进而调控样品点缺陷分布。对于移动加热器法(THM)生长的富碲态CZT,本文运用光生电流瞬态谱(PICTS)、低温光致发光(PL)、I-V测试和α粒子诱导瞬态电荷漂移测试研究了其点缺陷分布与电阻率、载流子迁移率和电荷收集效率等光电特性的关系。点缺陷测试结果表明,生长态样品中TeCd缺陷占主导地位,其浓度为4.47×10^(13) cm^(-3),捕获截面为9.34×10^(-16) cm^(2)。经过24 h的Cd退火后,样品内部的缺陷类型发生变化,Cdi缺陷逐渐成为主导,其浓度达到4.49×10^(13) cm^(-3),捕获截面降至5.82×10^(-19) cm^(2)。电学性能结果表明载流子迁移率、电荷收集效率与CZT点缺陷总浓度有关,内部电场由捕获截面最大的TeCd决定。Cd退火6 h的样品具有高的收集效率、高迁移率(697 cm^(2)·V^(-1)·s^(-1))和均匀的内部电场分布,但是电阻率较低。Cd原子在扩散过程中优先占据VCd和TeCd的位置,A中心和TeCd浓度呈指数型减少是导致电阻率下降的主要原因。 展开更多
关键词 碲锌镉 点缺陷 环境退火 移动加热器法 光电特性 电阻率
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Yb^(3+)∶Ca_(3)Li_(0.275)Nb_(1.775)Ga_(2.95)O_(12)晶体的生长、光谱特性及飞秒激光性能研究
6
作者 李谞泓 朱昭捷 +2 位作者 黄一枝 涂朝阳 王燕 《人工晶体学报》 北大核心 2025年第10期1836-1843,共8页
采用提拉法成功生长了一系列不同掺杂浓度的Yb^(3+)∶Ca_(3)Li_(0.275)Nb_(1.775)Ga_(2.95)O_(12)(Yb^(3+)∶CLNGG)激光晶体,并对其结构、光谱和激光性能进行了系统研究。X射线衍射结果表明,晶体衍射峰与标准卡特征峰一致,未发现杂相生... 采用提拉法成功生长了一系列不同掺杂浓度的Yb^(3+)∶Ca_(3)Li_(0.275)Nb_(1.775)Ga_(2.95)O_(12)(Yb^(3+)∶CLNGG)激光晶体,并对其结构、光谱和激光性能进行了系统研究。X射线衍射结果表明,晶体衍射峰与标准卡特征峰一致,未发现杂相生成。吸收光谱和发射光谱分析显示,Yb^(3+)∶CLNGG晶体在近红外区具有宽吸收带和发射带,10%Yb^(3+)∶CLNGG吸收半峰全宽可达37 nm,发射带宽达40 nm,5%Yb^(3+)∶CLNGG发射截面最大可达1.398×10^(-20) cm^(2),荧光寿命随掺杂浓度升高而增长,10%Yb^(3+)∶CLNGG晶体在室温下寿命超过1 ms。低温发射光谱中观察到多个Stark分裂峰,反映出Yb^(3+)所处晶体场的非等效多中心环境,表明其发光行为具有明显的协同特征。在Kerr锁模条件下,10%Yb^(3+)∶CLNGG晶体实现了中心波长为1058 nm、脉宽为67 fs、带宽为17.7 nm、平均功率35 mW、峰值功率约6.87 kW的稳定飞秒激光输出,展现出良好的锁模稳定性和宽带增益特性。综合光谱与激光实验结果表明,Yb^(3+)∶CLNGG晶体在超快激光和宽带调谐激光器领域具有显著应用潜力。 展开更多
关键词 Yb^(3+)∶CLNGG晶体 提拉法 光谱性能 飞秒激光 激光增益介质
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高质量钙钛矿单晶生长及其X射线探测性能表征
7
作者 徐庄婕 巴延双 +4 位作者 习鹤 白福慧 陈大正 朱卫东 张春福 《人工晶体学报》 北大核心 2025年第7期1229-1237,共9页
