籽晶
- 堆积硅料的阶跃分布孔隙率对准单晶铸锭过程籽晶熔化的影响
埚底部铺设单晶硅籽晶,使晶体从单晶硅籽晶位置开始生长,从而获得的各项性能均类似于单晶的晶体硅。关于准单晶铸锭过程的研究多以晶体生长过程和热场优化为主,如Ma等[1]对某型定向凝固系统的热分布和气体流场进行了数值模拟,研究了加热器位置和气体保护对晶体生长过程的影响,发现使用侧面和顶部两个加热器可以控制整个生长过程的温度分布和界面形状;Gao等[2]对单晶硅在定向凝固炉中的生长过程进行了数值模拟,研究了多晶硅晶粒形成的原因,发现降低沿坩埚壁面的热通量或增加沿籽
人工晶体学报 2023年10期2023-10-25
- 数值模拟顶部籽晶溶液生长法制备单晶碳化硅的研究进展
CVD)法和顶部籽晶溶液生长(top-seeded solution growth, TSSG)法,其模型如图1所示。其中PVT法在这几种方法中占据主导地位[5],虽然目前国内外PVT法制备6英寸(1英寸=2.54 cm)的SiC单晶衬底已经实现了产业化[6],国外直径8英寸的单晶衬底也正在迈入产业化阶段。但是PVT法制备SiC单晶仍然面临着很多问题,如SiC单晶位错密度较高(约为102～104cm-2)[7]、扩径难度大、成品率低,以及高纯SiC粉体获取
人工晶体学报 2023年6期2023-07-13
- 微波等离子体化学气相沉积法制备大尺寸单晶金刚石的研究进展*
金刚石且可以继承籽晶的高结晶质量，但由于拼接缝区域存在大量位错和累积应力，拼接缝的弥合仍然面临挑战。异质外延生长单晶金刚石的尺寸只取决于衬底尺寸，因此异质外延技术相较于前面2种方法更易实现大尺寸单晶的生长。但衬底与金刚石之间的晶格常数失配及热失配使生长的金刚石位错密度通常高达106～108cm-2。因此，衬底表面需要在生长金刚石之前沉积工艺复杂的多层结构应力缓冲层。一般来说，单颗生长技术可以为拼接生长提供相应的籽晶，而通过拼接生长或者异质外延生长获得的金刚
电子与封装 2023年1期2023-02-09
- 碳化硅单晶位错研究进展
两类:第一类是从籽晶继承并繁衍的缺陷，包括沿晶体生长方向延展的TEDs、TSDs、微管(MP)等缺陷;第二类是晶体生长时产生的热应力引起的塑性变形、晶核取向错误、第二相硅和碳夹杂物等导致“意外”成核的缺陷。这种分类的出发点是明确缺陷产生原因，有助于研究人员针对不同原因采取不同措施降低缺陷。Chen等[25]根据缺陷在晶体中的位置将SiC晶体缺陷分为两类：第一类是晶体内缺陷;第二类是晶体表面或近表面缺陷。明确了SiC加工过程引入的划痕、亚损伤等也会引入缺陷，
人工晶体学报 2022年11期2022-12-10
- PVT法制备SiC单晶的研究进展
用的装置、原料、籽晶、生长参数等。为了提高SiC 单晶的质量和尺寸，上述的研究方向成为目前的研究热点。本文先回顾了PVT 法生长SiC 单晶的发展历史；接着从影响生长方法的4 个因素：SiC 粉源的制备和前处理、坩埚结构设置、籽晶设置、生长参数等设置总结了目前的研究进展，寻找该领域未来的研究重点和发展方向。1 PVT 法生长SiC 单晶的发展历史1955 年，Lely 通过将装满SiC 颗粒的反应器升温至2550℃，并不断通入氩气，在气相中SiC 自发形核
山西化工 2022年3期2022-07-06
- 泡生法晶体炉提拉系统静动态特性分析
蓝宝石在引晶阶段籽晶杆的振动对晶体缺陷的产生有着非常大的影响，因此对晶体炉提拉系统的静动态特性研究对于提升晶体炉的性能至关重要[2]。现有的对于泡生法晶体炉的研究大多集中于通过改进其热场结构达到合理的温度梯度来提升晶体炉的性能，对于泡生法晶体炉的静动态特性的研究较少。郭余庆等[3]通过数值模拟的方法比较了钨钼、石墨和氧化锆3种材料的保温屏的保温性能，得出了氧化锆保温屏保温性能最优的结论。汪传勇等[4]利用专业晶体生长数值分析软件模拟了蓝宝石晶体生长过程，改
机械工程师 2022年4期2022-04-28
- 大尺寸电阻加热式碳化硅晶体生长热场设计与优化
载的SiC原料与籽晶等要素构成，坩埚侧壁中感应电流产生的焦耳热是主要热源。PVT法生长SiC单晶主要包含：SiC原料分解生成气相组分、SiC气相组分在惰性氛围中输运至坩埚顶部的籽晶附近、SiC气相组分在籽晶上结晶后定向生长[8]三个过程。所生长的晶体形貌和结晶质量受籽晶温度均匀性、气相组分硅碳比、输运气体的流动速度和原料杂质含量等因素影响，其中气相组分的流速、流量和硅碳比值由原料区域的温度梯度[9]、温度大小[10]和原料孔隙率[8]等参数控制。随着晶体直
人工晶体学报 2022年3期2022-04-14
- 真空蒸馏⁃籽晶定向凝固工艺制备半导体用高纯铟①
