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2004年 第33卷 第1期
刊出日期：2004-02-15

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LICVD法纳米硅制备过程中的成核及生长

尹衍升;刘英才;李静

2004, 33(1):  1-5. 

摘要 ( 20 )   PDF (291KB) ( 62 )  

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自行设计制备了激光诱导化学气相沉积法(LICVD)纳米制粉装置,利用该装置制备的纳米硅粉其粒度波动在30～60nm之间.通过对不同反应气体流量条件下的激光能量阈值研究表明,随反应气体流量的增加,所需激光能量阈值大致成线性增加.利用透射电镜和高分辨电镜对其形貌进行了表征,并对其成核与生长进行了分析,在成核长大初期,晶核周围的Si原子浓度较高,纳米硅晶应以层状长大方式为主.当纳米晶中有螺型位错等晶体缺陷形成时,会为Si原子的"落座"提供生长所需的台阶源,晶粒将以螺旋状生长方式长大.在长大过程中,纳米晶会发生跳跃式长大现象.以跳跃方式长大的晶粒通常在两晶粒的结合面处伴有晶体缺陷发生或亚晶界产生.较低的反应气体流速条件下,纳米硅的择优生长方向为<112>晶向;而在较高的反应气体流速条件下其择优生长方向变为<111>晶向.

室温半导体核辐射探测器新材料及其器件研究

朱世富;赵北君;王瑞林;高德友;韦永林

2004, 33(1):  6-12. 

摘要 ( 33 )   PDF (352KB) ( 38 )  

相关文章 | 计量指标

本文论述了室温半导体核辐射探测器新材料及其探测器的研究发展过程和最新动态,分别介绍了几种主要室温半导体核辐射探测器新材料晶体的组成、结构、性能及其探测器的制备技术,主要应用情况.结果表明:HgI2、CdZnTe和CdSe单晶体是性能优异的室温半导体核辐射探测器新材料,用其制作的探测器,可在室温下广泛用于环境监测、核医学、工业无损检测、安全检查、核武器突防、航空航天、天体物理和高能物理等领域.因此,近年来对大尺寸高质量HgI2、CdZnTe和CdSe单晶体及其室温核辐射探测器的研究,已成为高技术新材料领域的前沿研究课题.

基于电沉积过渡层沉积CVD金刚石薄膜的研究

卢文壮;左敦稳;王珉;黎向锋;徐锋

2004, 33(1):  13-17. 

摘要 ( 21 )   PDF (266KB) ( 41 )  

相关文章 | 计量指标

在硬质合金的Cu、Ni、Cr电沉积过渡层上采用热丝CVD法沉积出金刚石薄膜.利用SEM和Raman对金刚石薄膜进行了研究,对影响膜基结合强度的因素进行了分析,利用压痕法对金刚石薄膜与基体的结合强度进行了检验.结果表明,在Cr过渡层上沉积的金刚石薄膜的质量和膜基结合性能较好,优于在Cu、Ni过渡层上沉积的金刚石薄膜的质量和膜基结合性能.

超临界CO2GAS沉析HMX过程的颗粒形貌控制

蔡建国;邓修

2004, 33(1):  18-23. 

摘要 ( 30 )   PDF (345KB) ( 21 )  

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文章研究了超临界CO2GAS沉析HMX丙酮溶液过程的颗粒形貌控制.研究结果表明,GAS过程中不同的膨胀方式,可以得到不同的沉析颗粒大小和尺寸分布.当溶液持续膨胀时,得到多种粒度尺寸的颗粒,尺寸分布宽;当溶液从开始到5.0MPa,维持20s后再上升到10.0MPa分段膨胀时,得到平均粒度在3.1μm和9.5μm分段的颗粒尺寸和分布.快速膨胀溶液,可以在短时间内产生高过饱和度,根据吉普斯自由能理论,当溶液的过饱和度主要消耗在成核过程时,可以得到平均颗粒度为5. 2μm、粒度分布比较窄的HMX颗粒,降低溶液初始浓度,可得到更小的颗粒.溶液的初始浓度增加,在相同膨胀度的情况下,单位体积内新相颗粒密度增加,使颗粒增长比较明显.GAS过程中,温度对过饱和度的影响相对比较小,与传统的结晶过程一样,温度是影响晶形的主要因素,当操作温度超过50℃或增压膨胀、沉析结晶放热引起的局部温度过高时,都会产生α-HMX,适当搅拌可以防止局部过热以防止α-HMX产生.