金属卤化物钙钛矿(MHPs)单晶因具有优异光电性能在辐射探测领域拥有广泛的应用前景,其生长过程中晶体内部及表面缺陷的抑制有望进一步提高半导体辐射探测器的性能。本文通过使用两亲性表面活性剂硫代甜菜碱10作为添加剂,采用逆温结晶法(... 金属卤化物钙钛矿(MHPs)单晶因具有优异光电性能在辐射探测领域拥有广泛的应用前景,其生长过程中晶体内部及表面缺陷的抑制有望进一步提高半导体辐射探测器的性能。本文通过使用两亲性表面活性剂硫代甜菜碱10作为添加剂,采用逆温结晶法(ITC)制备高质量MAPbBr_(3)单晶。对添加剂优化晶体生长机理进行了深入研究,结果表明磺添加剂分子在结晶控制和表面缺陷钝化的协同效应显著抑制了缺陷的形成,生长出的MAPbBr3单晶摇摆曲线的半峰全宽(FWHM)从0.071°降低到0.046°,长链烷基基团使晶体表面表现出优异的疏水性能,其表面接触角从84.04°增加到96.25°,表明了表面疏水性的显著提高。制备出了具有镍/金-镍/金环形对称电极结构的器件,其电阻率从2.08×10^(7)Ω·cm提高至2.82×10~8Ω·cm,载流子迁移率寿命积为1.81×10^(-2)cm^(2)·V^(-1)。此外,器件灵敏度可达1 450μC·Gyair^(-1)·cm^(-2),并能在1 000 s的测试期间保持良好的运行稳定性。 展开更多
关键词 钙钛矿单晶 添加剂 X射线探测 缺陷钝化 晶体生长 逆温结晶法
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锡基钙钛矿晶体与器件的研究进展
8
作者 张淑艺 刘庚灵 +8 位作者 王浩 鲁跃 姜显园 李文焯 刘聪 吕英波 武中臣 刘董 陈耀 《人工晶体学报》 北大核心 2025年第7期1189-1207,共19页
随着全球对环境友好型光电材料需求的不断增长,锡基卤化物钙钛矿因环境友好及优异的光电性能,逐渐成为替代传统铅基钙钛矿的重要候选材料。尽管锡基钙钛矿在光吸收、载流子输运等方面展现出显著优势,但Sn^(2+)极易氧化,加上快速结晶过... 随着全球对环境友好型光电材料需求的不断增长,锡基卤化物钙钛矿因环境友好及优异的光电性能,逐渐成为替代传统铅基钙钛矿的重要候选材料。尽管锡基钙钛矿在光吸收、载流子输运等方面展现出显著优势,但Sn^(2+)极易氧化,加上快速结晶过程中容易形成晶格缺陷,使材料稳定性和器件性能受到较大影响。近年来,国内外研究者围绕锡基钙钛矿的晶体生长、缺陷调控及界面工程开展了大量系统性研究,提出了逆温结晶、降温结晶及高温熔融等多种合成技术,并借助多尺度表征手段,深入解析材料的微观结构、缺陷分布和界面特性。实验结果表明,通过合理优化生长参数和制备环境,可显著提高晶体质量、降低缺陷密度、改善载流子传输效率,从而推动锡基单晶在光电探测器、高灵敏度探测器、太阳能电池和场效应晶体管等器件中的应用。未来研究需聚焦单晶生长动力学、抗氧化策略及界面能级匹配的优化,以解决稳定性与可重复性问题,推动锡基钙钛矿的规模化应用。 展开更多
关键词 锡钙钛矿 光电特性 单晶生长方法 锡钙钛矿太阳能电池 锡钙钛矿探测器 锡钙钛矿场效应管
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大尺寸Cs_(2)LiYCl_(6)∶Ce晶体的制备与性能研究
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作者 赵美丽 孙涛峰 +4 位作者 高璠 宫红影 臧晓微 桂强 张春生 《人工晶体学报》 北大核心 2025年第4期553-559,共7页