曲线1.2.2 籽晶定向凝固在高纯金属冶金中，采用籽晶定向凝固法，基于杂质在固、液界面处的不等分配效应［9］，实现去除杂质、提纯金属以获得高纯度的物质。 杂质在金属中的分配系数K不同，相应提纯效果不同［9］：K＞1 的杂质富集在晶体的头部；K＜1 的杂质残留在液相中；K≈1 的杂质分离效果不佳。1.3 实验方法真空蒸馏：清理坩埚及炉体，将4N5 精铟置于蒸馏坩埚内，用机械泵抽真空至20 Pa 以下后，打开扩散泵至真空压力低于0.1 Pa 时，按照设定温度进
矿冶工程 2022年1期2022-03-19
- PVT法同质外延制备大尺寸Al极性氮化铝晶体生长工艺及其表征分析研究
前两者具有可延续籽晶结晶质量、可逐步扩大晶体尺寸及生长行为可控等优点，是生长大尺寸、高质量AlN晶体最可行的途径[6]。同质外延生长大尺寸的AlN单晶首先需要选取高质量的AlN单晶晶圆作为籽晶，在合适的生长条件下生长出高结晶质量的AlN晶体并实现扩径。同质外延生长AlN单晶过程中的一些关键工艺参数，如长晶温度、原料与籽晶间温度梯度、过饱和度等强烈影响晶体的质量[7]。通常认为，过饱和度与温度梯度存在正相关，而原料与籽晶之间的距离及原料和籽晶之间的温差、生长
人工晶体学报 2022年2期2022-03-18
- 籽晶台形状对PVT法同质外延生长氮化铝单晶初始生长的影响
发形核生长、同质籽晶外延生长和异质籽晶外延生长，其中同质籽晶外延生长被认为是实现高质量、大尺寸AlN单晶制备的最优方案。同质外延生长氮化铝目前仍然存在很多需解决的难点，其中，多晶寄生生长及缺陷控制是目前氮化铝生长的难题，为此大量研究人员进行了许多深入的研究。Bahng等[7]设计一种新型的籽晶台来减少籽晶与坩埚盖多晶的接触并提高晶体的扩张角。Dalmau等[8]、Wang等[9]研究发现晶体表面的径向温度梯度是晶体内部热应力的主要驱动力，热应力在晶体边缘处
人工晶体学报 2022年1期2022-02-22
- 籽晶保护条件下铈掺杂溴化镧晶体生长及其性能
8]，其中又分为籽晶定向生长和无籽晶自发成核生长两种。自发成核生长技术简单方便，特别是对于溴化镧这类对水氧非常敏感型的晶体。史宏声等[7]利用了不同生长速度获得溴化镧晶体的特定方向择优生长。自发成核技术对石英安瓿的特殊设计要求，以及晶体的开裂和成品率仍是一个值得关注的问题。对大尺寸LaBr3:Ce晶体商业化而言，定向生长技术仍然是首选，有利于晶体生长的可控性、重复性。性能研究方面，北京师范大学迟林翔等[9]研究了国产LaBr3:Ce晶体的闪烁性能，其能量分
集美大学学报（自然科学版） 2022年6期2022-02-18
- 氘氚冰籽晶的形核行为
靶壳内获得氘氚冰籽晶是基础条件.本文通过采用逐渐降低升温速率的台阶控温方法,开展了充气微管内保留籽晶的研究,揭示了充气微管内保留籽晶的形核机理,实验结果表明,利用充气管口可保留稳定、单一的籽晶,在相同的过冷度下,当氘氚籽晶c轴方向与充气管轴向平行时,生长速度较c轴垂直于充气管轴向时的速度慢约1—2个量级,为获得高质量的籽晶从而形成高质量的氘氚冰提供了参考和支撑.1 引言氚是实现聚变能源的核心燃料,基于可控核聚变的电站的能源被公认为是未来世界能源问题的重要解
物理学报 2022年2期2022-02-17
- 籽晶层对氧化锡纳米棒生长质量及其钙钛矿太阳能电池性能的影响
l2·2H2O为籽晶层前驱体，利用水热法在含锡溶液中生长得到SnO2纳米棒。籽晶层不仅可以作为缓冲层诱导SnO2取向生长[11]，而且可以作为致密层防止电池短路，对生长规则有序的SnO2纳米棒和制备高性能电池均有重要作用，但目前鲜有利用其他籽晶层前驱体生长SnO2纳米棒并应用于钙钛矿电池的报道。本工作分别利用SnO2纳米粒子和SnCl2·2H2O作为籽晶层前驱体生长了SnO2纳米棒，比较研究不同籽晶层前驱体对SnO2纳米棒生长质量和钙钛矿电池性能的影响。本
材料工程 2021年10期2021-10-20
- 一种柱状晶辅助选晶制备镍基单晶高温合金的方法
，结合选晶方法或籽晶方法，是制备单晶叶片的主要方法[1,11]。选晶方法的实质是利用高温合金的生长特性，通过大量晶粒间的竞争生长，获得择优取向的单晶。此方法具有工艺简单，单晶成功率高的优点[12-13]。由于最终选出的单晶具有随机性，通过选晶器结构或定向凝固工艺参数优化等方法只能将单晶的＜001＞方向控制在偏离定向凝固方向15°以内[14-16]。随着叶片成分与结构的发展，选晶法控制晶体取向的范围已逐渐不能满足先进单晶高温合金叶片对晶体取向的控制要求。籽晶
失效分析与预防 2021年3期2021-08-08
- 基于耦合机制的AlN 晶体生长速率模型
,认为在多晶源和籽晶界面上不存在吸附或成核壁垒的现象。Segal 和Karpov等[11]提出了升华法生长AlN 晶体的一维模型,解释了对流和扩散物质传输以及AlN 表面的N2吸附、解吸附的概率问题。Gao 等[12]通过多晶源区Ⅲ和Ⅴ族物质的扩散和化学计量比的升华,区分了从多晶源到籽晶的Al 和N2的两种传输机制,并预测了生长速率随温度和压力的变化规律。然而,在生长速率模型建立时仅考虑了物质传输机制,未研究热传递过程对物质传输的影响,或是定义边界的温度为
