晶体生长

摘要： 基于概率统计理论的蒙特卡罗模拟(MC)在20世纪40年代由冯·诺伊曼等提出,其作为一种重要的数值计算方法,已被广泛应用于离子导体的热力学、动力学等性质的研究。然而,MC模拟在相关计算精度、模拟速度以及模拟流程自动化等方面,仍具有较大的提升空间。本文通过分析其在离子导体计算领域中哈密顿量的构建模式(如基于键价和计算或利用团簇展开将通过拟合代表性小尺寸晶胞第一性原理计算总能得到的近邻作用参数给出构型能量)以及结构演变方式(如基于单离子迁移模式假设的构型演变),提炼出一套用于分析离子导体离子输运特性及相变特性的MC模拟范式,并给出与之相关的半自动化MC模拟程序,预测了石榴石结构离子导体的电导率与迁移离子占据率分别随锂离子浓度的变化趋势。为了更好地拓展MC模拟在离子导体研究中的应用,本文就其在包括正负极材料、电解质及其相关界面的电化学储能材料中的典型热力学与动力学计算案例进行了剖析,包括求解离子导体中的离子扩散问题、模拟迁移离子的分布特征与相关界面层的演变过程等。最后,展望了MC方法目前面临的挑战并给出可能的对策,包括:①精确地获取所有可能发生的事件(如单离子迁移与双离子协同迁移)及其描述(如哈密顿的计算);②探寻高效算法以精确找到系统的演化轨迹;③精确获得MC模拟中对应的时间步长。

摘要： 采用自主设计改造的温梯炉,成功生长了不同浓度Ho ^(3+)、Y ^(3+)掺杂的CaF_(2)及Sr_(x) Ca _(_(1-x)) F_(2)晶体,晶体尺寸约为∅15 mm×55 mm,生长周期约为6 d,能够实现7种不同浓度晶体的同步生长,并选取其中的4%(原子数分数)Ho,4%Y∶CaF_(2)晶体进行分析,吸收测试表明,该晶体448 nm和643 nm处吸收峰的吸收截面分别是1.13×10^(-20) cm^(2)和0.84×10^(-20) cm^(2),J-O理论分析得到了晶场强度参数Ω_(t)(t=2、4、6)、辐射跃迁几率、荧光分支比和辐射寿命。在448 nm氙灯激发下,经计算得到该晶体在546 nm、650 nm和752 nm处的发射截面分别为10.450×10^(-21) cm^(2)、8.737×10^(-21) cm^(2)和5.965×10^(-21) cm^(2),测得^(5)F_(4)和^(5)F_(5)能级的寿命分别为33.5μs和17.7μs。在640 nm LD泵浦激发下,经计算得到该晶体2031 nm处发射截面为5.375×10^(-21) cm^(2),2847 nm处发射截面为10.356×10^(-21)cm^(2),测得^(5)I_(7)和^(5)I_(6)能级的寿命分别为4.37 ms和1.85 ms。以上结果表明,多孔坩埚温梯法能够大大提高激光晶体稀土离子掺杂浓度筛选的效率,加快新型激光晶体材料的研发速度。

摘要： 基于非共价分子间相互作用的有机晶体由于其不可预测和通用的化学物理性质及应用而引起了人们的兴趣.本文综述了有机晶体在磁场、电场、光场和温度场调控下的生长情况,总结了结构变化对晶体材料电磁光性能等方面的影响,揭示了外场与晶体材料相互作用的机制.

摘要： 过渡金属轻元素化合物(TMLEs)由于具备高硬度,高熔点,优异电学、磁学、超导等性质受到广泛关注,是一类具有优异力学性质的功能性材料。优异力学性质与功能性的结合,使TMLEs成为极端环境下使用的特种材料。然而,高熔点导致TMLEs的制备往往需要高温高压(HPHT)极端实验条件。目前,已经有了大量HPHT制备TMLEs的报道,然而,多数都只关注产物的性质,对在HPHT下TMLEs的生长机制报道较少。因此,总结HPHT制备的TMLEs、分析TMLEs的晶体生长过程,对理解TMLEs的晶体生长机理、探究新型TMLEs的制备具有重要意义。结合本课题组研究经验及其他相关文献总结了HPHT方法制备的过渡金属硼化物(TMBs)、碳化物(TMCs)和氮化物(TMNs)的晶体生长情况,分别从起始原料、温压条件、晶体形貌等方面分析了TMLEs的生长机制。总结如下:通过原料配比和温度控制是制备TMBs单一相的关键;提出硼亚结构单元是使TMBs形成台阶式生长模式的本质因素;碳源和氮源的选择决定了TMCs和TMNs的生长机制。同时提出,缺少利用HPHT制备TMLEs毫米级单晶的报道,限制了TMLEs部分本征的性质探究;并且,新型高轻元素含量的TMLEs结构依然有待开发。随着人类对材料的要求越来越苛刻,以及TMLEs的不断发展,TMLEs将在未来特种材料领域具有不可替代的地位。