本文采用垂直坩埚下降法,生长出一系列直径3英寸(1英寸=2.54 cm)的掺铈氯铯锂钇(Cs_(2)LiYCl_(6):Ce,简称CLYC:Ce)晶体,LiCl摩尔配比为55%~60%。对晶体毛坯的顶端不透明部分进行X射线衍射测试,结果表明,富Li的组分配比能有效抑制Cs_(3)Y... 本文采用垂直坩埚下降法,生长出一系列直径3英寸(1英寸=2.54 cm)的掺铈氯铯锂钇(Cs_(2)LiYCl_(6):Ce,简称CLYC:Ce)晶体,LiCl摩尔配比为55%~60%。对晶体毛坯的顶端不透明部分进行X射线衍射测试,结果表明,富Li的组分配比能有效抑制Cs_(3)YCl_(6)相生成。LiCl摩尔配比为57%时得到的晶体中CLYC相的体占比最大,等径完整长度达80 mm。测试了该组分下获得的Ф76 mm×76 mm CLYC:Ce封装晶体的闪烁性能,其对^(137)Cs 662 keVγ射线的能量分辨率达到4.88%,^(241)Am-Be中子源的脉冲波形甄别(PSD)品质因子(FOM)值为4.18,表现出优异的中子-伽马甄别性能。 展开更多
关键词 Cs_(2)LiYCl_(6):Ce晶体 坩埚下降法 能量分辨率 脉冲波形甄别 品质因子
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单晶β相氧化镓晶片的生长和超精密加工:最新技术和前景
10
作者 张琨 张路驰 +4 位作者 刘平 陈天天 李天元 徐宗伟 程红娟 《人工晶体学报》 北大核心 2025年第11期1867-1880,共14页
β-Ga_(2)O_(3)作为超宽带隙半导体(带隙4.8~4.9 eV),凭借高Baliga性能因子、深紫外探测能力及抗辐射特性,成为功率电子器件、光电器件和核辐射探测器件的理想材料。本文系统综述了β-Ga_(2)O_(3)单晶生长与超精密加工的技术进展及未来... β-Ga_(2)O_(3)作为超宽带隙半导体(带隙4.8~4.9 eV),凭借高Baliga性能因子、深紫外探测能力及抗辐射特性,成为功率电子器件、光电器件和核辐射探测器件的理想材料。本文系统综述了β-Ga_(2)O_(3)单晶生长与超精密加工的技术进展及未来挑战。单晶生长方面,导模法与垂直布里奇曼法已实现6英寸(1 inch=2.54 cm)晶圆量产,“铸造法”工艺制备8英寸晶圆技术达国际领先水平。掺杂策略(如Sn、Mg)可调控载流子浓度(10^(15)~10^(19)cm^(-3)),优化电学性能。针对材料的强各向异性和硬脆特性,多级研磨结合化学机械抛光(CMP)实现表面粗糙度(Ra)小于0.2 nm,大气等离子体刻蚀可进一步将Ra压缩至0.05 nm;超快激光加工结合液体辅助技术可制备无损伤微结构。未来需突破大尺寸晶体产率与表面缺陷控制,通过跨尺度损伤模型、原位监测及工艺优化,结合多场协同加工创新,推动β-Ga_(2)O_(3)在功率器件与深紫外探测领域的应用。 展开更多
关键词 β-Ga_(2)O_(3) 晶体生长 超精密加工 化学机械抛光 半导体材料
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Er^(3+)激活的Gd_(3)Ga_(5)O_(12)和Lu_(3)Ga_(5)O_(12)中红外激光晶体的生长、光谱与激光性能
11
作者 郑龙兴 朱昭捷 +2 位作者 游振宇 王燕 涂朝阳 《硅酸盐学报》 北大核心 2025年第12期3446-3460,共15页
