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- 2018
- A1. 晶体形态 B1. 钻石 A2. 单晶生长 A2. 高温溶液生长
- 应用物理学
- National Academy of Sciences of Ukraine
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高红外透射率的硫化镉单晶通过物理气相传输法生长
摘要： 采用物理气相传输法生长出具有高红外透射率的Φ55×15 mm2硫化镉块状单晶。X射线衍射证实该单晶从顶部到底部结构一致，其(002)面半高宽为60.00角秒，表明晶体结构优良。同时测量了晶体顶部和底部的霍尔迁移率、电阻率和载流子浓度。该硫化镉单晶在2.5至4.5微米波段的透射率超过70%，使其成为重要的红外窗口材料候选对象。此外还分析了该硫化镉单晶的吸收机制。
关键词： 物理气相传输、X射线衍射、半导体材料、单晶生长
更新于2025-09-23 15:23:52
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提拉法和导模法生长的半透明氧化物晶体热应力的数值分析
摘要： 氧化物晶体生长通常较为困难，因为这些体系中生长界面存在大曲率，会产生高热应力、位错和晶体开裂。采用三维数值模拟研究了通过直拉法（Cz）和导模法（EFG）生长的蓝宝石与硅酸镧镓（La3Ta0.5Ga5.5O14，LGT）半透明晶体的热应力分布。对直拉炉中生长的蓝宝石晶锭进行热应力分析显示，冯·米塞斯应力以近乎对称的方式分布在晶体的大面积区域。压电性硅酸镧镓晶体在直拉构型下的热应力计算表明，其冯·米塞斯应力呈非对称分布，且晶锭单侧应力更高。这些数值结果与实验观测到的晶体外表面非对称开裂现象相符。多晶锭导模法生长白色蓝宝石带的3D建模显示，当带状晶体数量从2根增至10根时，冯·米塞斯应力几乎保持恒定。研究采用P1近似和罗斯兰辐射模型两种方法模拟蓝宝石晶体内部的辐射传热，数值结果表明：应用罗斯兰公式会导致温度场计算出现显著误差，尤其在导模法构型中更为明显。
关键词： 计算机模拟，直拉法，蓝宝石，单晶生长，应力
更新于2025-09-23 15:22:29
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采用激光二极管浮区法生长高纯度区熔碳化硼单晶
摘要： 我们采用激光二极管浮区法（LDFZ），以5-20毫米/小时的可变生长速率成功制备出直径4毫米、长度50毫米的碳化硼（B4C）晶体，其内部含有大面积单晶区域。该材料以多晶B4C为籽晶进行生长。微观结构表征显示，在沿生长方向（[001]h）的(1210)h晶面上存在大量孪晶界。当生长速率超过10毫米/小时时，晶体取向具有可重复性，表明存在孪晶面介导的生长机制；而低于10毫米/小时时取向不可重复，说明存在实现孪晶面主导生长的临界速率。区域提纯使这些晶体的痕量杂质显著降低至99.999 wt%以上的纯度，但伴随孪晶增多。粉末X射线衍射证实体材料为菱方相B4C，与微观分析一致。X射线倒易空间图显示生长方向接近[001]h，对应ω摇摆曲线半高宽约530角秒，该曲线包含3个独立峰，表明存在面内镶嵌结构，与观测到的孪晶现象相符。(001)h主晶面的伯克维奇纳米压痕测试显示硬度为41±1 GPa，杨氏模量为520±14 GPa，与文献报道相当。
关键词： A2. 单晶生长，A1. 缺陷，A1. X射线衍射，A1. 表征，A2. 熔体生长
更新于2025-09-23 15:21:01
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在纳米腔图案化蓝宝石衬底上实现氮化镓的外延横向生长
摘要： 采用金属有机化学气相沉积法，在纳米腔体图案化蓝宝石衬底（NCPSS）上研究了氮化镓的外延横向生长技术。该NCPSS通过在蓝宝石衬底制备六方非密排纳米腔体图案制成：先进行聚苯乙烯球涂覆并通过反应离子刻蚀实现尺寸缩减，再沉积氧化铝并进行热氧化处理。通过形成较大尺寸的氮化镓岛状结构，并增强其在多个纳米腔体图案区域的横向外延生长，最终实现了氮化镓在NCPSS上的融合生长。阴极荧光测量显示，使用NCPSS后位错密度（TDD）从2.4×10? cm?2显著降低至6.9×10? cm?2。透射电子显微镜观测到有助于降低氮化镓层位错密度的位错行为。拉曼光谱表明，由于嵌入式纳米腔体的存在，氮化镓层的压应力降低了21%。此外，NCPSS上氮化镓的漫反射率提升了54%~62%，这归因于纳米腔体有效光散射增加了光提取概率。
关键词： A1. 纳米结构，B1. 氮化物，A2. 单晶生长，A3. 金属有机化学气相沉积，A3. 纳米尺度外延横向过生长
更新于2025-09-23 15:21:01
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突破边界：高压超临界光学浮区材料发现