电子元件与材料 2021年6期2021-07-05
- 基于改进水热法的Ga2 O3 纳米棒制备及表征
制备出Ga2O3籽晶层[8-10]。Ga2O3一维纳米材料常通过电化学沉积、金属化学气相沉积法、等离子体合成法制备[11-13]。上述方法虽然可以制备形态各异的β-Ga2O3纳米材料,但是存在工艺复杂、对设备要求较高且原材料成本昂贵等缺陷,不适用于大规模生产。为了简化工艺和减少对大型设备的依赖,部分学者使用水热法制备Ga2O3纳米材料。Bae 等[14]用水热法成功合成了Ga2O3纳米棒,它的形状多为菱形结构或纺锤体结构且尺寸不一致,生长方向平行于衬底而非
电子元件与材料 2021年5期2021-06-04
- 超大尺寸KDP/DKDP晶体研究进展
法[19]、“点籽晶”快速生长法等[20]。以传统降温法生长时，晶体生长速度仅为0.5～1 mm/d[21]。为了改善这种窘境，相关研究人员发明了“点籽晶”快速生长法。其晶体生长速度有了大幅度提高，最快可达约50 mm/d[22]。然而，如果过饱和度控制不当，快速生长法容易出现雪崩的问题[23]。1.1 传统生长在传统降温法生长大尺寸KDP/DKDP的过程中，温差对晶体开裂有至关重要的影响，而温度的变化会引起晶体应力分布的变化[24]。在传统降温法晶体降温
人工晶体学报 2021年4期2021-05-20
- 专利名称: 一种控制大尺寸钼铌合金单晶棒材等径生长的方法
取多晶坯料和单晶籽晶为原料；二、将多晶坯料和单晶籽晶安装在位于电子束悬浮区域熔炼炉熔炼室内的夹持头上，然后调节多晶坯料与单晶籽晶之间的距离，之后进行相对逆向旋转，接着进行熔接处理，将熔接后的多晶坯料和单晶籽晶相对电子枪运动，得到等径生长的大尺寸钼铌合金单晶棒材。利用本发明方法得到的大尺寸钼铌合金单晶棒材，其直径为20～40 mm，长度为100～800 mm，晶体取向与单晶籽晶一致，晶向偏离角不大于3°，杂质元素总浓度不高于70 μg/g，直线度不大于1.0
中国钼业 2021年4期2021-04-04
- 降温速率对DAST单晶生长的影响
双温区法[8]、籽晶法[9]等。自发成核法是生长晶体最基本的方式，但由于成核周期和成核位置不确定，生成的晶体容易相互粘连形成多晶[10]；斜板法具有可控晶体生长位置的优点，能够在一定程度上控制晶体生长取向，但是无法控制成核数量，难以生长大尺寸晶体[11]；利用双温区法可生长出大尺寸晶体，但由于生长速度较快，影响晶体质量，使生长的晶体无法应用于THz辐射[10]；与其他方法相比，籽晶法因其成核数量和成核位置可控的特点，在兼顾晶体尺寸和质量方面具有一定优势。一
人工晶体学报 2021年2期2021-03-24
- 引入籽晶层的物理溅射生长Ga2O3外延薄膜特性研究*
层， 因采用引入籽晶层的方法提供了人为成核点而使得外延层结晶质量获得明显改善. 实验发现该外延层薄膜的生长中随着功率增加， 晶粒团聚到一定尺寸后出现裂解现象. 这一物理机制归因于大功率下溅射粒子在生长晶面上扩散携带的能量过大导致粒子碰撞次数增多. 文中生长的外延层为 () 晶面取向的β 型Ga2O3 薄膜， 厚度在202.4—292.3 nm 之间， 薄膜在450—800 nm 范围可见光波段的透射率约为90%， 吸收边随着功率的增加先蓝移后红移， 带隙约
物理学报 2020年22期2020-12-05
- 基于温度冲击的冷冻靶氘氘冰层结晶生长行为研究
狭窄无法引入固体籽晶。更为困难的是，由于靶丸被常温屏、低温屏以及黑腔所笼罩，普通材料的表征技术如电子扫描电镜、电子透射电镜、X射线衍射仪等都无法用于冰层的表征。目前，能用于靶丸内冰层形貌表征的方法主要有两种：背光阴影成像与X射线相衬成像，相比于X射线相衬成像，背光阴影成像具有快速成像、无电离辐射、设备简单等优点[5]，非常适合于靶丸内氢燃料的结晶生长研究。而且，用背光阴影成像来表征在球壳中形成的均匀单晶冰层时，会形成1个均匀的亮环[6]。劳伦斯·利弗摩尔致
原子能科学技术 2020年11期2020-11-24
- 点籽晶定向生长70%DKDP晶体的研究
用传统生长法和点籽晶快速生长法两种[8]。在点籽晶快速生长方法中，籽晶在三维方向同时生长，不可避免的会产生柱锥交界线，从而影响II类DKDP晶体元件的光学均匀性，造成宝塔形位相跃变，影响光束质量。中国科学院上海光学精密机械研究所Chen等[9-10]利用长籽晶锥区限制生长法以及长籽晶自由生长法所生长出的KDP类晶体，通过柱区取样，有效避免了点籽晶快速生长KDP 类晶体中出现的柱锥交界面。本文对现有点籽晶快速生长方法进行改进，通过所设计的载晶架[11]，采用
人工晶体学报 2020年10期2020-11-18
- MPCVD单晶金刚石初始及断续生长界面的表征与分析
