助熔剂法晶体生长计算机控制系统研究

根据助熔剂法晶体生长的基本要求，试制了一种基于ＰＣ总线的高精度计算机温度控制系统，系统硬件总体结构包括由温度信号采集，远程信号传输，控制命令变频传输，功率信号放大及电流反馈控制等功能模块。控制软件建立在Ｗｉｎｄｏｗｓ环境下，由Ｇｅｎｉｅ２．０图控组件平台和利用ＶＢ３．０开发的数据管理控制模块两个部分组成。文中讨论了主要的软硬件结构，并介绍了连续高温控温实验的结果。

Ga-N熔体热力学性质及钠助熔剂法制备GaN单晶的研究进展

作为第三代半导体的关键材料之一,Ⅲ族氮化物在过去几十年中因其应用于光电子和微电子器件而得到了广泛的研究,如发光二极管(LED)、激光二极管(LD)和高电子迁移率晶体管(HEMT)。Na助熔剂法已成为生长高质量GaN晶体的重要技术之一。综述和讨论了Na助熔剂法GaN结晶的发展历程与最新技术,包括Ga-N的结晶热力学性质、熔体结构、助熔剂选择、单点籽晶技术、多点籽晶技术、孔隙与位错控制、形貌演化与生长条件优化等。最后,对比其他体GaN技术,展望了Na助熔剂法的挑战与机遇。

助熔剂法生长的PLZST单晶的缺陷研究

本文介绍了助熔剂缓慢降温自发成核法生长的稀土掺杂锆钛锡酸铅镧 (PLZST)晶体中出现的几种缺陷 :包裹体、开裂、位错、枝晶 ,分析了这些缺陷的形成机理并提出了减少和消除这些缺陷的一些措施。

助熔剂法生长ZnO晶体(英文)

采用Bi4B2O9、CdB2O4和BaB2O4为助熔剂,获得了毫米级的氧化锌单晶。Mulliken的电负性理论和Viting的平均轨道电负性提供了一个选择晶体生长所采用的助熔剂的有效方法。实验结果表明ZnO晶体的生长温度比文献报道的均低,从而有效地减少了ZnO以及助熔剂的挥发。本文给出了几种有望获得大尺寸ZnO单晶的助熔剂。

助熔剂法生长的锆钛锡酸铅镧(PLZST)晶体及生长余料的组分分析

以PbO -PbF2 复合体系作为助熔剂 ,采用助熔剂自发成核缓冷法率先制备出成分为 (Pb0 .94La0 .0 4) (Zr0 .37Ti0 .1 8Sn0 .45 )O3的弛豫型复合钙钛矿结构锆钛锡酸铅镧 (PLZST)晶体 .合适的生长工艺为 :助熔剂中PbO与PbF2 的摩尔比为 0 .5 5∶0 .45 ,原料与助熔剂的摩尔比为 1∶1,保温温度 12 5 0℃ ,保温时间 12h ,快降温速率为 5 0～ 10 0℃ /h ,慢降温速率为 1～ 5℃ /h ,快速降温与慢速降温的转变温度为 115 0℃ .本工作对晶体及晶体生长余料中的组分进行了分析 .结果表明 :对一定组成的初始配料 ,PLZST晶体组成相对富La,Ti和Zr ,生长后的余料相对富Sn ;PLZST晶体中存在两种包裹体缺陷 ,晶体除包裹体处以外各元素分布均匀 ;生长余料中各元素分布较均匀 。

助熔剂法生长片状硼酸铁单晶及其磁光性能

本文采用助熔剂法，从Ｆｅ＿２Ｏ＿３－Ｂ＿２Ｏ＿３－ＰｂＯ／ＰｈＦ＿２系统中生长出片状弱铁磁性ＦｅＢＯ＿３晶体。用磁光调制倍频法测出ＦｅＢＯ＿３单晶在可见光区的法拉第旋转谱，并用分光光度计测出该晶体的光吸收谱，得出表征材料磁光性能的优值与波长的关系，并对ＦｅＢＯ＿３晶体生长与磁光性能作了讨论。

助熔剂生长法合成尖晶石及其宝石学特征

助熔剂生长法合成尖晶石及其宝石学特征王德荫尖晶石、尤其是红尖晶石是最美丽的宝石材料之一，自古以来即以其色彩鲜艳、光泽耀眼而深受人们喜爱。在镶嵌首饰中红尖晶石常被作为红宝石的代用品，而蓝尖晶石则常代替海蓝宝石与蓝宝石等。近年来市场上又出现了大量合成尖晶...

