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2003年 第32卷 第6期
刊出日期：2003-12-15

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KDP晶体中散射颗粒形成机理的研究

孙洵;顾庆天;王圣来;李毅平;王坤鹏;王波;李云南;许心光;房昌水

2003, 32(6):  541-545. 

摘要 ( 21 )   PDF (166KB) ( 31 )  

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本文在不同掺杂条件下,采用传统降温法生长了KDP晶体,利用超显微和透射电镜对KDP晶体中的散射颗粒进行了观察,在此基础上对其进行了分类.实验结果表明,不同种类散射颗粒的形成源于溶液中杂质与晶体化学键作用力的不同,造成这一结果的根本原因与KDP晶体的结构特性密切相关.

Bridgman法晶体生长的瞬态数值模拟

张海斌;陈文斌;沈定中;任国浩

2003, 32(6):  546-549. 

摘要 ( 28 )   PDF (120KB) ( 34 )  

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采用变形有限元法对坩埚下降法晶体生长过程进行了瞬态数值模拟.对随下降距离生长位置、生长速度、界面位置处的法线方向温度梯度和凹度的变化进行了分析说明,将生长过程划分为三个阶段.结果表明在整个生长过程中,晶体生长条件一直处于变化之中,因而晶体的质量也在整块晶体中呈现一定的波动性.

MgZnO/ZnO异质结构的发光性质研究

吴春霞;吕有明;李炳辉;赵东旭;刘益春;申德振;张吉英;范希武

2003, 32(6):  550-554. 

摘要 ( 26 )   PDF (173KB) ( 29 )  

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本文利用等离子体辅助分子束外延(P-MBE)技术在蓝宝石 (Al2O3) 衬底上生长了Mg0.12Zn0.88O(100nm)/ZnO (20nm) /Mg0.12Zn0.88O (40nm) 异质结构,测得样品的X射线衍射谱表明,在34.56°的位置出现很强的(002)方向衍射峰,其半高宽度为0.20°,比Mg0.12Zn0.88O合金薄膜的半高宽度0.15°明显展宽.通过光致发光谱研究了MgZnO/ZnO/MgZnO异质结构的光学性质,室温下测得在370nm(3.35eV)位置有很强的紫外发光,而在348nm (3.56eV)的位置处有一个较弱的发光,这两个峰分别被归结于来自ZnO层和MgZnO盖层的发光.室温下的吸收光谱中,在上述两个峰的位置附近分别存在很明显的吸收,指示了带边吸收来自于MgZnO和ZnO两种材料.通过变温发光谱研究了异质结构中载流子弛豫、复合的规律.随着温度增加,来自于ZnO层和MgZnO层的发光强度比增加,这归结为MgZnO/ZnO异质结构存在界面势垒所致.

碲锌镉垂直布里奇曼法晶体生长过程固液界面的演化

刘俊成;姚光平;崔红卫;董抒华

2003, 32(6):  555-562. 

摘要 ( 46 )   PDF (286KB) ( 69 )  

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计算模拟了半导体材料碲锌镉垂直布里奇曼法单晶体生长过程,以等温线图展示了固液界面形状的演化,分析了温度梯度和坩埚移动速率对固液界面形状以及晶体内组分偏析的影响.计算结果表明在凝固的初始段,固液界面的凹陷深度较大,随后有较大幅度的减小.整个凝固过程中固液界面的凹陷深度值有一定的波动性.提高温度梯度、降低坩埚移动速率均能有效地减小固液界面的凹陷,改善晶体的径向组分偏析.

纳微米复合HAp-ZrO2生物复合材料的制备与微观结构研究

李爱民;孙康宁;尹衍升;卢志华;毕见强

2003, 32(6):  563-568. 

摘要 ( 27 )   PDF (298KB) ( 22 )  

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本文主要对纳米氧化锆与羟基磷灰石(HAp)复合制备纳微米复合HAp-ZrO2复合材料的制备工艺及微观结构进行了初步研究.用XRD分析了原料及复合材料的相组成,用IR研究了HAp粉体的结构,发现所制备HAp纯度高,羟基稳定存在.用TEM观察了HAp粉体以及HAp与ZrO2复合粉体的形貌与颗粒大小,发现HAp粉体呈颗粒状,粒径在60～70nm,这表明用化学沉淀法可制备出纳米级的HAp粒子,但在后续过程中往往发生团聚而达到微米级;纳米ZrO2粒子加入后在HAp基体中分散均匀.SEM观察发现,纳米ZrO2粒子的加入可以起到抑制羟基磷灰石晶粒长大、改善材料微观结构的作用.