摘要： 大尺寸低缺陷碳化硅(SiC)单晶体是功率器件和射频(RF)器件的重要基础材料,物理气相传输(physical vapor transport,PVT)法是目前生长大尺寸SiC单晶体的主要方法。获得大尺寸高品质晶体的核心是通过调节组分、温度、压力实现气相组分在晶体生长界面均匀定向结晶,同时尽可能减小晶体的热应力。本文对电阻加热式8英寸(1英寸=2.54 cm)碳化硅大尺寸晶体生长系统展开热场设计研究。首先建立描述碳化硅原料受热分解热质输运及其多孔结构演变、系统热输运的物理和数学模型,进而使用数值模拟方法研究加热器位置、加热器功率和辐射孔径对温度分布的影响及其规律,并优化热场结构。数值模拟结果显示,通过优化散热孔形状、保温棉的结构等设计参数,电阻加热式大尺寸晶体生长系统在晶锭厚度变化、多孔介质原料消耗的情况下均能达到较低的晶体横向温度梯度和较高的纵向温度梯度。

摘要： 石盐晶体生长过程中捕获流体包裹体,利用冷冻测温法得到的均一温度信息与古水温存在良好的相关性。在部分地区,利用包裹体最大均一温度评价古气候时,温度数据与孢粉学反映的气候特征存在冲突,不同晶形的石盐沉积特征,及其晶体条纹内包裹体温度代表的地质含义需进一步探讨。笔者在分析经典测温数据的基础上,观察常温蒸发实验中漏斗晶和人字晶的形成及生长过程,分析了不同温度段均一温度与气温、水温之间的关系。结合现代气象记录数据,分析了最大均一温度评价气候时存在的局限性。研究认为:漏斗晶晶核形成与卤水表面,包裹体温度受温度和气压共同影响,漏斗晶在卤水底部绕核生长,漏斗晶外围包裹体温度对应水底温度,沉入水下后漏斗晶生长缓慢,包裹体最大温度可能代表年度最高温度,以此为指标评价气候得出的结论过于炎热;人字晶是多个漏斗晶之间的桥接部分,大部分形成于卤水蒸发将近结束之时,人字形条纹内包裹体温度受气温和地表温度共同影响,地表温度远大于气温是造成包裹体最高温度过高的主要原因。

摘要： 以Cu(NO_(3))_(2)·3H_(2)O、Ni(NO_(3))_(2)·6H_(2)O和Al(NO_(3))_(3)·9H_(2)O为原材料,Na_(2)CO_(3)-NaHCO_(3)为缓冲溶液,Na_(2)CO_(3)为沉淀剂,采用水热法制备了优质的CuNiLDH.研究结果表明:当水热反应温度为180°C、反应时间为120 h时制得的CuNiLDH晶体最优.用X-射线衍射(XRD)、透射电镜(TEM)、N_(2)比表面吸附、元素分析和热失重分析对制备的样品进行了表征.计算得出CuNiLDH晶胞参数a=0.304 nm,c=2.402 nm,h=0.324 nm.推导出CuNiLDH的化学式为Cu_(1.3)Ni_(2.2)Al(OH)_(8)CO_(3)·4H_(2)O.讨论了缓冲对在CuNiLDH晶体生长过程中的作用.

摘要： 以Pb_(2)P_(2)O_(7)为助熔剂,采用高温溶液法自发成核生长了Yb:YPO_(4)正磷酸盐晶体。对其晶体结构和连续激光测试进行了详细测量和研究。在二极管泵浦下的紧凑平凹谐振器中,Yb:YPO_(4)晶体实现了连续激光效果,在1010 nm左右,输出耦合透射率为5%时,产生的最大连续波输出功率为0.36 W,泵浦功率为2.19 W,光-光和斜率效率分别为21.5%和21.8%。

摘要： 在人工晶体生长技术中,导模法晶体生长技术具有"近净型"生长、材料利用率高、生长速度快以及易于实现多片晶体同步生长等优点,在晶体生长领域应用广泛,已被用于工业化生产硅、锗晶体和蓝宝石晶体等.介绍了导模法晶体生长技术国内外的研究现状,包括材料特性、生长工艺、应用领域、现存问题以及解决途径等,同时展示了同济大学在导模法生长蓝宝石多片、圆管、大尺寸板材等方面的研究成果,并展望了导模法晶体生长技术未来的发展方向以及在其他晶体材料生长方面的应用.