金刚石片作为生长籽晶，其生长面均为(001)晶面，粗糙度Ra值为2～3 nm。在生长实验前，所有籽晶依次经过丙酮、去离子水和无水乙醇超声清洗来去除表面的杂质。单晶金刚石生长所用的设备为法国PLASSYS公司生产的2.45 GHz、5 kW微波等离子体化学气相沉积系统(Plassys SSDR 150)[12]。设备首先经过旋片式真空泵和分子泵抽真空至3×10-6Torr(≈4.0×10-4Pa)，随后通入高纯氢气并激发产生等离子体。籽晶首先采用氢氧等离子体
人工晶体学报 2020年10期2020-11-18
- KDP类晶体快速生长技术研究
KDP类晶体的点籽晶快速生长方法获得了快速发展，大尺寸KDP类晶体的生长速度可以达到约10 mm/d。在我国，山东大学[14-16]和中科院福建物构所[17-19]分别通过传统生长法和点籽晶快速生长法成功生长出大口径的KDP类晶体，可以满足ICF装置建设对二倍频KDP晶体元件的需求。由于光子能量比较高，激光装置中用于产生紫外光的KDP类晶体元件承受着更高的损伤风险，对于晶体元件制备工艺及生长装置提出了更高要求。另外，点籽晶快速生长KDP类晶体元件存在柱锥交
人工晶体学报 2020年6期2020-07-18
- MPCVD单晶金刚石高速率和高品质生长研究进展
冷却到一定温度的籽晶表面沉积生长金刚石。但实际上这个微观过程十分复杂，仅在氢气和甲烷两种原料气体所激发的等离子体中就至少存在20种以上的由游离碳原子和氢原子构成的不同基团，且相互之间不断进行转化，通过光发射谱可以测定在MPCVD单晶金刚石生长过程中籽晶表面空间中各种基团的含量和分布(如图1)[11]。在MPCVD金刚石生长理论模型中，由Harris和Goodwin提出的模型[13]较为简单，且被大多数学者所采纳。在其模型中，实际参与金刚石生长的只有原子H和
人工晶体学报 2020年6期2020-07-18
- Bi掺杂ZnO籽晶层生长纳米ZnO薄膜性能研究
(Bi-ZnO)籽晶层，然后采用水热法生长得到纳米ZnO薄膜，并研究不同浓度Bi-ZnO生长纳米ZnO薄膜的形貌及光学性能。1 实验1.1 实验仪器与试剂仪器：烧杯、量筒、集热式搅拌器、磁力搅拌器、匀胶机、高压反应釜、鼓风干燥箱、管式炉等。试剂：六水合硝酸锌、乙二醇甲醚、乙醇胺、五水合硝酸铋等均为分析纯。1.2 Bi-ZnO籽晶层的制备选用六水合硝酸锌作为前驱体溶液，乙二醇甲醚作为溶剂，乙醇胺作为稳定剂。选用0.25 mol/L的前驱体溶液配制相对应五水合
压电与声光 2020年3期2020-07-07
- 一种籽晶轴温度梯度调节结构设计优化研究
。晶体生长前先将籽晶牢牢固定于籽晶轴上，籽晶轴里面直接通入水，水在籽晶轴里面作为一个回路，起到冷却籽晶夹头的作用，同时形成一个封闭的热交换单元，该热交换单元，对热场分布的要求很高，需要构建坩埚底部温度高、上部温度低，坩埚外部温度高、中心温度低的合适温度梯度场，在生长蓝宝石等晶体，尤其是超过200 kg的特大超高晶体时，由于晶体体积大，坩埚所处的位置基本上都在发热体的有效发热区域内，导致构建上述热场的困难很大，并且基本不可调节。一旦热场加热器设计定型，温度梯
中国新技术新产品 2020年6期2020-06-19
- 溶液法制备单晶的研究进展
于生长目标单晶的籽晶，对籽晶也进行加热，避免温度较低的籽晶刚一接触溶液就有反应开始.在溶液温度还未低于饱和温度之前种下籽晶.等溶液温度下降至该溶液的饱和温度时，启动提前安排好的降温程序，让溶液处于亚稳过饱和状态[7].温度冷却的速度应当和生长情况相符合，切勿冷却过快使溶液变成不稳过饱和状态而自发结晶，控制好生长过程，这样才能保证长出单晶的质量.同样，当生长结束后，先将溶液从育晶器中抽出，待生成的晶体温度下降到室温，才能将晶体取出.1.控制器，2.温度计，3
平顶山学院学报 2020年2期2020-04-29
- 碲锌镉籽晶定向熔接技术研究
为两种,自引晶和籽晶引晶。由于自引晶过程,晶粒的方向选择与晶体生长工艺密切相关,晶体最终的生长方向很难与需要的晶向一致,因此籽晶引晶技术在一般晶体定向生长技术中占有绝对的优势地位。CdZnTe晶体籽晶引晶定向生长也是碲锌镉晶体生长技术研究热点。如Davydov L等人[1]采用高压布里奇曼法籽晶引晶生长碲锌镉晶体,中心籽晶引晶之外,侧壁形核也导致形成了新的晶粒。在Schulz D等人的研究中[2],提到预先对炉腔的温场进行分析,每台单晶设备的温场以及尺寸上
激光与红外 2020年3期2020-04-08
- G7铸锭炉双电源温度控制工艺研究
的功率配比，分析籽晶的熔化界面形状；并与单电源温度控制相对比，对G7铸锭炉双电源温度控制工艺进行了持续优化。1 实验方法及过程本实验使用的多晶硅铸锭炉为中电科电子装备集团有限公司(下文简称”CETC”)研发生产的R131200-1/UM型G7铸锭炉，其采用全新的双电源加热温度控制方式，为顶部和侧面5面加热器结构，加热过程中可独立控制顶部和侧面的石墨加热器。实验选用同一厂家同一规格的G7石英坩埚，铸锭投料重量均为1150 kg，均使用多线剖方机将G7多晶硅锭