电气石表面TiO2微孔空心球簇的制备及光催化活性研究

冯艳文;梁金生;梁广川;丁燕;王静;金宗哲

2003, 32(6):  569-573. 

摘要 ( 29 )   PDF (250KB) ( 22 )  

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用溶胶-凝胶技术在紫铜表面制备含电气石矿物粉末的TiO2复合薄膜,研究薄膜的制备方法、显微结构及其光催化活性.用SEM技术研究电气石-TiO2复合薄膜的微观结构和电气石表面TiO2的显微结构,测量了TiO2空心球直径、TiO2空心球簇大小,同时用电子探针对电气石-TiO2复合薄膜中的TiO2空心球簇表面及球簇周围TiO2膜进行了成分分析;并用电气石/TiO2复合薄膜光催化降解甲基橙水溶液,研究电气石对TiO2薄膜光催化活性的影响.结果发现,紫铜表面上电气石微粒均匀分布在TiO2薄膜中,且在电气石微粒表面可形成TiO2微孔空心球和微孔空心半球构成的微孔空心球簇,空心球和空心半球的平均粒径为2μm;经紫外线照射180min后,与不含电气石的TiO2薄膜相比,含电气石0.5;的TiO2复合薄膜对甲基橙的光催化降解率可提高31.9;,电气石可以明显提高TiO2薄膜的光催化活性.

AlInGaN合金的发光机制研究

董逊;黄劲松;黎大兵;刘祥林;徐仲英;王占国

2003, 32(6):  574-578. 

摘要 ( 19 )   PDF (164KB) ( 20 )  

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用变温光致发光谱和时间分辨光谱研究了AlInGaN合金的发光机制.实验结果表明,发光强度随时间并不是呈指数衰减关系,而可以用伸展指数哀减函数来描述,表明材料中存在明显的无序.形成这种无序的原因是In组分不均产生的微结构(如量子点).伸展指数衰减函数中弥散指数β不仅不随温度变化,在250K也不随辐射能量变化,表明载流子的弥散过程由局域态之间的跳跃所主导.进一步实验表明局域态在250K时仍然表现出零维特性.

等离子体增强分子束外延生长ZnO薄膜及光电特性的研究

梁红伟;吕有明;申德振;颜建锋;刘益春;李炳辉;赵东旭;张吉英;范希武

2003, 32(6):  579-584. 

摘要 ( 13 )   PDF (308KB) ( 43 )  

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利用等离子体辅助分子束外延设备(P-MBE)在蓝宝石(Al2O3)衬底上外延生长ZnO薄膜,研究了不同生长温度对结晶质量的影响.随着生长温度的升高,X射线摇摆曲线(XRC)半高宽从0.88°变窄至 0.29°,从原子力显微镜(AFM)图像中发现薄膜中晶粒从20nm左右增大至200nm,室温光致发光(PL)谱中显示了一个近带边的紫外光发射(UVE)和一个与深中心有关的可见光发射.随着生长温度升高,可见光发射逐渐变弱,薄膜的室温载流子浓度由1.06×1019/cm3减少到7.66×1016/cm3,表明在高温下生长的薄膜中锌氧化学计量比趋于平衡,高质量的ZnO薄膜被获得.通过测量变温光谱,证实所有样品在室温下PL谱中紫外发光都来自于自由激子发射;随着生长温度的变化UVE峰位蓝移与晶粒尺寸不同引起的量子限域效应相关.

NiMnCo粉末触媒合成金刚石特征的研究

郭宏;卢彩涛;经海;徐骏;杨必成;马自力;石力开

2003, 32(6):  585-590. 