Fe:LiNbO3单晶的坩埚下降法生长及其成分不均匀性研究

曾宪林;王金浩;夏海平;章践立;姚连增

2004, 33(1):  24-27. 

摘要 ( 22 )   PDF (192KB) ( 28 )  

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本文报道了用坩埚下降法生长Fe:LiNbO3晶体的新工艺.通过选择合适的原料配比、控制固液界面的温度梯度为20～40℃/cm及晶体生长速度0.8～1.5mm/h,生长出掺杂0.04mol;Fe2O3的无宏观缺陷LiNbO3单晶.XRD图谱和DTA曲线用来表征所得晶体,并且测定了从晶体下部到上部的紫外可见吸收光谱.结果表明:沿生长方向,晶胞参数a、c增大,熔点降低,晶体中的Fe2+浓度呈增加趋势,作者分析了造成成分不均匀分布的原因.

正钒酸钙晶体原料的合成与生长

谢勇平;林树坤;李黎婷;熊巍

2004, 33(1):  28-30. 

摘要 ( 34 )   PDF (125KB) ( 26 )  

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本文通过固相合成方法直接合成正钒酸钙晶体原料.并用红外光谱、X射线多晶粉末衍射对所合成的原料进行表征.结果表明,固相合成法可获得纯度较高的正钒酸钙晶体原料.使用该方法合成的原料采用Czochralski高温提拉法生长出φ20mm×25mm的Ca3(VO4)2单晶.

温梯法生长CaF2晶体中包裹物的研究

董永军;周国清;苏良碧;杨卫桥;徐军

2004, 33(1):  31-34. 

摘要 ( 32 )   PDF (326KB) ( 37 )  

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本文对温度梯度法生长的氟化钙(CaF2)晶体中的包裹物进行了研究,用光学显微镜和SEM观察了包裹物的形貌,对晶体中的包裹物和透明部分作了微区EDX成分分析,对包裹物所含的杂质进行了解释,提出了减小或消除包裹物的措施.分析结果表明:包裹物的主要成分是碳和氧,碳来源于石墨坩埚和石墨发热体,而杂质氧则来源于原料中的含氧化合物和生长过程气氛中氧的进入.

直流磁控溅射工艺对ZnO薄膜结构影响的研究

吕文中;贾小龙;何笑明

2004, 33(1):  35-39. 

摘要 ( 20 )   PDF (233KB) ( 30 )  

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ZnO是一种新型的Ⅱ-Ⅵ族直接带隙化合物材料,是一种很有潜力的短波长光电器件材料.当ZnO薄膜具有良好的c轴取向和晶格结构时,可得到优良的光电性能比如紫外光受激发射.本实验用XRD和SEM研究了工艺条件如基片温度、氩氧比及退火工艺对ZnO薄膜结构特性的影响.结果表明在基片温度250℃、氩氧比为1∶4的条件下,可得到结晶质量良好的ZnO薄膜;通过退火可以使薄膜应力得到驰豫,降低缺陷浓度,改善薄膜的结构特性.本实验采用直流磁控溅射的方法,最终在(100)硅衬底基片上制备出了高c轴取向、晶粒尺寸约70nm的ZnO薄膜.

Li3N在合成BN反应中的作用研究

牟其勇;徐晓伟;范慧俐;鲍俊萍;李玉萍;信春雨

2004, 33(1):  40-42. 

摘要 ( 19 )   PDF (142KB) ( 21 )  

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金属Li在500℃同N2反应得到的Li3N,对高温高压下hBN向cBN的转变,常压高温下B4C与NH4Cl的反应有催化作用;还可以在溶剂热方法中作为与BBr3反应生成hBN和cBN的氮源.本文分析了Li3N在上述三种反应中的作用机理, 并提出用极化模型解释Li3N在常压下的催化机制和在溶剂热方法中的反应机制的观点.

ZnS-CdS核壳纳米微晶的制备与光学特性

周建安;李冬梅;桑文斌

2004, 33(1):  43-47. 