Er^(3+)基于其^(4)I_(11/2)→^(4)I_(13/2)在2.7~3.0μm的特征发射,常作为中红外固态激光器增益介质的激活离子。采用提拉法生长了一系列Er^(3+)掺杂的Gd_(3)Ga_(5)O_(12)(GGG)和Lu_(3)Ga_(5)O_(12)(LuGG)晶体,计算了吸收截面、发射截... Er^(3+)基于其^(4)I_(11/2)→^(4)I_(13/2)在2.7~3.0μm的特征发射,常作为中红外固态激光器增益介质的激活离子。采用提拉法生长了一系列Er^(3+)掺杂的Gd_(3)Ga_(5)O_(12)(GGG)和Lu_(3)Ga_(5)O_(12)(LuGG)晶体,计算了吸收截面、发射截面以及能级寿命等光谱参数,研究了Er^(3+)掺杂浓度、Pr^(3+)共掺对Er:GGG晶体中红外波段荧光发射的影响。对生长的晶体进行了激光实验,采用氙灯泵浦Er/Pr:GGG晶体实现了平均功率为297 mW的2.75μm中红外脉冲激光输出,通过965 nm的半导体LD激光泵浦Er:GGG、GGG/Er:GGG以及Er/Pr:GGG晶体分别实现了最大输出功率为325、453 m W以及372 mW的中红外连续激光输出。最后,采用石墨烯和Bi2Te3二维材料作为可饱和吸收体,对GGG/Er, Pr:GGG/GGG键合晶体和Er:LuGG晶体实现的中红外激光进行了调Q实验(激光调谐品质因数实验),实现了最大平均输出功率分别为186 mW和274 m W的中红外脉冲激光,最短脉冲宽度为243 ns。 展开更多
关键词 铒掺杂钆镓榴石晶体 激光晶体 提拉法生长晶体
原文传递
三方对称高温相偏硼酸钡晶体的生长和性能研究
12
作者 黄溢声 刘乐辉 +3 位作者 张莉珍 林州斌 罗兴木 陈伟 《人工晶体学报》 北大核心 2025年第10期1844-1848,共5页
高温相α-BBO晶体是一种理想的紫外双折射晶体,但晶体生长过程中容易存在残余应力而导致加工开裂现象。本文在晶体生长形貌及生长习性理论指导下,使用提拉法并采用合适的晶体生长工艺生长得到ϕ80 mm×50 mm质量优异完整不开裂的α-... 高温相α-BBO晶体是一种理想的紫外双折射晶体,但晶体生长过程中容易存在残余应力而导致加工开裂现象。本文在晶体生长形貌及生长习性理论指导下,使用提拉法并采用合适的晶体生长工艺生长得到ϕ80 mm×50 mm质量优异完整不开裂的α-BBO晶体。α-BBO晶体呈现三方对称,晶体沿c轴等径方向显露出α相的三方锥面{1102}和六方柱面{1120},这样能够保持α相稳定至室温从而解决α-BBO晶体开裂的难题,而且晶面的存在能够大幅度消除晶体内部残余热应力。研究结果表明,生长的α-BBO晶体在200~2200 nm具有高透过性及优异的晶体质量,在紫外高功率偏振激光器件中具有重要应用价值。 展开更多
关键词 α-BBO晶体 晶体形貌 提拉法生长 双折射晶体 硼酸盐 光学材料
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高电阻率RTP晶体生长与性能研究
13
作者 王世武 王鸿雁 +7 位作者 王惠 聂奕 张芳 朱海永 马爱珍 高佳 匡永飞 张行愚 《人工晶体学报》 北大核心 2025年第11期1899-1906,共8页
本文采用顶部籽晶熔盐法结合动态温场技术,成功生长出大尺寸、高电阻率RTP晶体,并对RTP晶体的性能进行了研究。本研究中所生长的晶坯尺寸达到54 mm×68 mm×52 mm,质量达到265 g。晶坯内部质量均匀,结晶完好,电阻率集中在1.0... 本文采用顶部籽晶熔盐法结合动态温场技术,成功生长出大尺寸、高电阻率RTP晶体,并对RTP晶体的性能进行了研究。本研究中所生长的晶坯尺寸达到54 mm×68 mm×52 mm,质量达到265 g。晶坯内部质量均匀,结晶完好,电阻率集中在1.0×10^(12)~3.4×10^(12)Ω·cm。1 064与532 nm激光照射晶体同一位置1 000 s后,抗灰迹吸收为125 ppm/cm。电子探针微区成分分析测试结果表明,电阻率高的RTP晶体原子摩尔百分比更接近化学计量比。电阻率为1.6×10^(12)Ω·cm的RTP晶体在直流电压3 200 V加压1 200 h后,无电流溢漏或击穿。在-40~70℃,RTP电光调Q开关均可正常运转且消光比大于20 dB@1 064 nm。RTP晶体的激光损伤阈值为1.78 GW/cm^(2)@1 064 nm&9.6 ns。这些研究结果为RTP晶体作为电光调Q开关的关键材料应用提供了重要依据。 展开更多
