物理气相传输法合成AlN单晶性能表征

采用物理气相传输(PVT)法通过同质外延生长获得14 mm×12 mm的AlN单晶样品。对样品进行切割、研磨、化学机械抛光处理后,采用拉曼光谱仪、高分辨X射线衍射仪、X射线光电子能谱仪、光致发光光谱仪对样品进行测试表征。拉曼测试结果表明,晶体中心区域的拉曼光谱E_(2)(high)声子模的半峰全宽为3.3 cm^(-1),边缘区域E_(2)(high)声子模的半峰全宽为4.3 cm^(-1),晶体呈现较高的结晶质量。XRD摇摆曲线表征结果显示,外延生长后的晶体中心和边缘区域的摇摆曲线半峰全宽增大至100″和205″,表明晶体内存在缺陷。XPS测试结果表明,晶体内存在C、O、Si杂质元素,杂质的原子数分数分别为0.74%、1.43%、2.14%,晶体内发现以氧杂质为主的Al—O、N—Al—O等特征峰。光致发光光谱测试结果显示,晶体内存在V_(Al)-O_(N)复合缺陷和V_(Al)点缺陷。

物理气相传输(PVT)法生长碳化硅的晶体形态热应力分析

利用有限元方法对物理气相传输(PVT)法生长碳化硅晶体过程中出现的3种典型生长形态进行了热应力分析.结果表明:在3种晶体生长形态中,热应力最大值都出现在晶体与石墨坩埚盖接触区域;平面型生长形态中温度场及相应的热应变场和等效应力场分布均比较均匀;凸面型和凹面型生长形态的温度场及相应的热应变场和等效应力场分布均变化较大,而且在凸面型的中间区域和凹面型的边缘区域也存在较大的应力值.因此,为提高晶体质量,提出在石墨坩埚盖上沉积或反应生成碳化硅过渡层来减小热应力的改良方法,同时调整碳化硅晶体生长系统,尽量保证碳化硅晶体的平面型生长形态.

物理气相传输法生长大尺寸AlN晶体及其性质表征

利用物理气相传输法生长了直径40～50mm、厚约8～10mm的AlN多晶锭，最大晶粒尺寸为5mm,用喇曼散射和阴极荧光谱研究了AlN晶体的结晶质量、缺陷和结构特性．分析了不同温度下AlN晶体的导电特性，并确定在AlN晶体中存在一个激活能约为0．98eV的深能级缺陷．结合这些结果分析了PVT法生长条件对AlN体单晶生长和晶体质量的影响．

物理气相传输法制备SiC单晶中碳包裹物研究(英文)

使用物理气相传输方法(PVT)生长出3英寸4H-SiC单晶。在生长过程中通过在粉料表面放置分布有多个贯穿孔的石墨片,在粉料表面有意引入具有一定分布规律的碳颗粒。在生长后的单晶中能够观察到与石墨片贯穿孔分布相似的包裹物分布。通过对实验结果分析,提出了碳包裹物的形成机制,作者认为生长过程中生长腔内产生的碳颗粒是单晶中碳包裹物的重要来源。并根据该分析进一步提出了减少PVT方法制备SiC单晶中碳包裹物的方法。

物理气相传输法生长氧化锌晶体

以高纯氧化锌粉为升华源,采用物理气相传输法(PVT)法在1500℃下生长出了ZnO多晶体,生长速率达0.24 mm/h。样品XRD测试和拉曼分析表明,无籽晶自发成核生长的ZnO多晶体不仅具有六方纤锌矿结构,而且具有c轴方向择优生长特征。实验结果表明了PVT法可以进行大尺寸ZnO晶体的生长,并且可以达到0.2 mm/h以上的生长速率。

物理气相传输法制备层状MoS_2薄膜

以化学气相沉积(CVD)方法在蓝宝石衬底上沉积一层较厚的MoS_2膜作为前驱体,使用物理气相传输(PVT)方法制备了层状MoS_2薄膜。用光学显微镜、扫描电子显微镜、喇曼光谱和光致发光光谱对制备的层状MoS_2膜表面形貌、层数、光学特性进行了研究。分析了源和衬底距离对MoS_2薄膜沉积的影响,发现距离较近有利于成核概率增大,形成连续膜,但是易引入不稳定因素导致立体生长的MoS_2纳米片,同时观察到出现树枝状生长,这是由于前驱体质量过剩引起的部分晶面生长速率过高导致的。喇曼光谱测试表明,薄膜大部分为单层膜和双层膜,有少量的多层膜,膜的光致发光光谱强度与层数有关,单层膜光致发光光谱强度最强。

