PVT法AlN晶体生长模式调控研究

物理气相传输(PVT)法制备AlN晶体时,亚晶的产生会降低晶体质量,甚至多晶化。本文通过调节热/动力学生长条件,研究AlN晶体中亚晶产生及变化规律,提出抑制方法调控生长模式。实验结果表明,大的温度波动导致晶体表面气相物质过饱和度波动变大,增加高指数晶面的形成概率,这些晶面因非一致性难以实现完美聚并。本文还研究了稳定温场条件下,气相物质输运对生长模式的影响。实验及模拟结果显示,传统坩埚内气相物质由晶体边缘向中心迁移,与台阶方向相反,晶体表面易演变成混合生长模式。通过设计的新型坩埚,实现气相物质顺台阶流方向迁移,满足层状可控生长的基本条件。在2 200~2 300℃下,随温度降低,晶体呈c轴优势生长,侧向扩展能力降低;随温度升高,侧向扩展能力变强,但晶体表面高指数晶面形成概率增加;温度约2 250℃时,两者达到平衡,适合亚晶的抑制和消除。结合BCF理论分析,降低过饱和度可增强螺旋位错驱动生长的二维平铺能力,并增大台阶宽度,有利于将亚晶界分散融入台阶流中。优化后的实验,促进了生长模式向螺旋位错驱动生长模式的转变,亚晶逐渐被湮灭,获得高质量AlN晶体,其(0002)面的X射线单晶摇摆曲线半峰全宽为58″,拉曼谱的E_2(High)半峰全宽为3.3 cm^(-1),位错密度为2.87×10^(3) cm^(-2)。

PVDF-PFTS/SiO_(2)膜制备及抗混合污染性能

采用表面接枝技术制备了PVDF-PFTS/SiO_(2)超疏水复合膜,通过扫描电子显微镜(SEM)和红外光谱(FTIR)分析了膜污染前后的表面结构和组成,考察了直接接触式膜蒸馏(DCMD)装置出水电导率和膜通量的变化,利用XDLVO理论分析了PVDF-PFTS/SiO_(2)超疏水复合膜的抗混合污染性能和机理。结果表明:在1H,1H,2H,2H-全氟辛基三氯硅烷(PFTS)和SiO_(2)共同作用下,PVDF-PFTS/SiO_(2)超疏水复合膜表面形成微纳米复合乳突结构,水接触角(WCA)由99°增至155°。与PVDF基膜相比,PVDF-PFTS/SiO_(2)超疏水复合膜对混合污染物具有较好的抗污染性能;连续运行10h,膜通量和截留率分别保持在10.06kg/(m^(2)·h)和99.80%。XDLVO理论分析表明,PVDF-PFTS/SiO_(2)超疏水复合膜表面与污染物之间的作用力由引力转变为斥力是其抗混合污染性能增强的主要原因之一。