太阳能 2020年3期2020-04-08
- 用于小角散射原位加载测试的单晶金刚石窗口制备工艺研究
缘效应”，会造成籽晶边缘温度高于衬底中心区域，导致边缘出现多晶缺陷[11-12]，因此正常情况下不会直接把籽晶放在晶托表面进行生长，而是在晶托表面加工圆槽或者方槽，把籽晶放入槽中，使方槽对籽晶边缘形成遮挡，减缓籽晶“边缘效应”的出现。Amanda等[13]设计出如图1(a)所示晶托结构，并在此基础上研究不同槽口深度(d)和槽口宽度(w)对单晶金刚石外延生长的影响，在单晶生长厚度较薄时取得了不错的生长效果。不过本项目组在实验中发现，使用图1(a)所示晶托结构
人工晶体学报 2019年11期2019-12-23
- 上海光机所无锥柱交界面KDP类晶体长籽晶快速生长技术取得重要进展
图1 连续过滤长籽晶快速生长技术制备的KDP晶体(晶体尺寸471 mm×480 mm×400 mm，籽晶长度260 mm)近期，上海光机所应用于Ⅱ类切割的430 mm口径KDP类晶体的长籽晶快速生长技术取得重要进展。利用自主研发的KDP类晶体连续过滤快速生长系统，在国际上首次结合长籽晶点晶技术(籽晶长度260 mm)获得长籽晶KDP晶体(图1)，晶体尺寸为471 mm×480 mm×400 mm(长×宽×柱面高)。初步测试结果表明，晶体透明度好，可以满足无
人工晶体学报 2019年9期2019-10-19
- 物理气相传输法生长1英寸AlN单晶及其表征分析
量AlN单晶作为籽晶，采用PVT法开展了同质外延生长实验。经过4次迭代，最终成功生长出1英寸高质量的AlN单晶锭。生长出的单晶锭经过切片、研磨和抛光工艺制备出多片1英寸单晶抛光片。通过拉曼光谱仪、高分辨率X射线衍射仪来评估籽晶片、外延生长晶片的残余应力情况及结晶质量；经过熔融的KOH/NaOH腐蚀各晶片后，采用场发射扫描电子显微镜对腐蚀表面进行观察并统计位错密度；通过光度分光计对晶片的紫外透光率进行检测；最后对比与分析了籽晶片与同质外延晶片的各项性能数据并
人工晶体学报 2019年9期2019-10-19
- GaN体单晶的氨热生长及应力调控
小温度梯度、优选籽晶及优化降温过程，采用氨热法生长出无裂纹的GaN晶体，并对其应力来源进行了探究。最后对氨热法生长高质量的GaN晶体做出展望。2 实 验2.1 实验仪器及原料所用的仪器设备有: 高压釜，立式生长炉，电子天平，手套箱，液氨填充装置。原料: 碱性矿化剂(KNH2)，GaN多晶(为沉积在HVPE反应器上的GaN多晶副产物)，高纯NH3(99.9999%)，GaN籽晶。2.2 实验过程GaN在碱性矿化剂的作用下，其溶解度温度系数为负[24]，需要将
人工晶体学报 2019年9期2019-10-19
- 利用蜂窝状涂层材料制备高效多晶硅锭
铸锭技术和半熔有籽晶高效多晶硅铸锭技术[2-4]。半熔有籽晶高效多晶硅铸锭技术是一种依靠同质籽晶形核的硅锭制备技术，在装料时先将可充当籽晶的硅料铺设于石英坩埚底部，并保证其在熔化阶段不被完全熔化，可使长晶初期以这部分未熔化的硅料为籽晶生长多晶硅锭。该技术实现了对铸造多晶硅锭初始生长阶段晶粒形貌的有效控制，能够降低铸造晶体的缺陷密度，提高铸造多晶硅锭的质量[2]。相比之下，全熔高效多晶硅铸锭技术无需在坩埚底部铺设硅料充当籽晶，而是在硅料完全熔化后，以石英坩埚
太阳能 2019年5期2019-06-11
- 原生大尺寸籽晶对高效多晶硅铸锭质量的影响
硅铸锭技术是同质籽晶辅助外延生长制备工艺与异质籽晶形核生长制备工艺[3-6]。同质籽晶辅助外延生长制备工艺是指在装料时先将硅料铺设于石英坩埚底部，并保留硅料不被完全熔化，以未熔化的硅料籽晶为形核点生长多晶晶粒，再定向凝固生长出多晶硅锭。硅料籽晶在晶体生长初期能够降低或避免在形核阶段由坩埚底部直接形核的概率，降低甚至消除了晶体形核生长所需克服的势垒，实现了对铸造多晶硅初始生长阶段晶粒形貌的有效控制。生长晶粒大小均匀的铸造多晶硅，有利于降低铸造晶体的位错密度，
太阳能 2019年4期2019-05-13
- 籽晶尺寸对宝石级金刚石单晶生长的影响*
mm三种尺寸的籽晶, 系统开展了Ib型宝石级金刚石单晶的生长研究. 文中系统考察了籽晶尺寸对宝石级金刚石单晶生长的影响. 首先, 考察了籽晶尺寸变化对宝石级金刚石单晶裂晶问题带来的影响. 研究得到了籽晶尺寸变大, 裂晶出现概率增加的晶体生长规律. 其次, 在25 h的生长时间内, 考察了上述三种尺寸籽晶生长金刚石单晶时, 生长时间与单晶极限生长速度的关系. 得到了选用大尺寸籽晶, 可以提高优质单晶合成效率、降低合成成本的研究结论. 借助扫描电子显微镜和光
物理学报 2019年2期2019-03-11
- 高品质光学级单面生长石英晶体的生长技术研究