摘要 ( 28 )   PDF (346KB) ( 29 )  

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本文采用扫描电子显微镜(SEM)、图象分析仪和金刚石性能测试仪分别对粉末状和片状NiMnCo触媒合成的金刚石形貌、(111)、(100)结晶面的微形貌、包裹体分布及其力学性能进行分析.研究结果表明:与片状触媒合成的金刚石相比,NiMnCo粉末触媒合成的金刚石呈典型的六-八面体,晶型完整率高;(111)、(100)结晶面完整无缺陷,透明度高、包裹体少且细小分散.因此,NiMnCo粉末触媒合成的金刚石具有较高的静压强度和热稳定性.

水平结晶法生长蓝宝石晶体的热交换研究

2003, 32(6):  591-600. 

摘要 ( 25 )   PDF (330KB) ( 34 )  

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本文通过综合处理结晶设备内部(含有晶体的容器里)和外部(设备的工作空间:加热件和热绝缘)的热交换问题,给出了对不同类型结晶设备热系统的计算研究.数学模型计算的结果与用水平定向结晶设备生长蓝宝石板的实验作了比较,描述了实验发现的温场突变现象,并就水平定向生长蓝宝石晶体分析了它产生的可能原因.给出了模型准确性和应用范围的结论.

温度梯度法生长氟化钙晶体

董永军;周国清;苏良碧;杨卫桥;徐军

2003, 32(6):  601-604. 

摘要 ( 57 )   PDF (136KB) ( 59 )  

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用温度梯度法成功生长了直径75mm、完整、透明的氟化钙晶体,对晶体进行了TG-DTA测试分析,确定了其熔点为1413.5℃,并测试了晶体从190nm的紫外波段到40000nm的红外波段的透过率,发现从中紫外波段到红外波段氟化钙晶体的透过率已经能满足各种应用的要求,但在远紫外波段和真空紫外波段(246nm以下)氟化钙晶体的透过率需要进一步提高.

计算机控制CVD金刚石生长系统的研究

朱胤;左敦稳;王珉;卢文状;宋胜利

2003, 32(6):  605-609. 

摘要 ( 48 )   PDF (184KB) ( 30 )  

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在CVD金刚石生长系统的基础上设计开发了计算机控制系统,对金刚石生长过程中各物理信号进行监测与控制,实现了无人值守下金刚石的生长.详细介绍了计算机控制的结构和软件实现方法.最后介绍了在计算机控制之下金刚石厚膜,纳米金刚石薄膜以及复合膜的生长.结果表明该系统运行稳定、可靠,控制效果明显优于人工控制,具有非常广泛的应用价值.

金刚石膜在Si(100)衬底上的选择沉积

常开朋;程文娟;江锦春;张阳;朱鹤孙;沈德忠

2003, 32(6):  610-612. 

摘要 ( 19 )   PDF (197KB) ( 32 )  

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采用自行设计的微波等离子体化学气相沉积系统,利用铜网作为模板实现了在Si(100)衬底上金刚石膜的选择沉积.用场发射扫描电子显微镜(SEM)、Raman散射谱对样品进行了表征与分析.并与同样生长条件下未采用模板时得到的金刚石样品进行了比较.结果发现,采用模板后,金刚石膜的成核密度和质量都得到很大提高.

气体介质对电弧离子镀沉积类金刚石膜的影响

邹友生;汪伟;宋贵宏;汪爱英;孙超;黄荣芳;闻立时

2003, 32(6):  613-617. 

摘要 ( 23 )   PDF (186KB) ( 27 )  

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采用电弧离子镀方法,在Si(100)基底上分别在高纯Ar、高纯H2和C2H2的气氛下沉积类金刚石膜,利用激光Raman谱和X射线光电子能谱(XPS)对沉积膜的结构进行了分析.结果表明与在高纯H2和C2H2气氛下相比,在高纯Ar中沉积类金刚石膜Raman谱的ID/IG值最小,膜中sp3C含量最高为35.55;.纳米压痕仪测量结果表明不同气氛下沉积膜的硬度和弹性模量分别在16.7～34.8GPa和143.2～236.9GPa之间变化.在高纯Ar气氛下沉积膜的硬度和弹性模量最大分别为34.8GPa和236.9GPa.

15;Yb:YAlO3晶体的生长和光谱研究

曾雄辉;赵广军;何晓明;徐军

2003, 32(6):  618-621. 

