高温垂直Bridgman法生长Zn_(1-x)Mg_xTe晶体

采用高温垂直Bridgman法,以ZnTe(5N)、Mg(5N)和Te(7N)为初始原料,在高温下成功生长出了尺寸为15mm×50 mm的Zn1-xMgxTe晶体。分别采用X射线衍射、紫外可见分光光度计和红外光谱仪研究了晶体的结构及光学性质,通过PL谱和化学腐蚀的方法分析了晶体的结晶质量。结果表明:所生长的晶体具有立方相结构,晶格常数为0.61585 nm,略大于ZnTe晶格常数,晶锭中质量最好部分的晶片红外和紫外透过率接近60%,室温下其禁带宽度约为2.37 eV。77 K温度下,PL谱中存在A和B两个主要的发光带,位错腐蚀坑密度在105cm-2数量级。

Hg_(1-x)Mn_xTe晶体的垂直Bridgman法生长系统温度场分析

利用ANSYS有限元软件,以实际炉膛内的温度分布为边界条件,分析了包括生长中的Hg0.9Mn0.1Te晶体和晶体生长炉在内的生长系统的温度场。结果表明,晶体、熔体、高压Hg蒸气和石英的存在,使炉膛内的温度分布趋于平缓。在气液(气固)界面、液固界面、石英坩埚顶部和底部,轴向温度出现转折。随着晶体的生长,固液界面的轴向温度梯度逐渐减小。当石英坩埚完全处于高温区或低温区时,所在位置的温度分布更均匀,但远离坩埚区域的温度场受到的影响很小。

垂直Bridgman法变速生长Hg_(1-x)Mn_xTe晶体

在固液界面迁移理论和SODCM模型(二次反扩散补偿法)的基础上,本文提出采用垂直Bridgman法变速生长Hg1-xMnxTe晶体,并从理论和实验两方面对该方法的可行性进行了验证。与传统垂直Bridgman法的对比实验结果表明,该方法可以在提高轴向组分均匀性的前提下增大抽拉速度,进而提高晶体生长速度。

利用焓-多孔介质法对垂直Bridgman生长CdTe的数值模拟

利用数值模拟研究了碲化镉在垂直Bridgman炉中生长时的固-液界面的形状．采用焓-多孔介质法,在固定网格上对碲化镉的固液两相用统一的控制方程进行了整场求解,用一特征参数确定界面的位置和形状．结果表明,当晶体的生长速率较低时,界面的形状与物质在固态和液态两相下的热扩散率有关．如果两种热扩散率的数值相近,界面的形状是平坦的．液态区自然对流是界面形状的影响因素之一,而积聚在固态区的结晶潜热是形成弯曲固-液界面的主要原因．

垂直Bridgman法生长碲锌镉晶体的数值模拟分析

利用FIDAP数值软件,详细地模拟分析了垂直Bridgman法生长碲锌镉晶体过程,讨论了碲锌镉材料潜热释放及熔体对流对安瓿边界的温场分布的影响,分析了5 K/cm、10 K/cm、15 K/cm三种不同温度梯度条件对固液界面的影响。结果表明:在所采用的模型计算条件下,潜热释放及熔体对流对安瓿边界的温场分布有很小的影响;在生长初期和末期,固液界面变化比较剧烈;随着温度梯度的加大,在生长中期,界面凹向固态区的趋势减小,界面凹向液态区的趋势加大。

垂直Bridgman法生长CaF_2单晶传热过程的数值分析

采用有限元法对大尺寸氟化钙单晶的生长过程进行了传热分析,准稳态模型简化模拟计算过程.研究了梯度区不同的温度梯度对界面形状和晶体生长速度的影响,讨论了辐射传热对晶体生长过程传热的影响.研究表明:晶体生长过程中界面凸度发生变化;晶体生长速率与坩埚下降速率不一致;25 K/cm为合适的梯度区温度梯度;晶体内部辐射传热对单晶生长传热过程有重要影响.计算结果表明,3个时期的固相等温线的曲率小于液相的.根据数值模拟结果进行了晶体生长实验,生长出的晶体完整,透明,无宏观缺陷.

垂直Bridgman法生长氟化钙晶体的数值分析

利用Fluent软件,模拟计算了垂直Bridgman法大尺寸氟化钙晶体生长的具体过程,研究了晶体生长过程中的热传递和熔体对流传热,分析了固相、液相和坩埚的热导率的差异对坩埚中心轴的轴向温度分布和轴向温度梯度以及界面处的径向温度分布和径向温度梯度的影响。分析结果表明:熔体对流传热的效果随晶体生长的不断进行逐渐减弱;固相、液相和坩埚的热导率的差异对坩埚中心轴的轴向温度分布和轴向温度梯度以及界面处的径向温度分布和径向温度梯度有重要影响;晶体的结晶速度和坩埚的下降速度存在不一致性。