摘要 ( 31 )   PDF (247KB) ( 22 )  

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采用微乳液法制备了核壳结构ZnS/CdS纳米微晶.以XRD、TEM表征其结构、粒度和形貌,UV、PL表征其光学性能.制得的纳米微晶近似呈球形,粒径4～5nm.研究了不同CdS壳层厚度的ZnS/CdS纳米微晶的光学性能,PL谱表明壳层CdS的修饰可减少ZnS的表面缺陷,表面态发射和非辐射跃迁减少,带边直接复合发光的几率增大,发光效率大大提高;在壳层CdS达到一定厚度时,PL谱却表现为CdS的特征发射,同时发现核心ZnS对壳层CdS的发光具有增强作用,提出了ZnS/CdS发光机理的能带模型.

KDP晶体激光损伤机理研究

王坤鹏;房昌水;张建秀;王圣来;孙洵;顾庆天;李义平

2004, 33(1):  48-51. 

摘要 ( 26 )   PDF (208KB) ( 27 )  

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大口径KDP晶体是唯一可用作激光约束核聚变(ICF)中Pockels盒和倍频器件的晶体材料,但是低的抗激光损伤阈值使其应用受到了限制.本文从电子-空穴对的产生及稳定机制、光伤实体的本质等方面总结了多年来人们对KDP晶体激光损伤机理的研究进展,尤其从多光子电离、碰撞电离、激光加热三个方面定性阐述了电子-空穴对的产生机制, 而电子-空位对的稳定机制是探讨光损伤的关键步骤.另外从晶体生长过程及后处理两个方面初步讨论了提高光伤阈值和光学均匀性的途径.

片状纳米氧化锌单晶的制备和表征

安黛宗;萧劲东;李东英;胡奎玲

2004, 33(1):  52-58. 

摘要 ( 32 )   PDF (385KB) ( 31 )  

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本文提供了一种应用二步法制备片状纳米氧化锌单晶的实验方法--首先,以尿素为沉淀剂宿主,以氯化锌、碱式碳酸锌为原料,应用均匀沉淀法获得纳米氧化锌的片状纳米级前驱物;然后通过控温热分解前驱物制备出片状纳米氧化锌单晶.用扫描电镜观测了制备的ZnO单晶的形貌,并通过红外光谱对其进行了表征;讨论了溶液中生成纳米氧化锌的前驱物的热力学趋势,并对氧化锌制备过程进行了结晶动力学分析.结果表明:实验制备的氧化锌均为无色透明的片状单晶,结晶形貌为正六边形、五边形、矩形以及其它不规则形状,单晶直径在3～30μm之间,厚30～60nm;影响纳米氧化锌单晶制备的主要因素是反应物料配比、沉淀剂宿主尿素的浓度(1∶6)以及反应温度(70～85℃).此外,乙醇的含量对片状纳米ZnO前驱物的形貌影响很大,过高(＞40;)或过低(＜10;)的乙醇含量都不利于形成片状纳米氧化锌单晶的前驱物.

CMTD晶体的螺位错生长机理

王坤鹏;张建秀;孙大亮;于文涛;郭士义;耿延玲

2004, 33(1):  59-62. 

摘要 ( 14 )   PDF (219KB) ( 19 )  

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用原子力显微镜在有机非线性光学晶体CdHg(SCN)4(H6C2OS)2(CMTD)的(001)面上观察到了许多奇特的心形螺旋生长丘,这种心形线不同于由反向双螺位错发展而成的瑞德环(Frank-Read).我们认为这种心形螺旋生长丘的相邻层交替生长除了与21螺旋轴有关外,还与在台阶源附近形成的结构畴有关.在由心形缺口推展出去的直线"划痕"两侧的台阶流上观察到的相互垂直分布的二维核,使我们认为直线"划痕"可能是90°的结构畴.实验结果说明晶体的结构及台阶源附近的分子键合方向及强度使不同晶体的生长具有独特的规律性.

KDP晶体生长过程中溶液稳定性的研究

李云南;房昌水;顾庆天;孙洵;王圣来;李义平;王坤鹏;王波

2004, 33(1):  63-66. 

摘要 ( 20 )   PDF (170KB) ( 28 )  

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在KDP晶体生长过程中,溶液的稳定性对KDP晶体的光学质量影响较大.溶液的稳定性是多种因素共同作用的结果.本文主要研究了过饱和KDP溶液中晶胚的分布情况、降温过程中晶体生长驱动力与降温速度之间的关系,并分析了KDP晶体实际生长过程中影响溶液稳定性的主要因素.我们认为,通过改善KDP晶体生长过程中溶液的稳定性,并与其它措施和技术相结合,是提高KDP晶体光学质量的有效途径.