物理气相传输法生长1英寸AlN单晶及其表征分析

本文采用物理气相传输法(PVT)及同质外延工艺,在自发生长的6 mm×7 mm AlN籽晶片上,通过4次迭代,成功生长出高质量1英寸AlN单晶锭。将生长出的单晶锭经过切片、研磨和抛光工艺加工成1英寸低表面粗糙度的单晶片,并采用拉曼光谱仪、扫描电子显微镜、高分辨率X射线衍射仪、分光光度计对籽晶片与外延晶片进行结晶质量、位错密度以及紫外透光率等性能表征。结果表明:外延晶片的拉曼E2(high)半高宽为2.86 cm^-1,(002)面XRD摇摆曲线半高宽为241 arcsec,说明晶片具有很高的结晶质量;经过同质外延4次迭代后的晶片较初始籽晶片相比质量有所下降,说明生长过程中由于非平衡生长存在缺陷的增殖;外延晶片具有极其优异的紫外透光率,深紫外265~280 nm波段下的吸收系数低至19~21.5 cm^-1。

气相输运法大尺寸ZnO单晶生长的传输过程控制

研究了化学气相传输法(CVT)生长ZnO单晶的传输过程、动力学和生长机理,分析了CVT法的传输机理、效率以及温场对传输速率和晶体生长的影响.利用气相-固相单晶成核和生长动力学理论研究了制约单晶生长速度和晶体质量的因素.我们得到的不同条件下ZnO单晶CVT生长的实验结果和现象与理论分析一致,获得了ZnO单晶生长的理想条件和高质量的大尺寸ZnO单晶材料.

气相传输法生长超长AlN晶须

研究了SiC上AlN晶须的气相生长技术。通过对生长温度和压力的调控,获得了六方柱状、台梯状和条带状三种形貌的AlN晶须。柱状晶须长度可达35 mm,直径1μm左右。通过扫描电镜和XRD分析,探讨了AlN晶须形态、结晶取向和生长条件之间的关系。低温、低压、较高饱和度条件下,AlN晶须沿[0001]方向生长,发育为六方细柱。随着生长温度提高,AlN晶须的优先生长面转向{11-02}面,形貌变为笔直的台梯状。继续增加压力,{101-0}面成为优先生长面,晶须呈现卷曲的条带状。

混合物理化学气相法(HPCVD)制备MgB_2超导薄膜技术

介绍了采用混合物理化学气相法(HPCVD)工艺以乙硼烷(B2H6)为硼源在热蒸发镀膜机内以不同的沉积温度在(0001)取向的Al2O3单晶基底上制备了MgB2超导薄膜,采用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)和标准四线法电阻测量分析了沉积温度对生成的MgB2薄膜的表面形貌、晶体结构、超导转变温度的影响。结果表明,随着基底温度的升高,MgB2相结晶程度提高,c轴取向程度增强,薄膜整体性能显著提高。

温度对气相传输法制备氧化锌晶体生长机制影响研究

为提高气相传输法制备微纳结构样品形貌的可控性,进行了生长温度调控下氧化锌晶体生长机制及其变化的实验研究。实验中的样品制备,以高纯度锌粉末为原料,在无模板、无催化条件下,通过加热蒸发-氧化冷却-生长晶体过程实现。其中,蒸发温度固定于750℃,反应区气体氛围保持稳定,生长区温度在450-600℃变化,制备出不同生长温度下样品。对所制备出诸样品,应用扫描电子显微镜、X-射线衍射仪和透射电子显微镜等方法,进行形貌与结构表征。基于表征结果,观察、分析、研究生长温度变化的影响,结合理论分析,得出了生长温度通过对生长过程中锌蒸汽过饱和度的影响,决定着不同生长机制,从而有着不同的形貌结构的样品。

籽晶辅助化学气相传输法生长ZnO单晶的特征研究

采用籽晶辅助化学气相传输法生长得到φ32mm ZnO单晶体.X射线衍射表明晶体沿c轴方向生长。结晶质量较好,中心部位摇摆曲线半高宽47arcsec,边缘部分为78.4arcsec.利用Rainan谱、光致发光谱等研究了ZnO晶体退火前后的缺陷和光学性质,表明经氧气氛退火后晶体缺陷明显减少,晶体质量进一步提高.

物理气相法制备AlN晶体

研究了物理气相法制备AlN晶体的过程中生长条件的改变对晶体生长的影响.实验中,采用带石墨环的坩埚组件可以避免高温下钨坩埚体和盖的粘结问题.随着生长温度的升高,AlN晶体的形态从晶须过渡到棱形晶粒.温度高于1950℃时,才能制备出颗粒状.AlN晶体.同时,研究了过饱和压对晶体生长的影响.目前,已经制备出直径为1mm的高质量的六棱柱形的.AlN单晶,最大的单晶体的直径达2mm.