摘要： 有机半导体单晶由于具有内部长程有序的分子排列结构、缺陷及晶界少等优点,表现出优异的光电性能,是实现有机半导体器件实用化的一种重要材料。目前,研究者们已经发展出多种可应用于有机单晶的生长方法,其中,微距升华法是一种可以在大气环境下采用蒸镀的方式制备有机微/纳单晶的方法。然而,当将这种方法应用于C8-BTBT时发现,由于分子的熔点较低,蒸镀得到的是分子直接从液态凝固为无定形/多晶的结构。在本工作中,通过使用溶剂蒸汽退火的方式对其进行后处理,成功地将这种无定形/多晶结构转化为分立的单晶。为了表征所得到的晶体形貌和结构,分别使用光学显微镜、X射线衍射和原子力显微镜等仪器对其进行了表征,发现所制备的晶体结构具备单晶的典型特征。

摘要： 碳酸钙占地壳组成的4％,在全球碳循环、古气候重建、海洋酸化及生物矿化中至关重要.现已发现的三种无水碳酸钙同质多象体为方解石、文石和球霰石.方解石和文石的形成过程是全球碳循环等重要地球化学过程的关键环节.采用液相原子力显微镜(in-situ AFM)、场发射扫描电镜(SEM)等方法，研究了方解石(104)和文石(110)晶面在饱和碳酸钙溶液中的生长特征，旨在查明自然界广泛存在的两种碳酸钙同质多象矿物表面异相成核生长特征的异同。在饱和指数(Sn 0.50一2.09范围的实验结果表明，(1)方解石(104)面仅能生长出方解石，而文石(110)面生长出少量阵列排列的菱面体状方解石和大量的板柱状文石;(2)方解石(104)面主要为螺旋生长方式，而文石(110)面主要以颗粒定向附着方式生长为板柱状。该研究结果阐明了碳酸钙同质多象矿物晶体生长的结构决定反应性“构一效”关系，可为地质历史时期中方解石海与文石海的交替出现的成因解释提供重要的晶体生长证据。

摘要： 自十八世纪中叶发现布拉维法则以来,矿物晶体的内部结构与其宏观形态的关系广受关注,但利用晶体的内部结构来预测其生长形态仍属当今矿物学中具有挑战性的难题.本研究报道了典型半导体矿物黄铁矿晶体的电学各向异性与其宏观生长形态的联系.结果表明:(1)本征黄铁矿体相传导具有仅存在空穴传导的p型半导体特征;(2)黄铁矿体相传导过程中沿不同晶体学取向的电导率(μ[110]＞μ[111]＞μ[210]＞μ[100])与相应晶面在生长平衡形态中出现的概率呈负相关关系.因为更快的电导率更有利于相应晶面上发生电子转移,进而加速该晶面的生长,从而使得电导率更高的晶体学方向对应的晶面最终保留下来的概率更低.

摘要： 首次开发了熔体流动不稳定与长晶界面耦合的数值模型,长晶界面温度脉动，幅值2.5K，并引起长晶速度以及V/G值的脉动,长晶界面温度具有明显的三维特征，而长晶界面的形状周向对称，具有二维特征，晶体生长过程中，界面生长速率脉动将导致杂质分凝和晶体缺陷。

摘要： 通过设置特殊的拼接缝晶界，从源头上控制了位错、亚晶界的形成，相应太阳电池效率高达20.13%,晶体生长过程中会产生孪晶，这些孪晶不会影响晶体质量，但是会一定程度上影响碱制绒效果。