关键词 RTP晶体 电阻率 抗灰迹吸收 RTP电光调Q开关 消光比 激光损伤阈值
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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
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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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提拉法生长6英寸铌酸锂晶体的热场分析
15
作者 孙军 郝永鑫 +3 位作者 刘子琦 杨金凤 秦娟 许京军 《硅酸盐学报》 北大核心 2025年第12期3468-3475,共8页
铌酸锂晶体是一种具有压电效应、非线性光学效应、双折射效应等性能的多功能晶体,其物理化学性质稳定,易掺杂调控,易于制备高质量的光波导,在集成光学领域具有较大应用潜力。然而,大尺寸铌酸锂晶体生长由于其热导率低,晶体内结晶潜热的... 铌酸锂晶体是一种具有压电效应、非线性光学效应、双折射效应等性能的多功能晶体,其物理化学性质稳定,易掺杂调控,易于制备高质量的光波导,在集成光学领域具有较大应用潜力。然而,大尺寸铌酸锂晶体生长由于其热导率低,晶体内结晶潜热的输运速度和结晶界面上结晶潜热的释放速度不匹配,导致热量在固液界面累积,易引发晶体偏心生长和界面回熔。针对6英寸晶体等径后期偏心生长的问题,本工作从提高坩埚相对感应线圈位置和减弱上保温2个角度优化热场并开展实验,结果表明适当提高坩埚相对感应线圈位置和减弱上保温能够增大等径后期熔体表面径向温度梯度,改善晶体偏心生长情况。此外,大尺寸晶体生长各阶段对热场需求之间的矛盾加剧。为此,还开发了动态热场提拉法晶体生长技术,在固定热场中引入后加热器,通过调节中频电源和后加热器的功率,实现了晶体生长过程中温度梯度的实时调节,从而兼容不同阶段晶体生长的需求,显著改善了6英寸铌酸锂晶体的偏心生长情况,使晶体的等径长度从70 mm增加至90 mm。 展开更多
关键词 晶体生长 铌酸锂晶体 动态热场 温度梯度 偏心生长
原文传递
氯化镧单晶的坩埚下降法生长 被引量：1
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作者 陈红兵 周昌勇 +2 位作者 杨培志 王金浩 许伟 《中国稀土学报》 CAS CSCD 北大核心 2008年第6期694-699,共6页
报道了LaCl3单晶的非真空密闭条件下的坩埚下降法生长方法。依据差热/热重分析所揭示的LaCl3.7H2O脱水过程,采用干燥氯化氢保护下的焙烧脱水处理制备出无水LaCl3原料。将无水LaCl3密封于铂坩埚中,且添加少量活性碳粉,可避免熔体的氧化... 报道了LaCl3单晶的非真空密闭条件下的坩埚下降法生长方法。依据差热/热重分析所揭示的LaCl3.7H2O脱水过程,采用干燥氯化氢保护下的焙烧脱水处理制备出无水LaCl3原料。将无水LaCl3密封于铂坩埚中,且添加少量活性碳粉,可避免熔体的氧化与挥发,从而实现在非真空条件下的LaCl3单晶生长。在单晶生长过程中,炉体控制温度为940~970℃,固液界面温度梯度为30~40℃.cm-1,坩埚下降速率控制于0.5~1.0 mm.h-1,在非真空密闭条件下成功生长出直径为25 mm的透明LaCl3单晶。综合运用差热/热重分析、X射线衍射、透射光谱、X射线激发发射光谱对所获单晶样品进行了测试表征,表明非真空密闭坩埚下降法适合于生长均匀透明LaCl3单晶。 展开更多