Eu2+,Dy3+共激活铝酸锶发光材料长余辉发光机理探讨

张玉军;尹衍升

2004, 33(1):  67-70. 

摘要 ( 25 )   PDF (164KB) ( 25 )  

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文章探讨了Eu2+,Dy3+共激活铝酸锶发光材料长余辉发光机理.认为在Eu2+激活的铝酸锶发光材料中,被激发的电子与空穴的重新结合产生了发光(荧光)现象;在热扰动作用下陷入到陷阱中的电子和空穴的释放并重新结合过程是长余辉发光的根源;Dy3+掺杂到Eu2+激活的铝酸锶发光材料中创造了合适深度的电子陷阱与空穴陷阱,使得这种发光材料具有更强和更长的余辉发光.

点状籽晶法生长DKDP晶体的研究

孙玉平;常新安;臧和贵

2004, 33(1):  71-76. 

摘要 ( 32 )   PDF (378KB) ( 54 )  

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本文研究了影响溶液稳定性的因素,主要包括溶液的纯度、饱和点和过饱和度等,并对DKDP的点状籽晶法生长进行了初步研究.同时比较了不同生长速度生长的晶体质量.结果表明:经超细过滤的高纯度溶液稳定性有很大提高,而此时生长速度对晶体质量的影响不大.最后,获得了X、Y向生长速度达3.8mm/d的点状籽晶,生长出尺寸为44mm×44mm×48mm的高质量DKDP晶体,并对晶体生长的表面进行了微观观察,分析了DKDP晶体生长的微观机制.

CsI(Tl)闪烁晶体研究进展

郭亚军;杨春晖

2004, 33(1):  77-80. 

摘要 ( 63 )   PDF (180KB) ( 46 )  

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CsI(Tl)闪烁晶体光产额高于BGO晶体4倍多,辐照长度较NaI(Tl)晶体短,机械性能好,是一种优良实用的闪烁晶体材料.CsI(Tl)晶体的发光中心包括激活剂发光中心[Tl(Ⅰ)和Tl(Ⅱ)]和辐照诱导缺陷发光中心.CsI(Tl)晶体的发射谱峰值位于550nm,能与硅光二极管配合组成性能优良的探测器,广泛应用于核技术和高能物理等领域.目前主要采用坩埚下降法和连续加料法生长.本文综述了CsI(Tl)闪烁晶体的生长、缺陷、闪烁性能及其应用领域的研究与发展趋势.

氧化锌晶体的研究进展

宋词;杭寅;徐军

2004, 33(1):  81-87. 

摘要 ( 31 )   PDF (375KB) ( 28 )  

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基于ZnO的紫外激光器的实现掀起了对于传统的纤锌矿结构的半导体ZnO材料的新的研究热潮.ZnO以其优良的综合性能将成为下一代光电子材料,因此对ZnO单晶的研究有重要的理论和实践意义.目前生长ZnO的方法有助熔剂法、水热法、气相法和坩埚下降法等等,但所生长的ZnO单晶的尺寸和质量都有待于提高.

CaF2晶体的生长与光学性能

苏良碧;董永军;杨卫桥;周国清;周圣明;赵广军;徐军

2004, 33(1):  88-91. 

摘要 ( 37 )   PDF (279KB) ( 50 )  

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采用导向温度梯度法(TGT)生长CaF2晶体,建立了生长炉内的垂直温度梯度场.研究表明影响晶体质量及光学性能的主要因素包括坩埚材料、温度场、生长程序及原料纯度等.从大量的实验中总结出TGT法生长高质量CaF2晶体的生长条件如下:石墨坩埚;轴向梯度≤2℃/mm;生长降温速率1.5～2.5℃/h;冷却速率≤40℃/h.

ZnS晶体的化学气相沉积生长

杨曜源;李卫;张力强;蔡以超;王向阳;肖红涛;田鸿昌;东艳萍;方珍意;郝永亮

2004, 33(1):  92-95. 

摘要 ( 32 )   PDF (159KB) ( 49 )  

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本文报道了用化学气相沉积(CVD)法生长ZnS透明多晶体的实验结果,对生长的晶体的物理化学性能进行了测试,讨论了化学气相沉积工艺中影响ZnS晶体质量的因素.结果表明:选用固体硫作原料,用化学气相沉积方法,可以沉积出透明ZnS多晶体;它的透过性能极其优异,在6.2μm处无吸收峰,在中、长波红外透过率可达70;以上.