摘要： 在这篇观点综述中，我们结合高压合成领域的最新进展，阐述了利用超临界流体进行固态材料发现的依据。我们讨论了材料合成与结晶环境从类气体向类溶剂转变的重要性、这种转变对合成及定向凝固影响的适当概念框架，并破除了一些流行误解。我们概述了通过高压光学浮区技术生长出的单晶材料，报道了光学炉中首次在P = 300巴压力下成功实现稳定熔融区的情况，并展示了即使在高压流体条件下移动溶剂法的可行性。此外，我们报告了在超临界流体高度动态的合成环境中（得益于实时观察材料行为的能力）发现的一些意外现象。最后，我们就这些新能力所开启的科学领域提出了展望。
关键词： 单晶生长、材料发现、光学浮区法、高压合成、超临界流体
更新于2025-09-23 15:19:57
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应力控制条件下Bi基超导晶须的晶体尺寸优化
摘要： 采用应力控制的无定形前驱体，我们成功生长出具有大晶粒尺寸的Bi2Sr2Ca n-1CunOy（铋系）高温超导晶须。特别是在通过1 GPa压制获得的高压应力条件下，晶须的晶体尺寸显著增大至9.5毫米长度（生长时间：96小时），这比使用类似生长条件和基底成分的传统无定形前驱体方法所获得的晶体尺寸大2.4倍。此外，使用应力控制前驱体时，获得的铋系晶须数量也增加了1.8倍。
关键词： A2. 单晶生长，A1. 应力，B2. 超导材料，A1. 生长模型
更新于2025-09-23 15:19:57
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Sb<sub>x</sub>W<sub>1-x</sub>Se<sub>2</sub>（x=0、0.5）三元合金的结构与电学性能
摘要： 本文首次报道了SbXW1-XSe2（0、0.5）三元合金的合成与性能研究。采用直接气相传输法生长了该三元合金单晶，XRD结果表明其具有P63/mmc空间群的2H六方晶格结构，且晶体沿c轴高度取向。Sb0.5W0.5Se2晶体的生长过程以螺位错机制为主导。电学测试表明该材料呈现n型半导体特性。拉曼光谱中观测到对应2H多型体二维异质结的A1g面外振动、E2g面内振动及2LA声子模特征峰。由于离子半径相似，Sb(+5)可取代W(+4)晶格位置。通过组分调控将带隙从0.93 eV拓宽至1.40 eV，为高性能器件的材料特性优化提供了有效途径。
关键词： 结构特性，SbXW1-XSe2（0，单晶生长，0.5）三元合金，电输运
更新于2025-09-24 01:34:14
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采用人字形连续激光束扫描实现硅薄膜中的单晶粒生长
摘要： 通过扫描由线性激光束经新型单侧道威棱镜形成的箭头形连续激光束，在二氧化硅基底上60纳米厚的硅薄膜中生长出一颗长度为450微米、宽度为5-6微米的单晶颗粒。该晶体在生长方向和法线方向均未呈现明显择优取向。其取向沿横向以0.47-0.51°/微米速率向前旋转，表明薄膜表面的晶格常数比底部大0.049-0.053%。
关键词： 晶体取向、单面道威棱镜、单晶生长、V形连续波激光束、硅薄膜
更新于2025-09-19 17:13:59
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通过激光烧蚀纳米加工促进目标晶面的生长
摘要： 晶体形貌控制是晶体产品多种应用中不可或缺的环节。然而通过传统调节环境条件（温度、添加剂等）的方法往往难以获得理想晶形。近期我们创新性地开发出一种时空控制蛋白质与氨基酸晶体生长的方法——通过飞秒（fs）激光烧蚀局部改变化晶体结构（如形成螺位错）。本研究为阐明最小损伤条件下控制单晶形貌的适宜激光参数，首先系统考察了脉冲持续时间对L-苯丙氨酸（L-Phe）激光烧蚀及晶体生长的影响。利用可调谐脉冲持续时间（fs至纳秒ns级）的激光系统，发现飞秒激光烧蚀能实现直径小于衍射极限的纳米级精密蚀刻。通过这种飞秒激光纳米加工技术促进目标晶面生长，我们成功制备出传统结晶方法难以获得的L-Phe块状晶体。
关键词： L-苯丙氨酸、纳米加工、单晶生长、晶体形貌控制、飞秒激光烧蚀
更新于2025-09-11 14:15:04
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铈和钙共掺杂钇铝石榴石的闪烁特性及空位形成增加
摘要： 已知与二价元素共掺杂可提升某些铈激活闪烁体的光产额和衰减时间，尽管此前认为非发光的四价Ce??态会从Ce3?态被稳定化。Ce??的稳定化是通过二价离子取代三价位点产生的电荷补偿机制实现的。为阐明这一尚未充分理解的潜在机制，我们采用直拉法生长了三种不同钙共掺杂量的Ce,Ca:YAG晶体，并对其闪烁特性和缺陷性质进行了表征。正如预期，钙共掺杂降低了衰减时间并稳定了Ce??的形成。值得注意的是，X射线荧光分析显示高钙掺杂样品中YAG晶体内铈浓度降低，这可能解释了为何仅低钙共掺杂能改善闪烁体性能。此外，正电子湮没光谱表明随着钙浓度增加空位浓度上升，而热释光未检测到可识别信号。室温下Ce 4f至5d?跃迁的光致发光显示随钙共掺杂量增加发射减弱。这些数据表明钙共掺杂通过产生具有非辐射衰减路径的缺陷来缩短衰减时间。
关键词： A2. 切克劳斯基法，B2. 闪烁体材料，A2. 单晶生长，A1. 缺陷，B3. 闪烁体，A1. 掺杂
更新于2025-09-11 14:15:04