摘要： 本文阐述了非单晶硅材料的生长与缺陷控制及其对电池及组件光衰和氢化，通过发展新的位错处氢捕陷技术，最大化加氢量,然后控制或移除多余的氢来制备非单晶硅材料。

摘要： 本文阐述了非单晶硅材料的生长与缺陷控制及其对电池及组件光衰和氢化，通过发展新的位错处氢捕陷技术，最大化加氢量,然后控制或移除多余的氢来制备非单晶硅材料。

摘要： 本文阐述了非单晶硅材料的生长与缺陷控制及其对电池及组件光衰和氢化，通过发展新的位错处氢捕陷技术，最大化加氢量,然后控制或移除多余的氢来制备非单晶硅材料。

摘要： 本文阐述了非单晶硅材料的生长与缺陷控制及其对电池及组件光衰和氢化，通过发展新的位错处氢捕陷技术，最大化加氢量,然后控制或移除多余的氢来制备非单晶硅材料。

摘要： 本文阐述了非单晶硅材料的生长与缺陷控制及其对电池及组件光衰和氢化，通过发展新的位错处氢捕陷技术，最大化加氢量,然后控制或移除多余的氢来制备非单晶硅材料。

摘要： 本文阐述了非单晶硅材料的生长与缺陷控制及其对电池及组件光衰和氢化，通过发展新的位错处氢捕陷技术，最大化加氢量,然后控制或移除多余的氢来制备非单晶硅材料。

摘要： 本发明公开一种基于VGF法晶体生长用石英封帽、晶体生长装置以及晶体生长工艺；所述石英封帽与石英管配合使用以实现石英管的密封，石英管内密封有晶体生长用坩埚，坩埚内盛装有晶体生长用原材料，所述原材料与石英封帽之间设置有自由空间；石英管具有开口；所述石英封帽包括盖住石英管的开口的盖体；其特征在于，所述石英封帽具有温控部，所述温控部凸出所述盖体向上，所述温控部具有通向所述石英管的内腔。通过对VGF法晶体生长用的石英封帽、晶体生长装置以及加热工艺的配合改进，能够比较容易的对自由空间的蒸气压进行控制；让自由空间的蒸气压始终处于稳定的状态，从而得到均匀掺杂的单晶体。

摘要： 本发明公开了一种二价金属离子掺杂的β‑Ga2O3晶体的助熔剂体系及基于该助熔剂体系的晶体生长方法。本发明采用铋氧化物‑碱金属氟化物体系为Ni2+、Cu2+、Zn2+等二价离子掺杂β‑Ga2O3晶体生长的助熔剂，体系中铋氧化物和碱金属氟化物的摩尔比为(0.8～0.75)：(0～0.1)。本发明采用铋氧化物‑碱金属氟化物体系为助溶体系，该体系能够在900～1280°C下完全熔融原料中的Ga2O3和金属氧化物，在本发明的工艺条件下，最终能够生长出晶体尺寸可控、成分均一的高质量的Ni2+、Cu2+、Zn2+等二价金属离子掺杂的β‑Ga2O3晶体。

摘要： 本发明公开了一种锑化铟晶体生长方法及晶体生长炉，其可降低锑化铟晶体应力，该方法基于晶体生长炉实现，晶体生长炉包括炉体、设置于炉体内的坩埚、位于坩埚上方的热屏，坩埚内盛装有锑化铟多晶原料，热屏内部设置有电磁感应加热线圈，电磁感应加热线圈套装于锑化铟晶体的外周且与锑化铟晶体的局部间隔对应；使用晶体生长炉并基于切克劳斯基法进行锑化铟晶体生长，锑化铟晶体生长时依次穿过热屏的屏口、电磁感应加热线圈，通过电磁感应加热线圈对锑化铟晶体进行周期性加热。

摘要： 本发明涉及碳化硅领域，公开了一种碳化硅晶体生长检测装置、方法及碳化硅晶体生长炉，所述碳化硅晶体生长检测装置采用兆声发生器产生第一兆声振动信号，利用所述传声棒将所述第一兆声振动信号传送至坩埚盖，进而传送至生长中的碳化硅晶体，使得生长中的碳化硅晶体发生振动，利用激光震动监测器对坩埚盖的振动信号进行检测，就可以获得第二兆声振动信号；根据所述第一兆声振动信号和第二兆声振动信号就可以对碳化硅晶体生长的厚度和质量进行检测。本发明不需要打开碳化硅晶体生长炉即可以对晶体生长的厚度和质量进行检测，当发现问题，可以及时中断生长过程或通过调整生长工艺参数来改善后续的晶体生长质量，避免材料和能源的浪费。

