非化学计量溶液区熔法生长大尺寸InSe晶体及表征

硒化铟(InSe)是一种具有奇异物理性能的III-VI族半导体材料,在光伏、光学、热电等领域有着广泛的应用潜力。由于InSe的非一致熔融特性及InSe、In6Se7和In4Se3之间复杂的包晶反应,制备大尺寸InSe晶体十分困难。本研究采用区熔法制备了InSe晶体,该方法具有成本低、固液界面优化等优点。基于In-Se体系的包晶反应,发现In与Se的初始物质的量比对InSe晶体生长非常重要,本工作使用精确非化学计量的In0.52Se0.48溶液生长晶体,使InSe晶体的获得率达到83%左右。实验最终获得了ϕ27 mm×130 mm的晶棒,并成功剥离出尺寸ϕ27 mm×50 mm的片状InSe单晶,XRD图谱中检测到(00l)衍射峰,说明晶体的质量良好。InSe晶体呈现六方结构,各元素在基体中均匀分布,在1800 nm波长下的透射率为~55.1%,带隙能量为~1.22 eV。在800 K下,InSe晶体沿(001)方向的最大电导率σ约为1.55×10^(2)S·m^(-1),垂直于(001)方向的最低热导率κ约为0.48 W·m^(-1)·K^(-1)。上述结果表明,区熔法是制备大尺寸InSe晶体的一种有效方法,可用于制备多类材料。该工作制备的InSe的电学和热学行为也为今后InSe晶体的应用提供了重要参考。

区熔n型碲化铋材料的制备及性能优化

本研究通过区熔法制备了一系列碘化物(SbI_(3),BiI_(3),TeI_(4))掺杂的n型Bi_(2)Te_(3-x)Se_x材料,发现碘化物掺杂能够有效稳定载流子类型,显著提高材料电导率,降低晶格热导率。当SbI_(3)、BiI_(3)、TeI_(4)掺杂量分别为0.14 wt%、0.12 wt%和0.07 wt%时,材料在405、350和362 K时获得最大ZT值0.85、1.05和0.96,比商用n型材料分别提高了21%,36%和28%。

感应区熔提纯镧的实验研究

在高真空条件下的水平分瓣铜坩埚内利用高频感应区熔方法提纯镧金属,采用先宽后窄的熔取宽度序列提升区熔提纯效果。采用电感耦合等离子原子发射光谱(ICP-AES)分析区熔后试棒不同部位的杂质含量,结果显示区熔过程中杂质Al、Fe、Cu和Ni随熔区移动方向向试棒尾部迁移,随区熔次数的增加试棒头部一侧杂质含量显著降低,实现较大程度的纯化;实验测试结果低于理论计算结果,偏差程度与杂质元素种类和含量有关。实验结果表明,水冷分瓣铜坩埚可用于活泼金属的区熔提纯实验,10次区熔后可获得较好的提纯效果。

高阻真空区熔硅单晶的生长

介绍了高阻真空区熔硅单晶的研制工艺,研制出了导电类型为p型,电阻率(3～5)×103Ω.cm及(1～2)×104Ω.cm两种规格的真空区熔硅单晶,其中电阻率(3～5)×103Ω.cm规格单晶的研制除需要进行真空区熔提纯外,还要进行微量的p型区熔掺杂。单晶直径30～35 mm,晶向<111>。经检测无位错及漩涡缺陷,单晶的少数载流子寿命达到1500μs以上。

用区熔、电迁移和区熔-电迁移联合法提纯金属钕的研究

对工业纯电解钕分别进行了区熔提纯、固态电迁移提纯和区熔－电迁移联合法提纯的实验研究．结果表明：这三种提纯方法在分离金属钕中的Ｆｅ、Ｃ、Ｓｉ、Ｍｏ等杂质方面各有特色，而区熔－电迁移联合法对金属钕中的主要有害元素Ｃ、Ｓｉ、Ｍｏ的提纯则更为有效、快速．

区熔速率对电子束悬浮区熔钼单晶体质量的影响

钼单晶是一种广泛应用的重要的难熔金属材料。利用籽晶法电子束悬浮区熔技术成功制备了晶体取向为(111)的钼单晶体,采用多种分析测试手段,研究了区熔速率对钼单晶体质量的影响。研究表明:电子束悬浮区熔钼单晶体内存在大量的亚结构,位错在结束的地方表现为山峰状的三角形突起,而亚晶界是由这些山峰状突起连接而成;区熔速率对单晶体质量有着显著的影响。区熔速率越高,单晶(111)晶向偏离角越小,但晶体中的缺陷越多。

高纯锗多晶材料区熔速度优化的数值模拟

为提高探测器级高纯锗多晶材料的制备效率,开展对锗材料多次区熔过程的参数优化的数值模拟.利用分凝原理对高纯锗多晶材料制备的区熔过程进行数值模拟,针对杂质分凝系数小于1的情况,比较了不同区熔速度下,单次和多次区熔的提纯效果.结果表明,虽然速度越慢单次区熔效果越好,但对多次区熔的累计效果要采用相对快速多次的方法,以实现相同提纯效果下总时间最短,即多次累计的区熔效率最高.给出了区熔速度的优化方法,以指导实验提高区熔效率.