化学气相传输法制备无水溴化镝

化学气相传输法制取无水DyBr_3,以Dy_2O_3为原料,无水溴化铝为溴化剂和传输介质,Dy_2O_3(s)与过量的溴化铝反应,生成DyBr_3(s)。无水溴化铝在高温下形成气态Al_2Br_6,并与Dy_2O_3(s)反应,生成气态配合物DyAl_3Br_(12),该气态配合物在低温下分解。在高温端温度为723～753K,低温端温度为453～473K的温度梯度场中,进行化学气相传输反应,实现DyBr_3(s)的气相传输分离,得无水DyBr_3。经分析可知,随气相传输反应时间的延长,DyBr_3的产率增加,利用化学气相传输法可获得纯度较高的无水溴化镝。

以四乙基溴化铵为模板剂气相传输法合成β沸石

以廉价的四乙基溴化铵为模板剂,采用原料直接混合气相传输法合成β沸石.利用X射线衍射、红外光谱和扫描电镜等手段对产物进行了表征,考察了合成条件对β沸石晶化的影响.结果表明,在硅铝比为15-200,钠硅比为0.35-0.55,模硅比大于0.12时都可以得到结晶度良好的β沸石.该方法合成β沸石需要较高的碱硅比,投料硅铝比范围宽,晶体生长速度快,423K时10h生长期已基本结束.过高的晶化温度和过长的晶化时间均易导致杂晶生成.合成的β沸石形貌随晶化时间变化,由晶化初期的椭球形转变为晶化结束时的不规则多面体.

物理气相沉积法制备镁纳米线的工艺及机理

利用物理气相沉积法成功制备出了镁纳米线,并研究了镁纳米线的制备工艺,提出了其形成机理。结果发现,在特定的蒸发温度和沉积距离下,可制备得到不同尺寸的镁纳米线。随蒸发温度和沉积距离增加,镁纳米线随之变得更粗更长,并最终转变为镁微米颗粒。根据实验结果,本文绘制了一个镁纳米线在不同蒸发温度和沉积距离下的分布图。同时研究还发现镁纳米线是沿着[1120]这一晶体学方向生长,并提出了镁纳米线沿着[1120]方向生长的生长机理。

物理气相输运法生长AlN六方微晶柱

采用物理气相输运法（Physical Vapor Transport, PVT）, 在1700 - 1850°C生长温度下制备出AlN六方微晶柱; 晶柱长度在1 cm左右, 宽度在200 -400 μm, 光学显微镜下观察为六棱柱形状并呈透明浅黄色光泽; 扫描电子显微镜和原子力显微镜测试表明： AlN晶柱表面为整齐台阶状形貌, 台阶宽度为2- 4 μm, 高度在几个纳米; 拉曼光谱测试AlN晶柱具有良好结晶质量。PVT 法生长AlN六方微晶柱主要是在偏低温度下AlN晶体生长速率较慢, Al原子和N原子有足够时间迁移到能量较低位置结晶生长, 进而沿着〈0001〉方向形成柱状结构。AlN六方微晶柱是对一维半导体材料领域的补充, 通过对晶柱尺寸及杂质控制的进一步研究, 有望在微型光电器件领域表现出应用价值。

气相传输法制备大尺寸单晶Bi_2Se_3纳米片、纳米带

低维Bi2Se3纳米材料是最新研究发现的一种新型三维拓扑绝缘体材料,在微电子器件和传感器领域具有广阔的应用前景。本研究采用气相传输法在真空石英管中合成了大尺寸单晶Bi2Se3纳米片、纳米带。通过XRD、EDS、Raman、SEM等手段对Bi2Se3纳米片、纳米带的物相结构、组成、表面形貌等进行表征。测试结果表明：气相传输法合成的单晶Bi2Se3纳米片、纳米带相纯度高,结晶性能好,均是{001}取向;Bi2Se3纳米片水平尺寸大,约为15--180μm;Bi2Se3纳米带长度达860μm,宽度约5μm。根据不同温度下制备的Bi2Se3纳米片、纳米带SEM照片及其不同方向结合能的差异,分析了其可能的生长机制：在较高温度下沿〈001〉和〈1010〉方向生长速度快,生成大尺寸单晶Bi2Se3纳米片;在较低温度下,沿〈1120〉方向生长速度快,生成大尺寸单晶Bi2Se3纳米带。这些研究结果完善了大尺寸Bi2Se3纳米材料的制备工艺,有望在微电子器件领域得到商业化应用。

物理气相沉积法制备TiN薄膜的性能及应用研究

本文主要介绍了物理气相沉积法(磁控溅射法和多弧离子镀法)制备Ti N薄膜的工艺,分析了不同工艺参数对性能的影响,列举了在切削工具、机械加工、航空、医学以及微电子领域的应用,最后对Ti N薄膜的发展趋势进行了展望。