摘要： 本发明公开了一种β‑Ga2O3晶体生长的助熔剂及基于该类助熔剂的晶体生长方法。本发明以B2O3‑碱金属氧化物为主，辅以少量钼的氧化物如MoO3、钼酸盐如K2Mo2O7、Na2Mo2O7等，作为β‑Ga2O3晶体生长的助熔剂体系，其摩尔比为0.8～1.5：0.8～2.5：0～0.3。本发明提出的助熔剂体系，不含高温助熔剂中常用的氧化铅、氟化铅等有毒、有害成份，晶体生长温度区间为950‑1080°C，有效的降低了晶体的生长温度，溶剂粘度小、组分挥发少，高温溶液清澈透明，便于实时控制晶体生长过程，所获得的晶体质量较好，无包裹现象，易于获得高质量的β‑Ga2O3晶体。

摘要： 本申请公开了一种晶体生长气泡消除装置及消除晶体生长气泡的方法，属于晶体生长技术领域。一种晶体生长气泡消除装置，包括晶体生长槽、载晶架、电机、连接轴和旋转式扇叶；所述载晶架在晶体生长槽内；所述电机在晶体生长槽外；所述载晶架具有空心轴；所述连接轴穿过空心轴；所述连接轴和旋转式扇叶铰接；所述电机通过连接轴驱动旋转式扇叶旋转。本发明在不影响溶液稳定性的情况下达到消除载晶架表面气泡的目的，节省晶体生长前的准备时间，有效提高晶体生长的成功率。

摘要： 一种全向多段加热控制的碲锌镉晶体生长炉及晶体生长方法，包括晶体生长炉炉体、背景加热单元、不锈钢炉、生长坩埚、多段全向加热装置、支撑装置及温度控制器；晶体生长炉设置有夹层，夹层中沿竖直方向装有多个背景加热单元；在不锈钢炉的内腔放置供晶体生长的生长坩埚，该生长坩埚放置于支撑装置上并能够随支撑装置一起沿竖直方向运动；在不锈钢炉内腔壁位于晶体结晶位置处设置有呈水平环状的多段全向加热装置，多段全向加热装置实现碲锌镉晶体生长过程中固液界面全向温度均匀的精确控制，使得晶体生长单晶率得到提升。本发明采用分段全向加热装置，能够提供均匀的全向温场，提高了晶体生长过程中的温度稳定性，为制备大单晶提供了技术保障。

摘要： 本发明公开了一种碳化硅晶体生长装置及碳化硅晶体生长方法，该碳化硅晶体生长装置包括壳体、石墨坩埚、籽晶组件和加热件。壳体限定出容纳腔，石墨坩埚设在容纳腔内，石墨坩埚用于容纳助溶剂溶液，籽晶组件沿竖直方向可升降配合在壳体上，籽晶组件的一端伸入石墨坩埚内，籽晶组件用于承载生长的碳化硅晶体，加热件位于石墨坩埚的径向外侧：加热件和石墨坩埚中的至少一个沿竖直方向可升降。该碳化硅晶体生长装置，在生长过程中能够维持助溶剂溶液的液面相对于加热件的位置不变，维持助溶剂液面下方的温度梯度恒定，从而增加结晶的稳定性和一致性。

摘要： 一种双层坩埚：底部设晶体淘汰结构的坩埚内层置于坩埚外层内；位于外层顶端的外层封头；封头上设与抽气系统相连的直管；直管与坩埚外层和内层相通；封头与坩埚外层顶端熔封以使坩埚外层完全包纳坩埚内层；其氟硼酸铯晶体生长步骤：将晶体生长原料装内层中；将内层置外层之中；将封头与外层熔封；通过直管抽真空，抽真空条件下将直管熔封；或抽真空度后再通过直管向坩埚外层和内层充惰性气体，在惰性氛围下将外层直管熔封，以使坩埚外层完全密闭包纳坩埚内层；熔封后的双层坩埚置入坩埚下降生长炉中，通过坩埚下降法进行氟硼酸铯晶体生长；本该双层坩埚综合了石英坩埚、惰性金属和碳基坩埚优点并克服了其缺点，从而高效地用于氟硼酸铯晶体生长。

摘要： 本实用新型提供了一种碳化硅晶体生长用坩埚及碳化硅晶体生长装置，该碳化硅晶体生长用坩埚包括：坩埚本体，包括具有开口的容纳腔；所述坩埚本体呈上大下小的圆台状，并且所述坩埚本体的外侧壁与所述坩埚本体底部所在水平面的夹角α为75～80°；坩埚盖，盖设在所述坩埚本体的开口处。该碳化硅晶体生长用坩埚外形呈上大下小的圆台状，相对于直立结构坩埚其能够改变坩埚本体内部晶体生长的温度场，有利于生长形状平整的大尺寸高质量碳化硅晶锭，同时更加节约碳化硅晶体生长原料。