ACRT-Te溶液Bridgman法生长的In掺杂CdMnTe界面研究(英文)

采用ACRT-Te溶液垂直布里奇曼法成功制备出直径为30mm、长度为60mm的CdMnTe晶锭。相对于普通布里奇曼法生长的CdMnTe晶锭,Te溶液法生长的 CdMnTe晶锭中的孪晶大大减少。但是由于较高的Te夹杂相密度,红外透过成像显示晶锭生长界面的微观形貌既不均匀也不规则。同时,采用激光共聚焦显微镜也观察到CdMnTe富Te区存在无规律沉积的含有孔洞的不规则形状Te相。如果采用合适的生长工艺得到较为平直的生长界面,Te溶液垂直布里奇曼法可以有效减少CdMnTe晶体中的孪晶。

垂直Bridgman生长晶体界面的监测研究

单晶半导体材料的垂直生长都使用了Bridgman法。在晶体生长过程中对固液界面的位置和形状进行监测虽十分重要却相当困难。该文探讨了根据许多半导体材料的电导率在固态与液态时相差很大这一特性来监测碲化镉晶体生长的涡电流技术的可行性,并在此基础上提出了一种新的描述晶体界面位置变化的冷态模拟方法,并经实验证实该方法可成功地描述晶体界面的位置及形状的变化。

GdCOB晶体的坩埚下降法生长

本文报道了非线性光学晶体Ca4 GdO(BO3) 3(GdCOB)的垂直Bridgman法生长。已获得直径2 5mm的高质量单晶。生长界面处的纵向温度梯度维持在 30～ 4 0℃ /cm ,生长速度 0 .2～ 0 .8mm/h。GdCOB晶体为二维成核的层状生长机制 ,易出现 (111)及 (2 0 1)解理面。讨论了影响生长的因素。保证原料配比准确和混料充分 ,减小温度波动和测温误差等是成功生长GdCOB晶体的重要因素。

垂直Bridgman法晶体生长中的非等温相变现象初探

将加扩展项的轴对称双倒易边界元方法拓展应用于数值模拟垂直Bridgman法生长HgCdTe及CdZnTe晶体过程中非等温相变传热传质问题,印证了轴向溶质浓度的分区分布并且研究了拉晶速度对分区的影响,同时分析了晶体生长过程中产生的一维瞬态非等温相变现象,获得了由初始过渡区经稳定生长区,最后到末端过渡区全过程的非等温相变数值结果.进一步,通过数值模拟捕获了拉晶速度为零时,稳态情况下的二维轴对称相变界面位置和形状,并得到了熔体和晶体温度场,最后着重研究了瞬态拉晶过程中的二维轴对称非等温相变现象,比较了其与等温相变的差异,并揭示了不同拉晶速度对非等温相变现象的影响.

碲铟汞多晶料合成与晶体生长

以高纯Hg,In,Te单质为原料,通过元素直接化合反应合成了碲铟汞(MIT)多晶料,并利用合成的高纯多晶料,在特殊设计的坩埚中,采用垂直Bridgman法通过自发成核方式成功地生长了尺寸为Φ15 mm×175 mm的MIT单晶体。利用X射线粉末衍射技术对MIT晶体结构及物相进行了分析,结果表明,所获得的晶体是单相的MIT晶体,为缺陷闪锌矿结构,空间群为F43m。采用高分辨X射线衍射仪测量了所生长MIT晶体的摇摆曲线,结果表明,所得晶体完整性较好,为高质量的单晶体。对所生长的MIT晶体进行了热分析,发现在MIT晶体中有Hg溢出现象。

碲铟汞晶体制备及其热稳定性研究

以高纯Hg、In、Te单质为原料,通过元素直接化合反应合成了碲铟汞(MIT)多晶料,并利用合成的高纯多晶料,在特殊设计的坩埚中,采用垂直Bridgman法通过自发成核方式成功地生长了尺寸为Φ15mm×175mm的MIT单晶体.利用X射线粉末衍射技术对MIT晶体结构及物相进行的分析表明,所获得的晶体是单相的MIT晶体,为缺陷闪锌矿结构,空间群为F43m.采用高分辨X射线衍射仪测量了所生长MIT晶体的摇摆曲线,结果表明所得晶体完整性较好,为高质量的单晶体.对所生长的MIT晶体进行了热分析,发现在MIT晶体中有Hg溢出现象.

磷锗锌晶体生长与缺陷结构

采用水平双温区法批量合成了高纯ZnGeP2多晶,并用垂直Bridgman法生长出直径为40～50mm的高品质单晶。采用密度泛函理论分析了ZnGeP2晶体中可能存在的点缺陷对其近红外波段透光性的影响,认为V-Zn和Zn0Ge缺陷的影响最大。利用X射线衍射形貌术对晶体中存在的位错、层错、孪晶界、包裹体等微缺陷进行了分析,结果表明,温度场稳定性和固液生长界面形态是缺陷形成的主要因素。