过饱和状态，并在籽晶片上析晶并结晶生长成石英晶体。水热温差法制备出的人造石英晶体物理、化学性能稳定，有优良的压电性能和光学性能。人造石英晶体的生长过程本身就是一个原料提纯的过程，制造出的人造石英晶体具有较少的杂质，但人造石英晶体内部仍然存在部分缺陷，如包裹体和条纹(脉理)等[1-2]。其中包裹体是晶体浸在折射率匹配的液体中，光源的散射光所能观察到的石英晶体内部的其它物质，最普遍的包裹体为锥辉石(硅酸铁钠)。条纹(脉理)是人造石英晶体中局部区域因折射率发生变
人工晶体学报 2019年1期2019-02-19
- 籽晶层制备方式对氧化锌纳米棒阵列的影响
层ZnO薄膜作为籽晶层，其目的是提供成核点从而得到类似同质外延的生长[22]。到目前为止，绝大部分工作聚焦于籽晶层的厚度和粗糙度控制以及水热生长的条件控制等。而籽晶层制备方式对ZnO纳米棒阵列生长的影响还缺少相关研究。本文分别采用旋涂、脉冲激光沉积与喷雾热解3种不同的籽晶层制备方法，先研究3种籽晶层在结构和形貌上的区别，进而研究3种制备方法对纳米棒生长的影响。1 实验部分1.1 试剂与仪器水合醋酸锌(Zn(CH3COO)2·2H2O，99.95%)，乙醇胺
无机化学学报 2018年9期2018-09-03
- 多晶硅铸锭过程中的籽晶熔化控制
结构及化料温度对籽晶保存效果的影响。研究结果表明，通过在熔化后期提前打开百叶进行散热并对百叶开度和化料温度进行合理控制，能够有效降低熔化后期的化料速率并获得相对较为平坦的籽晶熔化界面形状，从而在工业生产过程中提高成功保晶的概率并增加籽晶保存面积。【关键词】太阳能电池用多晶硅锭 籽晶 数值模拟 界面形状以定向凝固法铸造的多晶硅锭是太阳能电池的主要原材料之一，近年来业内主要采用铸造小品粒硅锭的方式来改善多晶硅的晶体品质并提高相应的电池效率。小品粒硅锭即为晶粒尺
电子技术与软件工程 2017年15期2018-01-30
- 电子束悬浮区域熔炼炉上料装夹机构的设计
枪、阴极、熔区、籽晶构成的[5－6]。本实验设备工作时是在上料棒与籽晶同时熔化在狭小区域内，材料在熔炼时熔炼区域借助其表面张力保持在上料棒与籽晶中间，并在同一方向上沿轴向缓慢移动，同时籽晶保持旋转状态[7]，当炉室内真空度不低于2.0×10-2Pa时，准备开始区域熔炼，将多晶原料棒与籽晶升到相对近的位置，先对上、下料进行充分的烘烤，再移动上、下料至电子枪之间区域开始逐渐增加发射电流，使该区域的金属全部熔化成液体，但是又使它在表面张力的作用下不会向下溢流，然
装备制造技术 2017年7期2017-09-23
- 铸锭法中籽晶、成核点及坩埚底部设置方法专利技术综述
00)铸锭法中籽晶、成核点及坩埚底部设置方法专利技术综述游 巧(国家知识产权局专利局专利审查协作江苏中心，江苏 苏州 215000)游 巧近年来，随着太阳能电池技术在中国的迅猛发展，晶体硅制造技术也逐渐发展起来。铸锭法作为晶体硅的主要制备方法之一，其发展方向受到了国内外的普遍关注。本文在调研大量国内外相关专利技术的基础上，综述了近几十年来国内外研究机构在铸锭法制备晶体硅方面所采用的技术手段，主要归类为以下三个方面：籽晶、成核点和坩埚底部设置。通过对比国内
中国材料进展 2017年4期2017-05-10
- 石墨衬底上多晶硅厚膜的生长及性质分析*
射技术生长多晶硅籽晶层，退火处理后用CVD制备多晶硅厚膜。XRD测试结果表明，在籽晶层上外延多晶硅厚膜具有高度的(220)取向，这说明外延层的择优取向延续了籽晶层的取向。SEM测试结果表明，石墨片上多晶硅外延层生长良好，说明石墨片作为廉价衬底之一，有望投入工业化生产，以降低太阳能电池的制作成本。石墨；籽晶层；择优取向；退火0 引 言为了应对传统能源短缺和环境恶化等问题，人们越来越重视可再生能源的研究和发展[1]。太阳能作为新能源的一种，以其取之不尽用之不竭
功能材料 2016年4期2016-12-03
- 高效多晶铸锭的热场优化及其工艺改进
加热器与坩埚底部籽晶相对位置的变化，在纵向上提升侧部加热器高度、在横向上添加保温材料，使籽晶尽可能与加高温隔离；同时改进化料工艺适当增加顶部温度、降低侧部和底部熔化温度，在设备和工艺两方面最大限度的保护坩埚底部籽晶不被高温熔化，保证硅锭籽晶的完整性，消除了硅锭边角区域的效率短板，平均电池转换效率由18.33%提升至18.48%，大幅度提高了铸锭品质。籽晶；短板；热场；电池转换效率随着光伏行业的发展，传统多晶硅铸锭技术已无法满足市场对光伏产品品质的需求，高质
长春理工大学学报（自然科学版） 2016年5期2016-11-30
- 形核物对铸锭多晶硅晶体生长的影响*
确控制在坩埚底部籽晶区域，并由形核物进行诱导形核。由于晶体生长采用的诱导形核的方式，多晶硅晶体方向一致性更好，电池片效率比普通多晶提升0.3%～0.5%。本论文研究目前市场上常见的形核物：氮化硅（20 μm）、碳化硅（20 μm）、石英粉（20 μm）这三种形核物，3种形核物采用喷涂的方式附着于坩埚底部，具体浆料配方如表2所示。对比不同形核物对铸锭多晶硅晶体品质的影响。表2 三种形核物喷涂浆料配比2 结果与讨论图1～图3分别为石英粉、氮化硅、碳化硅三种籽晶
电子器件 2016年5期2016-11-21