关键词 LACL3 闪烁晶体 脱水处理 晶体生长 坩埚下降法 稀土
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面向集成应用的二维半导体生长进展及展望
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作者 朱世同 吴隽 +5 位作者 吴浪 邹彩旗 刘蕾 邹茜璐 王欣然 李涛涛 《材料导报》 北大核心 2025年第18期1-9,共9页
以过渡金属硫族化合物(TMDC)为代表的二维半导体材料拥有原子级的极限厚度、短沟道免疫效应,在场效应晶体管、光电器件、传感器、柔性电子等领域展示出巨大的应用潜力。大面积、高质量的二维半导体材料的可控制备是实现上述应用的基础... 以过渡金属硫族化合物(TMDC)为代表的二维半导体材料拥有原子级的极限厚度、短沟道免疫效应,在场效应晶体管、光电器件、传感器、柔性电子等领域展示出巨大的应用潜力。大面积、高质量的二维半导体材料的可控制备是实现上述应用的基础。本文综述了近年来二维半导体材料制备的研究进展,主要探讨了二维半导体材料的大面积制备方法、单晶薄膜的外延生长策略和机理、缺陷的控制、材料的转移、低温生长策略和主流的生长设备。最后对二维半导体材料未来生长方向进行了展望,通过深入的梳理和分析,以期为二维半导体材料的制备和应用提供更全面的支持和指导,推动二维材料领域的进一步发展。 展开更多
关键词 二维半导体材料 化学气相沉积 单晶 集成电路
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晶体旋转影响下的溶液法6英寸SiC单晶生长研究
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作者 杨垚 李早阳 +4 位作者 高俊浩 祁冲冲 李登辇 武光辉 刘立军 《物理学报》 北大核心 2025年第15期407-417,共11页
溶液法是生长低缺陷高品质碳化硅(SiC)单晶的重要方法,针对6英寸溶液法生长SiC单晶系统,建立了感应加热和热质传递全局数值分析模型,考虑了洛伦兹力、离心力、热浮力以及表面张力对溶液流动的耦合作用,研究了晶体旋转对溶液中速度场、... 溶液法是生长低缺陷高品质碳化硅(SiC)单晶的重要方法,针对6英寸溶液法生长SiC单晶系统,建立了感应加热和热质传递全局数值分析模型,考虑了洛伦兹力、离心力、热浮力以及表面张力对溶液流动的耦合作用,研究了晶体旋转对溶液中速度场、温度场、碳浓度场、晶体生长速率以及坩埚壁面碳溶解析出的影响规律.结果表明,溶液中洛伦兹力的存在使得低晶体转速下的流场十分复杂,晶体转速需要控制在合适的范围内,使得生长界面下方由输运决定的碳浓度分布与生长界面处由温度决定的碳浓度分布相协调,才能获得均匀且高的SiC单晶生长速率.晶体转速过小使得SiC单晶生长速率很低,过大导致生长速率径向均匀性下降,转速为25 r/min时SiC单晶的平均生长速率较高且沿径向分布均匀性较好.进一步分析了溶液-坩埚交界面碳组分的溶解和析出,定位了坩埚壁面溶解较快区域和SiC多晶颗粒生成区域,并结合速度场预测了多晶颗粒的去向.研究结果为溶液法生长6英寸SiC单晶提供了科学依据. 展开更多
关键词 溶液法 SIC单晶 晶体旋转 数值模拟
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