大尺寸锑化铟晶体生长等径技术研究

为了获得高质量的晶体,需要解决大尺寸锑化铟晶体生长过程中的精确等径控制问题.阐述了采用提拉法生长晶体时的直径控制原理及方法,分析了影响等径控制的温度与时滞因素,并采用计算机辅助控制方法解决了大尺寸锑化铟晶体生长过程中的精确等径控制问题.生长出的3in锑化铟晶体的生长条纹不明显,位错密度小于10个/cm2.     

稳定提拉法晶体生长界面的装置和方法研究

为了解决传统提拉单晶体生长界面不稳定的难题,该文在传统全自动提拉单晶炉等径控制理论的基础上,通过原料补充装置,不断添加与晶体生长量相等的晶体原料至坩埚内,以稳定晶体生长液面的高度不变;再通过光学放大和电荷耦合器件（CCD）成像装置测量晶体实时直径的变化,以此变化率调整晶体旋转速度,最终使晶体生长界面始终维持在一个相对稳定的理想状态,从而保证晶体外形符合设定要求和内部品质的优良。     

直拉法晶体生长采样调节自动控径系统

直拉法晶体生长的自动控径方法,国内外已有不少报导。熔体称量法是常用的一种。有关文献指出,晶体直径对单晶炉加热功率的响应,存在着不可忽略的死区纯滞后和较长的热时间常数,这在电阻加热单晶炉及大型单晶炉中尤为严重。而目前的自动控径系统多属简单回路调节系统或前馈调节系统,长出的晶体虽然宏观等径,显微生长速率却发生较大的起伏。我们根据等径控制的实质问题在于控制晶体显微生长速率的理论,建立了采样串接调节系统,有效地克服了单晶炉的纯     

Li_2B_4O_7晶体生长

使用自动等径控制提拉法已成功地生长出直径达23mm:长度为80mm的高质量Li_2B_4O_7单晶。其拉速为1mm/h,籽晶旋转速率为6r/min。这种晶体是非常透明和无色的,并且不存在大区域光的不均匀性;讨论了在某些生长条体下晶体中出现例如芯这样的宏观缺陷,生长晶体时产生芯基本上与晶体生长速率、晶体生长过程中的急剧温度变化以及原材料的纯度有关。     

InSb晶体生长固液界面控制技术研究

在固液界面控制方面,对Si等成熟半导体的研究较多,而对锑化铟(InSb)材料的研究极少。对InSb晶体等径段生长过程中晶体拉速、转速和坩埚转速对固液界面形状的影响进行了模拟分析以及实际的晶体生长实验。结果表明,这三个生长参数对固液界面形状的平稳控制具有一定的效果。获得了平稳固液界面控制方法,为后续生长更低位错密度、更均匀径向电学参数分布的InSb材料打下了基础。     

自动控制晶体直径的采样调节系统研究

在直拉法晶体生长中,通过对直径控制数学模型及热交换平衡机理的研究,本文提出了一种新型的自动控径生长晶体系统——采样串接自动调节系统.该系统利用电子称重技术,测取晶体质量生长速率作为主控信号,以炉膛温度作为付控信号,采取断续调节方式,逐步校正直径偏差.该系统能有效地克服晶体直径对加热功率的响应存在较大纯滞后和较长的热时间常数,在封闭了观察孔的电阻加热法单晶炉中,成功地实现了LN晶体从引晶开始直到生长结束的自动控径生长.     

基于PVT法自发形核生长AlN晶体的研究

根据物理气相传输法(PVT) AlN晶体生长特点及工艺要求,自主设计了AlN晶体生长炉及其配套热场.FEMAG软件热场模拟结果表明,自主设计的晶体生长炉及其配套热场可以达到AlN晶体生长所需坩埚内部温度梯度要求.基于设计的PVT生长炉,开展了在2 250℃生长温度、40 h长晶时间条件下的自发形核生长实验.实验研究结果表明,在该工艺条件下,通过自发形核可生长得到典型长度为3～Smm、直径为2 mm的高质量AlN单晶;AlN晶体的c-plane(0001)生长速率最快,易形成尖锥形晶体结构,不利于晶体的扩径;Raman表征图谱中AlN晶体的E2 (high)半峰宽仅为5.65 cm-1,表明AlN晶体质量非常高;SEM、EDS分析得出晶体内部质量较为均匀,c-plane和m-plane腐蚀形貌特征明显.     

恒组分提拉单晶炉的设计与研究

晶体生长过程中由于溶质"分凝现象"的存在,会造成生长出来的晶体沿轴向不均匀分布,从而制约了大尺寸、超长、高均匀性晶体的生长。因此,该文设计了晶体自动生长控制系统和料棒自动补充控制系统,以保证晶体生长液面的高度不变,以及棒料添加组分与晶体组分一致,从而克服晶体生长过程中"分凝现象"的影响,也为晶体生长界面形状的稳定性控制奠定了可靠的基础。     

微下拉法晶体生长炉自动控制系统的研究

该文研究了微下拉法晶体生长炉晶体生长的稳定性。根据微下拉法晶体生长特点,设计了2种微下拉法晶体生长的功率自动控制方法,通过控制弯月面高度和生长晶体质量,实现晶体生长自动控制,保证生长过程稳定,实验结果表明,采用自动控制方式可以生长出外形美观,内部质量好的纤维晶体。     

碲溶剂法生长碲镉汞晶体输运方程的初步探讨

本文描述碲镐汞晶体生长的输运过程,并试图把气态、液态和结晶态三者结合起来,利用亨利定律等原理建立一个输运方程,在晶体尖端和等径处分两部求解。通过初步讨论,能半定性地解释沿晶体纵向的x值分布曲线,并得到一些有益的结论。     