- 籽晶成分对单晶高温合金定向凝固起始界面形态和取向的影响
海200072）籽晶成分对单晶高温合金定向凝固起始界面形态和取向的影响谢信亮 余建波 玄伟东 任兴孚 王 江 任忠鸣（省部共建高品质特殊钢冶金与制备国家重点实验室、上海市钢铁冶金新技术开发应用重点实验室和上海大学材料科学与工程学院，上海200072）研究了纯Ni、Ni-12%Cr和DD483合金分别作为籽晶定向生长镍基单晶高温合金的凝固过程。结果表明，纯Ni和Ni-12%Cr籽晶的凝固界面历经平界面—胞状界面—枝晶界面的转变过程，采用树枝晶的DD483籽晶
上海金属 2016年6期2016-09-05
- DJL-600型碳化硅单晶炉运行维护与故障排除
体压力≤10Pa籽晶杆、坩埚杆拉送系统可移动范围分别为：390mm、560mm拉送系统移动速率分快慢两档，慢速档速率范围0.06～6mm/h，快速档最高速率不小于50mm/min中频加热功率：40KW2 单晶炉系统基本结构单晶炉系统由炉膛、真空获得及测量系统、IGBT中频感应加热系统、籽晶/坩埚杆拉伸控制系统、保护控制及报警系统等组成。2.1 真空获得及测量控制系统真空获得及测量控制系统由单室立式双层水冷不锈钢结构的炉体、变频器、真空计、真空泵、智能控压仪
石河子科技 2016年2期2016-06-05
- 水热生长直立均匀ZnO纳米棒阵列的影响因素
高浓度的前驱液和籽晶层辅助生长都有利于得到直立均匀的ZnO纳米棒阵列。如果不更换反应前驱液，即使延长反应时间，ZnO纳米棒阵列的长度也没有明显的增长。每隔2.5 h更换新鲜的反应前驱液，ZnO纳米棒阵列的长度会随着反应时间增加而相应的增长。水热法; ZnO纳米棒阵列; 长度; 直立均匀; 影响因素一维纳米材料是有两个维度都是纳米尺寸的材料，如纳米棒或者纳米线。一维纳米材料与零维和二维纳米材料相比发展较晚。1991年，日本的饭岛教授(S．Iijima)发现了
石油化工高等学校学报 2015年3期2015-11-24
- 氧化物薄膜的高热稳定性能及其在晶体生长中的应用
了一种新思路，为籽晶诱导生长高熔点材料提供了一种新途径.REBCO超导体；薄膜；过热现象；晶体生长；籽晶材料固体熔化是自然界中的一种常见现象，通常低于熔点的过冷液态可作为亚稳态存在而不发生凝固，但实现高于熔点的过热却非常困难.近年来通过包裹以抑制表面熔化形核，一些研究者报道了由此导致的过热现象及微观机制的重要成果.1986年，Daeges小组［1］首先在过热上取得了先驱性的重要发现：通过将微米银颗粒包裹在具有相对较高熔点的金基体中，银颗粒可以在高于熔点25
应用技术学报 2015年4期2015-11-18
- CdSe单晶生长技术研究
在生长环境中引入籽晶，就可以实现单晶生长。因此，使生长状态处于亚稳态是气相法生长单晶的必要条件。处于气-固亚稳态中晶体生长的驱动力来自于蒸气压的过饱和，蒸气压过饱和的程度影响着晶体生长速率。在A 状态下蒸气压为pA，温度为TA，在气固两相平衡线上TA 对应的蒸气压（即饱和蒸气压）为PA0，定义蒸气压过饱和度σ=（pA-PA0）/PA0，根据晶体生长动力学的知识可知，气相生长系统中的相变驱动力f≈kATAσ，其中kA是与生长系统相关的常数，由此可见过饱和度σ
河南科技 2015年8期2015-08-09
- ZnO纳米线阵列的可控生长及机理分析
原料、生长氧化锌籽晶层的导电玻璃(ITO)为衬底，采用低温水热法实现大面积ZnO纳米线阵列的取向生长。通过扫面电镜(SEM)对获得的ZnO籽晶层和纳米线阵列进行表征，测试结果表明籽晶层的热处理温度、生长液的浓度对纳米线阵列的尺度分布有着明显的影响，但后处理温度对ZnO纳米线阵列的尺度分布几乎没有影响。氧化锌;纳米线阵列;低温水热法;可控生长氧化锌(ZnO)是一种重要的Ⅱ-Ⅵ族直接带隙宽禁带化合物半导体功能材料，具有优异的光学、电学、机械性能、化学稳定性和热
西安邮电大学学报 2015年3期2015-06-23
- 全片层TiAl合金的片层取向和片层间距控制的研究现状
方法,着重介绍了籽晶法和自引晶法在片层取向和片层间距的控制方面的作用。1 全片层TiAl合金组织与性能的关系全片层TiAl合金的组织对性能的影响主要体现在两方面,片层取向对性能的影响和片层间距对性能的影响。Inul等［4］对钛铝合金PST晶体的片层取向对室温塑性变形行为的影响进行了研究,结果如图1所示,随着片层取向与载荷加载方向的夹角从0到90°变化,钛铝合金的延伸率先增大后减小,压缩屈服强度先减小后增大。当片层取向与载荷加载方向呈90°时,TiAl合金具
航空材料学报 2015年5期2015-06-23
- 大尺寸硒化镉单晶生长及性能表征