用KF助熔剂生长大尺寸β-BaB_2O_4晶体

本文首次报告使用ＫＦ助熔剂生长大尺寸优质βＢａＢ２Ｏ４（ＢＢＯ）晶体的研究结果。适合的生长条件为：熔质与熔剂摩尔百分比为ＢａＢ２Ｏ４∶ＫＦ在６６∶３４到７０∶３０范围内；籽晶方向平行ｃ轴；晶体转速０～１５ｒ／ｍｉｎ；生长周期为１２０天。最大晶体尺寸达１００×４０ｍｍ。

助溶剂法晶体生长过程中降温曲线设置的研究

本文研究了助溶剂法晶体生长过程中降温曲线的设置原理。助溶剂法晶体生长过程中降温曲线的设置是十分重要而又是复杂的工作 ,就是对于溶解度和温度成线性关系的最简单的情形 ,降温曲线也不是简单的直线。我们按照晶体生长的固有特点 ,将助溶剂法晶体生长过程简化成一维、二维及三维生长模型 ,分别进行了具体的演算。尤其是对于溶解度相对于温度的曲线为直线的情形 ,给出了精确的求解结果。我们首先作出一个假设来作为理论推导的基础 ,即单位时间吸附到晶体上的溶质正比于晶体的表面积S(t)。在此假设下 ,经过推导 ,我们得出结论 ,晶体发育完整后在各个方向上的生长速度是线性的 ,亦及dl/dt=常数 ,l(t)为垂直于晶体表面方向的线度。积分后得l=k1t+k0 ,k1和k0 为常数。假设溶解度为s,它是温度的函数 ,表示为s=f(T) ,我们所要求解的是温度和时间的函数关系。在时间允许的条件下 (实际的晶体生长过程也是满足这个条件的 ) ,溶解度变量的负数 -ds即可以认为是吸附到晶体上的溶质量 ,即我们有如下的方程 :dsdt=dsdTdTdt =f′(T) dTdt =cS(t) ,式中 c为常数 ,S(t)为晶体的表面积 ,对于不同的生长模型 ,有不同的表达形式。( 1 )一维生长模型 : 其特点是晶体只在 1个方向生长 ,实际上这种情况很少见 ,在此仅作?

ZnO晶体生长新方法研究

基于ZnO-PbF2高温溶液体系的相关系和析晶行为,发展了一种通气诱导成核的助熔剂-坩埚下降法生长技术．通过优化生长参数,获得了尺寸为(?)25mm×5mm的ZnO晶体．该晶体具有纤锌矿结构,晶格常数a=0．3252nm,b=0．5209nm．X射线定向确认其择优取向生长方向为[0001]．实验结果表明,助熔剂-坩埚下降法是ZnO晶体生长的一条新途径．

近化学计量比LiNbO_3晶体的坩埚下降法生长

报道了化学计量比LiNbO3(stoichiometriclithiumniobate ,SLN)晶体的坩埚下降法生长。采用一致融熔成分铌酸锂籽晶 ,以K2 O为助熔剂 ,在自制的坩埚下降炉内生长SLN晶体。最高炉温控制在 13 0 0℃附近 ,固液界面处的纵向温度梯度为 40～ 60℃ /cm ,坩埚下降速率小于5mm/d ,在密闭的铂坩埚中 ,成功地生长出尺寸为2 5mm× 40mm的近化学计量比铌酸锂单晶。测得晶体的Curie温度为 190℃ ,利用有关公式计算出所得晶体的n(Li) /n(Li+Nb)为 0 .495 6,研究了熔体的析晶行为及晶体的宏观缺陷。

高温溶液法生长SiC单晶的研究进展

碳化硅(SiC)作为第三代半导体材料,不仅禁带宽度较大,还兼具热导率高、饱和电子漂移速率高、抗辐射性能强、热稳定性和化学稳定性好等优良特性,在高温、高频、高功率电力电子器件和射频器件中有很好的应用潜力。高质量、大尺寸、低成本SiC单晶衬底的制备是实现SiC器件大规模应用的前提。受技术与工艺水平限制,目前SiC单晶衬底供应仍面临缺陷密度高、成品率低和成本高等问题。高温溶液生长(high temperature solution growth,HTSG)法生长SiC单晶具有晶体结晶质量高、易扩径、易实现p型掺杂等独特的优势,有望成为大规模量产SiC单晶的主要方法之一,目前该方法的主流技术模式是顶部籽晶溶液生长(top seeded solution growth,TSSG)法。本文首先回顾总结了TSSG法生长SiC单晶的发展历程,接着介绍和分析了该方法的基本原理和生长过程,然后从晶体生长热力学和动力学两方面总结了该方法的研究进展,并归纳了该方法的优势,最后分析了TSSG法生长SiC单晶技术在未来的研究重点和发展方向。

铁电磁体Pb(Fe_(1/2)Nb_(1/2))O_3单晶高温熔液法生长及其结构特征研究

采用高温溶液晶体生长法,选择PbO为助熔剂,以缓慢冷却法获得过饱和度并施以温度振荡,生长出典型尺寸为3mm×3mm×3mm的铁电磁体Pb(Fe1/2Nb1/2)O3单晶。用变温X射线衍射和变温Raman光谱研究了Pb(Fe1/2Nb1/2)O3单晶的结构对称性。结果表明:Pb(Fe1/2Nb1/2)O3在实验的最低温度80K到铁电相变温度383K之间均为菱面体结构。在反铁磁相变温度Nel点以上,Pb(Fe1/2Nb1/2)O3体对角线逐渐变短,而在该温度以下,其结构没有变化。在测量的温度20～200K范围内,Raman光谱的峰位不随温度变化,说明其结构在该温度范围内没有明显变化。实验结果将有利于进一步研究铁电磁体的形成机制。

