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CdSiP2单晶生长及防爆工艺研究

吴圣灵 , 赵北君 , 朱世富 , 何知宇 , , 杨辉 , 王小元 , 孙宁

人工晶体学报

对磷硅镉(CdSiP2)单晶生长过程中发生爆炸的原因进行了分析,设计出新型的逐层减压坩埚.通过在内外层坩埚之间的空腔内加入适量CdSiP2粉末产生的蒸气压,平衡和降低了晶体生长过程中坩埚内壁承受的压力,实现逐层减压,从而减小了内层坩埚形变,降低了生长容器爆炸的几率.同时,改进了布里奇曼生长法的降温工艺,生长出尺寸达φ14 mm×32mm的CdSiP2单晶体.X射线分析表明单晶衍射面为(204)晶面,回摆峰半峰宽值为0.434,衍射谱峰强度高,具有良好的对称性;晶体在1500~7500 cm-1波数范围的红外透过率达55%,吸收系数为0.10 ~0.17 cm-1,电阻率1.3×107 Ω·cm.

关键词: 改进布里奇曼法 , CdSiP2晶体 , 逐层减压坩埚

磷硅镉的差热分析与晶体生长

杨辉 , 朱世富 , 赵北君 , 何知宇 , , 吴圣灵 , 吴敬尧 , 孙宁

稀有金属材料与工程

利用毛细管中的差热分析研究了磷硅镉晶体的热力学性质,得到了磷硅镉的熔点和凝固点分别为1139和1126℃,过冷度为13℃.根据差热分析结果,对晶体生长炉以及温场分布进行了优化,采用改进的布里奇曼法生长得到了直径15mm,长40 rnm的无开裂磷硅镉晶体.利用X射线衍射,能谱以及红外分光光度计对晶体进行了表征.发现了(112)解理面,能谱测试表明晶体符合化学计量配比,在7000~1500 cm-1红外透光范围内红外透过率达到55%.所有表征手段显示得到的晶体结构完整,光学性能良好,可用于器件的制作.

关键词: 磷硅镉 , 晶体生长 , 表征 , 差热分析

磷锗锌多晶合成过程的中间生成物研究

曹新玲 , 朱世富 , 赵北君 , , 何知宇 , 王志超 , 张建强 , 杨登辉

人工晶体学报

两温区气相输运法合成ZnGeP2多晶过程中,易生成一些高熔点的杂质,导致合成材料的纯度较低.选取ZnGeP2多晶合成过程中几个重要温度的合成产物,进行X射线衍射(XRD)和能谱色散分析(EDS),结果表明:ZnGeP2多晶合成过程的中间生成物主要为Zn3P2、ZnP2和GeP等.根据分析结果,对合成工艺进行了改进,合成出外观完整、内部致密的ZnGeP2多晶锭.用XRD进行分析,结果表明:改进工艺后合成的是高纯单相ZnGeP2多晶材料,为高质量单晶体生长奠定了可靠基础.

关键词: 磷锗锌 , 气相输运法 , 中间生成物

磷锗锌单晶体的腐蚀研究

张羽 , 赵北君 , 朱世富 , , 何知宇 , 孙永强 , 程江 , 梁栋程

人工晶体学报

报道了一种新的ZnGeP2晶体择优腐蚀剂及其腐蚀工艺,即先采用研磨、物理机械抛光和HCl+HNO3热化学抛光获得表面平整无划痕的ZnGeP2晶片,然后将晶片在室温下采用HF(40%):HNO3(65%):CH3COOH(99.5%):H2O:I2=2 mL:2 mL:1 mL:1 mL:4 mg腐蚀剂超声振荡腐蚀8 min;在扫描电镜下观察到ZGP(110)和(204)晶面的腐蚀坑,蚀坑形貌清晰,具有立体感,(110)晶面蚀坑呈四边形,(204)晶面蚀坑呈五边形,取向一致,蚀坑密度(EPD)约为104/cm2.从理论上对蚀坑形貌的形成机理进行了分析.

关键词: ZnGeP2晶体 , 化学腐蚀 , 蚀坑形貌

AgGaS2晶体生长成核研究

李一春 , 赵北君 , 朱世富 , 王瑞林 , 张伟 , 刘敏文 , 刘娟 , , 张建军

人工晶体学报 doi:10.3969/j.issn.1000-985X.2004.02.024

本文在对红外非线性光学材料AgGaS2的DTA谱线进行分析的基础上,对AgGaS2的结晶习性进行了研究.对传统的Bridgman-Stockbarger法进行了改进,设计出新的三温区立式炉,炉内温度梯度达到生长晶体的要求.根据自发成核的几何淘汰理论,针对AgGaS2的结晶特点,设计出适宜的石英生长安瓿,形状能够满足AgGaS2晶体结晶习性的需要,成功地生长出完整性较好的尺寸达10mm×25mm的AgGaS2单晶体.