摘要 ( 28 )   PDF (152KB) ( 28 )  

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本文采用中频感应提拉法成功生长了Yb掺杂浓度高达15;的YAlO3晶体,晶体尺寸约30mm×120mm,晶体质量较好.对生长的晶体沿垂直于b轴方向进行了切割,将样品分别在氢气和氧气中退火后进行了吸收和荧光测试.在氧气中退火后的样品具有较大的峰值吸收宽度,但同时也增加了基线的吸收系数.分析表明在940nm泵浦下,1011nm和1037nm将是实现激光输出的候选波长.

水热合成金红石型TiO2纳米晶及形成机理

王新;贾振斌;魏雨;王延吉

2003, 32(6):  622-625. 

摘要 ( 20 )   PDF (161KB) ( 30 )  

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以TiCl4为原料加水配制成0.5～2.0mol/L的TiOCl2溶液,在反应温度为120～180℃时可获得纳米级针形(轴比4～5)及球形8～10nm的金红石粒子.研究了升温速率、搅拌等对金红石型TiO2纳米晶的粒径及形貌的影响.使用TEM及XRD对产物粒子进行了表征,并初步探讨了金红石纳米晶的形成机理.结果表明:对于一定浓度的TiOCl2溶液,当反应温度高于140℃时,可生成纯相金红石型TiO2纳米晶粒,搅拌和提高升温速率有利于生成纳米球形颗粒.

近化学计量比铌酸锂晶体的研究进展

徐家跃;陆宝亮;夏宗仁

2003, 32(6):  626-630. 

摘要 ( 34 )   PDF (193KB) ( 35 )  

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本文总结了近化学计量比铌酸锂晶体的不同生长方法及它们各自的特色,分析了锂铌摩尔比对晶体性能的影响及Li含量的各种表征方法.通过比较看出,采用K2O助熔剂生长近化学计量比铌酸锂晶体是一种较为实用的途径.基于此,我们采用K2O助熔剂提拉法和助熔剂-坩埚下降法生长了近化学计量比铌酸锂晶体,所得晶体的最大尺寸分别达到45mm×60mm和25mm×40mm.

KDP晶体中包裹体形成机制的探讨

刁立臣;黄炳荣

2003, 32(6):  631-635. 

摘要 ( 24 )   PDF (175KB) ( 26 )  

相关文章 | 计量指标

本文介绍了包裹体对KDP晶体质量的影响,并从两个方面探讨了KDP晶体生长过程中包裹体的形成机制.通过分析KDP晶体表面原子结构研究了不同杂质的吸附情况以及杂质对生长台阶的阻碍作用,通过分析晶体生长过程中流体动力学和质量输运条件的变化研究了旋转晶体的流体切应力和表面过饱和度,结果表明吸附杂质对生长台阶的阻碍和表面过饱和度的不均匀造成了生长台阶的弯曲和宏观台阶的形成,导致生长台阶形貌的不稳定是包裹体形成的重要原因.

Na3Sm2(BO3)3的晶体生长及热学和光谱性质

张国春;吴以成;傅佩珍;潘世烈;陈创天

2003, 32(6):  636-639. 

摘要 ( 18 )   PDF (147KB) ( 27 )  

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以Na2CO3-H3BO3为助溶剂,用顶部籽晶法生长了14mm×8mm×2mm的Na3Sm2(BO3)3晶体.差热分析(DTA)表明Na3Sm2(BO3)3非同成分熔融,熔点为1089.1℃.该晶体易溶于酸,在空气条件下能稳定存在,不易潮解.测量了室温下晶体在200～2500nm范围内的吸收光谱,并对跃迁能级进行了初步指认.

新型激光基质晶体BaY2F8结晶习性的探索

张守贵;阮永丰;李文润

2003, 32(6):  640-643. 

摘要 ( 26 )   PDF (129KB) ( 34 )  

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总结了BaY2F8晶体的结构和性质,利用提拉法实现了BaY2F8晶体的生长,并得到X光衍射和透过率验证.使用的温场梯度为:在r=0,z=0处的径向梯度约为0.26℃/mm,纵向梯度约为27.06℃/mm.为了提高晶体质量,需进一步改进温场,如加大径向梯度、减小纵向梯度,从而有利于熔液径向对流,并降低结晶和生长速度.

Na5[B2P3O13]晶体双晶结构的研究

李志华;傅佩珍;吴以成;陈创天

2003, 32(6):  644-647. 