[9]采用垂直无籽晶气相(VUVG)法，获得了直径为26,mm 的CdSe 单晶.本文采用PVT 法进行CdSe 单晶生长，获得直径45,mm 的CdSe 晶体材料，并对该材料的晶体结构、光学性能进行表征.结果表明，PVT 法是一种理想的大尺寸CdSe 单晶生长方法，该方法具有较好的应用前景.1 实 验1.1 CdSe晶体材料制备PVT 法进行CdSe 单晶生长需要大尺寸籽晶，但大尺寸CdSe 籽晶难以获得，所以考虑采用其他材料作为籽晶材料.其中，Ⅱ-Ⅵ族
天津科技大学学报 2015年6期2015-01-08
- 确定取向铝单晶制备工艺的研究＊
mm×20 mm籽晶．随后，由该籽晶在定向凝固炉中引晶生长出确定取向的单晶铝棒．图1 定向凝固装置示意图Fig．1 Schematic diagram of the directional solidification installation采用数码相机对制备出单晶体试样表面拍照，进行表面质量分析．在制备出的试棒横截面截取金相试样，使用砂纸逐次打磨至4 000＃砂纸，用10 mL HF＋20mL C2H5OH作为腐蚀剂进行浸蚀．采用Nikon-EPIPH
西安工业大学学报 2014年2期2014-12-26
- 反蛋白石结构模板法制备有序ZnO纳米结构阵列
图案化的催化剂／籽晶衬底，然后，通过气相沉积过程生长ZnO纳米棒阵列。但是，气相沉积往往需要较高的温度，从而限制了在很多衬底上的应用。此外，气相沉积过程还可能会将残留的催化剂引入到ZnO纳米结构中。与之相比，水热法是一个低温且不需要催化剂的过程［2，4，6］。结合水热法与电子束刻蚀等各种图案化技术，有序的ZnO纳米棒阵列被成功制备［2，7-8］。在各种图案化技术中，纳米球自组装技术是一种工艺简单、成本低廉的技术［9-11］。它利用自组装单层胶体微球作为掩膜
实验技术与管理 2014年11期2014-12-25
- 柱状籽晶合成宝石级金刚石形貌分析
24000）柱状籽晶合成宝石级金刚石形貌分析黄国锋，尹辑文，冯铁程，凯丽，静 婧（赤峰学院 物理与电子信息工程学院， 内蒙古 赤峰024000）在高温高压下，利用温度梯度法，以条状金刚石为晶种，分别以拉长的{100｝、{111｝面为外延生长面合成出了宝石级金刚石单晶，根据晶体生长习性中各个生长面间与晶种面的对应关系，以{100｝晶面为例分析了柱状晶种所生长的晶体并非按其初始外延面的比例放大的原因.由于温度决定各个晶面的生长速度，所以只要温度场均匀，无论以何
赤峰学院学报·自然科学版 2014年13期2014-07-31
- PVT法制备4英寸碳化硅单晶研究
计算，重点分析了籽晶石墨托几何结构对单晶尺寸延展的影响，结果表明圆台结构的籽晶石墨托更有利于单晶生长初期的迅速横向延展，进而实现大尺寸碳化硅单晶的生长，该理论分析结果与试验结果完全吻合。[关键词] 4英寸；碳化硅；横向延展；计算机模拟中图分类号：O782 文献标识码：A 文章编号：2055-5200（2014）01-033-03Doi：10.11876/mimt2014010018The research of 4 Inch Silicon Carbide
现代仪器与医疗 2014年1期2014-03-28
- DRF-J45型镓单晶炉的开发与设计
属镓熔化通过高纯籽晶的引导生长制备出7N（99.99999%）以上的高纯镓，其原理见图1。实际工艺中，首先将镓熔体稳定在临界结晶温度附近，缓慢放下籽晶，使之与熔体良好接触，然后以一定的速度向上提拉。通过放肩、等径生长完成提拉提纯生长。根据镓晶体生长工艺特点及要求设备应具备晶体的精密提拉和旋转运动、坩埚升降和旋转运动、炉室制冷功能、籽晶轴冷却功能等。图1 镓单晶炉原理结构图2 镓单晶炉总体设计按照镓单晶体生长条件，该设备由3大部分组成：机械部分、电气部分及加
电子工业专用设备 2012年7期2012-06-28
- 泡生法蓝宝石晶体生长工艺的探讨
热尤其是上部水冷籽晶杆热交换器向上导热则是保障轴心温度相对较低的关键.自行研发的蓝宝石晶体生长炉热场结构如图1所示.图1 泡生法晶体炉炉体结构1.2 方法采用纯度为99.999%的高纯α-Al2O3预烧结原料，密堆于钨坩埚内，再将坩埚置于泡生炉内将原料加热熔化.原料完全熔化后，调节炉温使坩埚内熔体上表面中心温度接近凝固温度2 050℃，保温一段时间，待熔体内各处温度分布趋于稳定后，下降水冷籽晶杆热交换器，使籽晶下端与熔体上表面中心接触(俗称引晶)，籽晶局部
哈尔滨工业大学学报 2011年3期2011-03-12
- N b:KTP晶体的水热法生长研究①
以及矿化剂体系、籽晶片的取向、矿化剂溶液的填充度对水热法生长N b:KTP晶体的影响。在上述研究的基础上,采用水热法生长出了尺寸达28.2×24.2×9.8mm3无色透明的N b:KTP晶体。N b:KTP晶体,水热法,晶体生长1 引言磷酸钛氧钾(KT iOPO4即KTP)晶体是一种具有优良性能的非线性光学晶体材料,已广泛应用于激光技术领域[1,2]。多年来,人们为了寻找性能更为优越的KTP型晶体以及为了研究晶体的组成、结构和性能间的相互关系,对KTP晶体
超硬材料工程 2010年3期2010-10-14