关键词: 红外非线性光学材料 , 硫镓银 , 晶体生长 , 温度梯度 , 安瓿设计

CdSiP2晶体的生长与热膨胀性质研究

杨辉 , 朱世富 , 赵北君 , 何知宇 , , 孙宁 , 吴敬尧 , 林莉

人工晶体学报

设计出PBN内衬的逐层减压石英生长安瓿,采用改进的垂直布里奇曼法,获得了完整无开裂的CdSiP2晶体,尺寸达φ15 mm × 65 mm.采用高分辨X射线衍射、扫描电子显微镜和X射线能谱仪对生长的晶体进行测试表明,生长晶体化学成分非常接近CdSiP2的理论化学配比,结晶性良好.运用红外分光光度计以及红外显微镜对厚度2mm的CdSiP2晶片进行了红外光学性能测试,结果表明,在2~5 μm范围内的红外透过率在53%以上,晶片的红外透过率均匀性接近90%.对CdSiP2晶体a轴方向与c轴方向的热膨胀系数αa和αc分别进行了测定,在温度620K时,a轴方向的热膨胀系数αa高达4×10-6 K-1,几乎为αc的三倍.计算得到Cd-P键rCd-P的热膨胀系数为17×10-6 K-1,比Si-P键rSi-P大得多,采用电子结构理论分析了CdSiP2晶体各向异性热膨胀机理.

关键词: CdSiP2 , 晶体生长 , 布里奇曼法 , 热膨胀

CdGeAs2晶体退火与红外光学均匀性分析

唐婧婧 , 赵北君 , 朱世富 , 何知宇 , , 黄巍 , 刘维佳 , 张聪

人工晶体学报

采用AIM-8800红外显微镜观察了CdGeAs2晶体的面扫描红外透过图像,分别在2.3~4μm、4~8 μm和8~18μm三个波段对退火前后的CdGeAs2晶片红外透过率和面扫描红外透过图像进行了对比分析,研究了晶体的红外均匀性.结果表明,CdGeAs2晶体在多晶粉末包裹下经450℃退火150 h后,其红外透过率和红外透过均匀性都得到较大程度的改善,其中在2.3 ~4μm和4~8μm波段的改善效果尤为显著;分析了影响晶体红外透过率和均匀性的主要因素,探讨了改善晶体均匀性的可能途径.研究结果对于快速评判CdGeAs2晶片质量具有重要的实用价值.

关键词: CdGeAs2晶体 , 退火 , 红外透过率 , 光学均匀性

AgGa0.7In0.3Se2晶体热膨胀行为研究

吴莉姝 , 赵北君 , 何知宇 , , 朱世富 , 黄巍 , 杨登辉 , 沙铭宇 , 王文阳

人工晶体学报

采用一种新的定向方法,快速定出了AgGa0.7In03Se2晶体c轴方向,制备得到[001]、[100]方向的块状样品;采用德国B(a)hr公司的WinTA 100热膨胀仪对其进行测试,分别获得了晶体沿c轴、a轴方向的热膨胀系数,分析了它们随温度变化的规律以及晶体出现反常热膨胀的机制;计算出晶体的体热膨胀系数和各向异性因子,分析讨论了晶体非轴向热膨胀系数在不同温度下随cos2φ的变化规律.

关键词: AgGa0.7In0.3Se2 , c轴定向 , 热膨胀

AgGaS2单晶生长温场研究

, 朱世富 , 赵北君 , 张建军 , 张伟 , 刘敏文 , 李一春 , 刘娟 , 黎明

功能材料

根据AgGaS2晶体的生长习性,分析了AgGaS2晶体生长对生长炉温场的要求,设计了三温区的生长炉,并对其温场进行了测试实验.在测试结果中选择较好的温场进行AgGaS2晶体生长,得到了外形较完整、品质较高的晶体.

关键词: 硫镓银晶体 , 单晶生长 , B-S法 , 温场设计

三温区坩埚下降法生长Cd1-x Znx Te单晶体

邱春丽 , 赵北君 , 朱世富 , 王智贤 , 李新磊 , 何知宇 , , 唐世红

功能材料

CdZnTe晶体是一种性能优畀的室温核辐射探测器材料.在熔体法生长CdZnTe晶体的过程中,生长炉的内部温场分布对获得的晶体结构和性能有很大影响.根据CdZnTe晶体的生长习性,设计了三温区单晶炉,用坩埚下降法生长出CdZnTe单晶体.通过X射线衍射、红外透过率、I-V测试等分析研究,得到了红外透过率约为61%,腐蚀蚀坑密度(EPD)为104 cm-2,电阻率为109~1010 Ω·cm的Cd0.9 Zn0.1 Te单晶体.表明三温区坩埚下降法生长的单晶体结晶质量好、成分分布均匀、EPD低、红外透过性能好且电阻率高.

关键词: CdZnTe , 单晶生长 , 坩埚下降法 , 三温区

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