Yb∶YAB晶体的生长和激光性能研究

采用助熔剂法生长了不同配比的激光自倍频晶体Yb∶YAl3(BO3) 4(Yb∶YAB) ,在 10 %的Yb∶YAB晶体中 ,用输入功率为 1 4W ,波长为974nm的光纤耦合二极管激光器泵浦得到 160mW的高效连续绿光输出 ,能量转换效率为 11 3% ,光 光转换效率为 3 9%。并采用石英双折射滤波片测得其调谐波长范围为 5 13 0～ 5 45 8nm。增大泵浦能量 ,在 977nm处采用二极管泵浦测得其自倍频输出绿光能量为 1 1W ,总转换效率为 10 %。

片状α-Fe_2O_3的制备及其生长机理

以FeCl3.6H2O为原料,复合硫酸盐(Na2SO4+K2SO4)为助熔剂,采用不同的前驱体制备方式得到片状α-Fe2O3粉体。利用SEM和激光粒度分析前驱体制备条件和助熔剂用量对粉体形貌的影响,通过XRD检测进一步探讨α-Fe2O3晶体的生长机理和晶体缺陷的成因。研究结果表明:采用液相法将原料溶于0.2 mol/L稀硫酸中制备前驱体,辅以添加剂,可合成表面光滑、具有明显六角形片状的α-Fe2O3粉体,厚度为400～600 nm,平均径厚比为90,其成分为纯相赤铁矿型α-Fe2O3。

弛豫铁电晶体PZNT生长的几个关键问题

新型弛豫铁电晶体 (1-x)Pb(Zn1 /3Nb2 /3)O3xPbTiO3(PZNT)是一种复合钙钛矿结构的固溶体晶体 ,具有比传统压电陶瓷PZT远为优越的压电性能 ,在医用超声成像、声纳、微位移器等方面有着广阔的应用前景。由于该晶体组成复杂 ,熔体析晶时存在钙钛矿与焦绿石两相的竞争 ,且PbO组分对Pt坩埚和籽晶均能产生腐蚀 ,采用提拉法等传统生长工艺很难获得钙钛矿结构的实用化的PZNT晶体。目前普遍采用助熔剂来抑制焦绿石相的生成 ,并且在传统生长工艺的基础上发展了多种改进工艺。结合作者实验室近几年来在PZNT晶体生长方面的研究结果和实践经验 ,讨论了助熔剂及其配比的选择、生长技术的发展、工艺参数与晶体性能优化等关键技术问题。

掺Ce稀土铁石榴石块状单晶生长及磁光性能研究

掺Ce稀土铁石榴石单晶是目前最具发展前景的新型法拉第旋转材料。与GdBiIG,YIG等材料相比,具有更大法拉第旋转、小的温度系数和低廉成本等特点。本文采用改进的助熔剂法,成功地生长出块状Ce:YIG单晶,分析晶体结构,测试近红外波段磁光性能。Ce3+掺入铁石榴石十二面体位极大地增强了材料的法拉第旋转角,在λ=0.78μm时Y3Fe5O12晶体中每一个Ce3+替代Y3+,其θF的增加量(dθF/dx)达到0.6×104deg/cm,是同量Bi3+替代晶体θF增加量的2倍。另外,在稀土铁石榴石中掺入Yb3+和Eu3+,由于其存在弱的还原性,能抑制ce4+的形成,增加Ce3+离子的掺入量。

铜铁双掺近化学计量比铌酸锂晶体生长及其光折变性能研究

采用优化工艺参数,在掺有6(mol)%K2O助溶剂熔体中,利用提拉法生长出系列铜、铁双掺近化学计量比LiNbO3晶体。通过二波耦合和透射光斑畸变法测试可知,在未掺和掺铁量不变情况下,随着掺铜量的增加,衍射效率逐渐增大且铜铁双掺铌酸锂晶体衍射效率要高于单掺铜铌酸锂晶体。而其写入时间和擦除时间逐渐减小;抗光损伤能力随着掺铜量的增加逐渐增强,且单掺铜铌酸锂晶体抗光损伤能力远远大于铜铁双掺铌酸锂晶体。

YIG铁氧体单晶/薄膜生长工艺及成线技术

简要介绍了YIG铁氧体块状单晶和YIG单晶薄膜常见的生长方法,重点报道了助熔剂法和液相外延工艺,最后对YIG铁氧体块状单晶和单晶薄膜的科研工艺线建设提出了切实可行的方案。