用区熔法制备Cu/C复合材料

提出了一种制备颗粒改性铜基复合材料的新方法——区熔法 ,采用该法成功地制取了石墨 /铜基复合材料 .通过金相、扫描电镜分析和物理性能测试等手段对区熔法制成的复合材料的组织、性能进行了研究 .结果表明 ,在石墨平均粒度小于 1 μm时 ,并且在压制密度、加热和冷却速度合适的条件下 ,复合材料的组织均匀 ,致密性好 ,石墨在基体中弥散分布 ,材料的导电性明显提高 ,特别是电阻率较国内成分相同的市售商品牌号降低 4 1 % .

区熔再结晶制备多晶硅薄膜太阳电池

研究了区熔再结晶 (ZMR)设备及其工艺特点 .在覆盖SiO2 的重掺P型单晶硅衬底上用快速热化学气相沉积 (RTCVD)在其上沉积一层很薄的多晶硅薄膜 ,用区熔再结晶法对薄膜进行处理 ,得到了晶粒致密 ,且取向一致的多晶硅薄膜层 .以此薄膜层为籽晶层 ,再在上面以RTCVD制备电池活性层 ,经过标准的太阳电池工艺 ,得到了转换效率为 10 .2 1%,填充因子为 0 .6 913的电池产品 .

高纯区熔单晶硅高增益光晶体管的研究

区熔单晶硅与直拉单晶硅以及其他半导体材料相比杂质含量少 ,少子寿命长 ,所以以区熔单晶硅为衬底制作的光晶体管在弱的光信号下仍然有高的增益 ,适宜于弱光探测 报道了以区熔单晶硅为衬底的光晶体管的实验结果 为了保持区熔高纯单晶硅内的少子寿命 ,背面淀积了一层掺磷多晶硅作为外吸杂层 已经测量得到对于实验中发射极直径为 2mm的光晶体管在波长为0 .83μm的入射光照射下 ,光功率低至 0 .16nW时 ,光晶体管的增益仍然高达 4 40

用区熔技术改善多晶硅薄膜颗粒硅带衬底的质量

以颗粒硅带为衬底,通过化学气相沉积法制备多晶硅薄膜作为太阳电池的活性层.为了改善硅带衬底的质量,引入区熔再结晶的方法,期望将其表面平整度及结晶质量进一步提高,进而改善以其为衬底的多晶硅薄膜质量.借助台阶仪、X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)等手段对颗粒硅带及多晶硅薄膜进行了表面轮廓、结晶质量和微观形貌的表征.结果表明:区熔后的颗粒硅带表面平整度得到了较好的改善;表面具有[311]择优方向的硅带区熔后都倾向[111]择优;在区熔硅带衬底上沉积的多晶硅薄膜晶粒尺寸在100μm以上,但暂无明显证据证明区熔对薄膜结晶质量有显著提高.

区熔提纯稀土金属的理论计算与分析

根据区熔提纯稀土的数学模型 ,经过计算与分析 ,理论上得到有效分离系数、杂质初始浓度、熔区移动速度对区熔提纯的影响 ,及接近提纯极限的提纯次数 。

真空提纯对n型高阻区熔硅单晶研制的影响

采用真空提纯工艺对棒状多晶硅原料进行了区熔(FZ)提纯,之后对提纯后的多晶硅进行单晶生长。通过检测每次提纯后的多晶硅和最终生长成的硅单晶的电阻率变化,得到了真空提纯工艺对电阻率变化的影响规律。之后,通过计算得到了原料中主要杂质磷杂质在每次真空提纯后的去除量,并讨论了磷杂质去除量对材料导电类型的影响。分析认为真空提纯工艺具有较高的提纯效率,通过真空提纯工艺可大幅提高材料的纯度和电阻率。提出要研制n型高纯高阻硅单晶,还需通过真空提纯工艺精确地控制硼、磷杂质的相对含量,并充分考虑杂质在径向上的分布规律。