摘要 ( 23 )   PDF (149KB) ( 30 )  

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采用泡生法和b向籽晶生长出尺寸为22mm×24mm×20mm的透明Na5[B2P3O13]晶体.晶体定向中发现(100)和(001)晶面的一级衍射出现双峰;正交偏光显微镜下观察晶体的(010)切片,看到清晰的明暗条纹;当一束激光正入射(010)切片时,产生衍射现象;用同步辐射白光X射线形貌术拍摄了(100)、(010)和(001)切片的Laue像,观察到了晶体的孪晶结构,再借助(010)切片的化学腐蚀研究,推出该晶体为规则的聚片双晶,其结合面为(001).

采用延时修正法实施QUICK格式模拟提拉单晶体的生长

宇慧平;隋允康;张峰翊;王学锋

2003, 32(6):  648-656. 

摘要 ( 28 )   PDF (318KB) ( 31 )  

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为了数值模拟提拉(又名Czochralski)法获得单晶体的生长过程,本文采用有限容积法离散控制方程,采用非均匀的交错网格避免不合理的振荡压力场,采用三阶精度QUICK (Quadratic Upwind Interpolation of Convective Kinematics)格式离散对流项,采用延时修正来实施QUICK格式获得满足主对角占优的代数方程组,采用SIMPLE(Semi-implicit Method for Pressure Linked Equations)算法耦合压力和速度场,给出了基于上述方法的方程、算法,并发展了程序,计算了Wheeler标准问题,计算结果与文献相当一致,同时本算法能模拟计算高葛拉晓夫数时的流动,显示出非均匀网格QUICK格式模拟晶体生长的优越性;另外本文将这一算法运用到单晶硅的数值模拟中,计算结果令人满意.

Nd∶NaY(WO4)2激光晶体生长

刘景和;葛建军;朱忠丽;王英伟;孙晶;李建立;关效贤

2003, 32(6):  657-660. 

摘要 ( 24 )   PDF (144KB) ( 46 )  

相关文章 | 计量指标

采用提拉法生长出了四方晶系白钨矿结构的Nd:NaY(WO4)2(简称Nd∶NYW)激光晶体,尺寸为20mm×30mm.通过TG-DTA差热分析得到晶体的熔点为1211℃,从XRD分析得到晶胞参数为a=b=0.5212nm ,c=1.1268nm ,晶胞体积V=0.3062nm3.讨论了Nd∶NYW晶体的生长工艺,给出了晶体生长的最佳工艺参数.通过比较Nd∶NaBi(WO4)2(简称Nd∶NBW)和Nd:NYW的XRD、红外光谱和拉曼光谱测试结果,认为二者结构基本相同,为四方晶系白钨矿结构、I(4)空间群.

纳米微结构材料多孔氧化铝膜的制备及应用

庞娟;阮永丰;黄伯贤

2003, 32(6):  661-665. 

摘要 ( 20 )   PDF (162KB) ( 31 )  

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本文简要地介绍了多孔氧化铝理论模型的发展历程,采用目前较为成熟的阳极氧化法制备有序多孔氧化铝薄膜.讨论了多孔氧化铝自身的物理性质,重点展示了如何充分利用多孔氧化铝作为模板制备纳米材料的美好前景,明确了今后的工作重点为开拓新的应用领域及对多孔氧化铝膜孔径大小及孔的形状进行有效控制.

LiNbO3晶体的坩埚下降法生长

王金浩;曾宪林;夏海平;陈红兵;章践立

2003, 32(6):  666-669. 

摘要 ( 44 )   PDF (141KB) ( 30 )  

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通过选择合适的原料配比(Li2O 48.6mol;,Nb2O5 51.4mol;),控制固液界面处的温度梯度为20～40℃/cm,晶体生长速度为0.6～1.5mm/h,采用密闭条件下的坩埚下降法工艺成功地生长出了具有良好光学均匀性的完整LiNbO3单晶.用X射线粉末衍射表征获得的LiNbO3晶相,讨论了若干工艺条件对晶体组分与质量的影响.测定了未密闭条件下生长的LiNbO3晶体不同部位样品的紫外可见光谱,发现其吸收边沿生长方向发生红移,并讨论了产生此现象的原因.