扰动法非线性晶体生长过程数值模拟研究

采用扰动法对使用Cz(Czochralski)法非线性晶体生长过程中提拉速度和熔液平均温度场进行了数值模拟研究,实验结果可用于实现晶体等径生长中提拉速度和熔液平均温度的预测控制。研究表明,熔液平均温度(提拉速度)不变时,提拉速度(熔液平均温度)随环境毕奥数的增加和/或熔液毕奥数的减小而增大。进一步研究,熔液若不会组分过冷,可以得到提拉速度的最大值,并在整个生长过程中,必须控制提拉速度小于它的临界上限,否则晶体生长过程将失败。     

直径φ80 mm Nd:YAG晶体提拉法生长研究

采用中频感应加热提拉法(Cz)生长晶体,研究了直径φ80 mm Nd:YAG晶体生长的设备条件、温场装置和生长参量,对长晶过程中出现的放肩和转肩阶段晶体开裂原因进行了分析,并采取了相应的改进措施,获得了直径φ80 mm等径长度200mm质量良好的Nd:YAG晶体.     

第14届全国晶体生长与材料学术会议将于今年11月在福州召开

由中国硅酸盐学会晶体生长与材料分会主办、中国科学院福建物质结构研究所和国家光电子晶体材料工程技术研究中心联合承办、山东大学晶体材料国家重点实验室等7家科研单位协办的“第14届全国晶体生长与材料学术会议”将于2006年11月5日～7日在福州召开。本次会议的宗旨是,促进我国晶体材料最新研究成果的交流,推进晶体材料基础研究和应用技术在国民经济和高新技术开发中的广泛应用和技术转化。会议将就晶体生长与材料基础理论；激光和非线性光学晶体；压电、热电、闪烁及其它功能晶体；半导体晶体材料；低维晶体材料；光子晶体和声子晶体；晶体结构、缺陷与表征；晶体后处理、晶体器件     

微处理机控制CdTe晶体生长的温度场

本文扼要的介绍了用微处理机控制CdTe晶体生长的温度场的工作原理,实现微机控制的温度场控制装置不仅保证了晶体生长温度场的稳定性,同时提高了控温精度,保证了晶体生长对温度场重复性的要求,为选取最佳工艺条件制备高质量的CdTe晶体创造了有利条件。     

碲锌镉晶体VGF法生长温场的梯度区高度设计研究北大核心CSCD

本文对不同梯度区高度的VGF法温场生长碲锌镉(CdZnTe)晶体过程进行了稳态和非稳态仿真模拟分析。研究发现,晶体生长等径初期界面凸度随着梯度区高度的增加而减小;等径末期界面凸度受梯度区高度的影响不大;界面的凸度与固液界面温度梯度变化率正相关。非稳态模拟结果显示,现有变温条件下,晶体生长过程中固液界面凸度存在先增大后减小的趋势,趋势转变点接近梯度区高度中点;界面形状的变化趋势受固液界面上生长速度分布直接影响;对比而言,10 cm高的梯度区更容易实现前中期固液界面凸界面的获得,利于形成高单晶率CdZnTe晶体。     

旋转法下降炉的智能控制

随着我国人工晶体材料工业的飞速发展,急需性能优良、稳定性好、自动化程度高的晶体生长设备。提出了炉室上升坩埚旋转技术,不仅利于提高生长晶体的品质,而且生长设备简单,易于实现自动化控制。采用性能优良的ADμC812微控制芯片进行控制．是晶体生长设备控制方法的有益探索。该设备自动化程度较高,速度运行可靠,维护简单方便,具有推广价值。     

提拉法生长大尺寸Nd:YLF晶体的研究

采用熔体提拉法生长大尺寸Nd:YLF晶体.通过大量实验,建立了合理的温场和生长工艺.在晶体生长的全过程中.有效地防止了水和氧的污染.生长出直径φ25 mm～φ30 mm,等径长度为100mm～120 mm的Nd:YLF晶体毛坯,选切出φ10mm×100mm的Nd:YLF激光棒.晶体光学均匀性较好,无裂纹、气泡和夹杂物.     

国外简讯

据称,西德菲利浦公司的实验室为了控制晶体生长时的直径,采用氦氖激光器来监控晶体生长,达到1％范围的水平。据研制者称,这种控制法适用于几乎任何一种晶体材料。这一方法,是以引起熔体自由液面在晶体附近向上弯曲的表面张力作用为根据的。在接近晶体的液体固定点处的表面倾斜角是     

Nd∶YAG晶体生长温场优化设计

文中提出了晶体生长对温场的要求,分析了温场分布形状对晶体生长和晶体质量的影 响,通过优化温场设计和控制,得到了比较理想且能重复的温场,并在此温场条件下生长出了性能较好的Nd∶YAG晶体。     

电子秤称重法自动控径生长Nd:YAP激光晶体

一、引言为实现品体生长的自动化,避免人工控制因人而异的工艺因素,提高晶体质量和劳动生产率,自动控径技术受到了晶休生长工作者的普遍重视。南京大学首先用电子秤自动控径生长了YAG和LiNbO_3单晶,取得了全径差≤±1％的良好成果。我们在浮秤称重技术试验的基础上,开展了电子秤称重控径生长Nd:YAP的研究,实现了石墨电阻加热法晶体生长的直径自动控制,达到全重差≤±2％的控制效果(全径差为≤±1％)。