真空区熔提纯在探测器级硅单晶生长中的作用

半导体硅光电探测器用的单晶硅要求具有非常高的纯度和晶格完整性,才能保证探测器能够实现暗电流低和直流、脉冲响应度高的目标。这对材料纯度提出非常高的要求。现在市面上能买到的优质一级还原料直接生长单晶无法满足要求,必须采用真空区熔提纯,通过真空蒸发和分凝效应,有效地去除磷及一些重金属杂质,进一步提高多晶料的纯度才能满足光电探测器的要求。

真空高阻区熔Si单晶等径初期少子寿命的变化

介绍了生长电阻率1×104～2×104Ω.cm的p型高阻真空区熔Si单晶时,所生长单晶少子寿命的变化特点。经过反复实验发现,真空环境下生长的高阻单晶,在转肩后不久,晶棒断面中心处,寿命均出现了明显的突变,并且有30～40mm的低寿命区,之后随着生长的继续,寿命又会有明显的升高。此种现象在相同条件、相同原料生长的气氛单晶中就没有出现。利用金相电子显微镜对所发现的低寿命区进行了缺陷分析,结果在低寿命区的断面处均未发现漩涡、位错等对寿命影响较为严重的缺陷。

高灵敏高线性度区熔硅光晶体管的研究

报道了一种基于高纯区熔单晶硅和发射结-集电结接近穿通状态的光晶体管的实验结果.在穿通电压附近(40V),0.83μm波长的光入射及0.15nW入射光功率条件下,器件的响应度为38A/W;工作在发射结-集电结接近穿通状态时线性度最好,在0.15～1500 nW光功率(4个数量级)范围内,线性因子为0.9954,接近于Hamamatsu S1227-1010BQ光电二极管在同一光功率区间内的线性因子(0.9982).另外,这种光晶体管的增益在130左右且增益的起伏在1%以内时,偏压的变化允许在2.5%以内(40V±1V),温度的变化可允许±2℃.其增益对偏压及温度的稳定性优于线性模式下具有相近增益的雪崩光电二极管.

区熔法Si单晶生长的电磁场仿真计算

悬浮区熔法是生长Si单晶的重要方法之一,高频线圈产生的电磁场能量分布直接影响着Si单晶的生长情况,通过有限元的方法可以对区熔Si单晶生长进行数值模拟。考虑了二维轴对称情况下由高频线圈产生的电磁场对熔区产生的影响,分析了区熔Si单晶生长系统的组成,通过电磁场基本方程的推导建立了电磁场模型。利用软件进行了计算机建模,对模型的网格划分充分考虑了计算的关键部位,通过边界条件和载荷的选取完善了电磁场方程,最终通过计算机仿真计算得出电磁场的模拟结果。

高阻区熔硅单晶的径向少子寿命变化

在氩气气氛及真空环境下生长的高阻区熔硅单晶的径向少子寿命分布情况进行了检测。检测结果表明,在氩气气氛下生长的各种规格的高阻单晶,其少子寿命一般都在1 000μs以上,且径向变化大部分在10%以内,当生长工艺参数改变时,单晶少子寿命的径向分布规律虽然会有所不同,但对少子寿命径向均匀性的影响却几乎可以忽略。而在真空环境、不同工艺参数下生长的单晶,其少子寿命的径向分布及均匀性的变化则十分的明显,还会经常看到中心少子寿命400~500μs、边缘区域少子寿命高于1 000μs的单晶。本文在单晶生长试验的基础上,通过对产生这种现象的原因进行分析,确定了采用适当地降低晶体生长速率、提高加热功率的方法,可以使高阻真空区熔硅单晶中心区域的少子寿命的提高,并使其径向分布变均匀。

氢气区熔硅单晶氢致缺陷的研究

本文应用X射线透射截面形貌技术研究了氢气区熔硅单晶中氢致缺陷与热处理温度的关系。根据早期氢致缺陷的X射线形貌图衍衬分析,指出氢沉淀周围晶格受到压缩性应变,并简单阐述了硅氢键断裂与氢致缺陷形成过程。

区熔单晶硅光晶体管瞬态特性的实验研究

现有光晶体管具有噪声较低、增益较高(光信号强度适中时)等优点;但它同时也存在线性较差、光信号较弱时增益较低等缺点,限制了它的实际应用。本文报道了一种基于高纯区熔单晶硅和发射结-集电结接近穿通状态的具有高灵敏度、高线性度光晶体管的瞬态特性研究结果,采用负载电阻法和互阻放大器法分别测量响应时间对偏置电压和入射光功率的依赖关系。测量结果显示,器件的上升及下降时间明显依赖于入射光功率的变化,对偏置电压的依赖性较弱;416nW和1128nW入射光功率下大尺寸器件的响应时间分别在170μs和10μs量级,在416nW入射光功率下小尺寸器件的上升时间约为30μs,与理论计算结果具有较好的符合。