多层GaAlInP半导体发光材料的双晶衍射分析与拟合

王浩;Joachim F.Woitok;廖常俊;范广涵;刘颂豪;郑树文;李述体;郭志友;孙慧卿;陈贵楚;陈炼辉;吴文光;李华兵

2004, 33(1):  96-99. 

摘要 ( 38 )   PDF (140KB) ( 17 )  

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应用双晶衍射仪对MOCVD外延生长所得到的一个GaAlInP双异质结(DH)的单晶多层结构进行测试与分析.应用双晶衍射的动力学理论模拟此样品的摇摆曲线,并结合界面的融合、晶格崎变与缺陷的散射来解释测试结果.对衍射谱的展宽提供了合理的解释,比较肯定地确定了此样品的结构与晶体质量.涉及缺陷对衍射FWHM的展宽的解释与关于缺陷的半动力学衍射理论相比,简单明了,实用于实际的生产检测.并根据分析结论对晶体质量的改进提供技术方案,改进了晶体质量.

氨气浓度对碳纳米管生长影响的研究

王必本;张兵;郑坤;郝伟;王国菊;王波;朱满康;严辉

2004, 33(1):  100-104. 

摘要 ( 18 )   PDF (300KB) ( 25 )  

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利用等离子体增强化学气相沉积系统,用CH4、NH3和H2为反应气体,在沉积有100nm厚Ta过渡层和60nm厚NiFe催化剂层的Si衬底上制备了碳纳米管,并用扫描电子显微镜研究了它们的生长和结构.结果表明当氨气浓度为20;、40;和60;时,碳纳米管的平均长度分别为3.88μm、4.52μm和6.79μm,而其平均直径变化不大,均在240nm左右.最后,分析讨论了氨气浓度对碳纳米管生长和结构的影响.

在预涂陶瓷过渡层的多谱段ZnS衬底上沉积金刚石膜的探索研究

吕反修;高旭辉;郭会斌;陈广超;李成明;唐伟忠;佟玉梅;余怀之;程宏范;杨海

2004, 33(1):  105-108. 

摘要 ( 41 )   PDF (216KB) ( 34 )  

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本文采用真空电子束蒸镀技术在多谱段ZnS衬底上沉积了适合金刚石膜沉积的致密陶瓷过渡层,并利用微波等离子体CVD金刚石膜低温沉积技术进行了金刚石膜沉积研究.发现在陶瓷过渡层上的金刚石形核极其困难,其原因可能是陶瓷涂层在沉积过程中龟裂导致ZnS蒸汽扩散逸出干扰金刚石形核所致.本文采用诱导形核技术在过渡层/ZnS试样表面观察到极高密度(1010/cm2)的金刚石形核,并对金刚石/过渡层/ZnS试样的红外透过特性进行了评价.

多晶碘化汞厚膜的生长及其性质研究

潘美军;史伟民;雷平水;李莹;郭燕明

2004, 33(1):  109-113. 

摘要 ( 31 )   PDF (246KB) ( 28 )  

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采用热壁物理气相沉积法(hot-wall PVD)制备HgI2多晶厚膜,采用XRD、金相显微镜等手段对其进行表征,结果表明多晶HgI2厚膜呈定向(001)晶向生长且晶粒尺寸大小均匀.并分析讨论了不同温度对厚膜生长的影响.通过对其I-V特性的测试表明其具有高的电阻率(达1011Ω*cm)和较好的线性关系.

Nd:GdVO4晶体Raman光谱理论计算和实验测量

赵朋;李峰;夏海瑞

2004, 33(1):  114-117. 

摘要 ( 21 )   PDF (118KB) ( 35 )  

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根据商群对称性分析法对Nd:GdVO4(简称NGV)晶体的Raman光谱做了理论计算,测量了NGV不同配置下的Raman光谱.商群对称性分析法得到的结果与实验测量相符.

在石墨-Ni70Mn25Co5体系中金刚石生长的活化能与表面能的确定

邓小清;唐敬友;孟川民;赵敏光

2004, 33(1):  118-122. 

摘要 ( 38 )   PDF (196KB) ( 31 )  

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针对国内作为生产锯片级金刚石而普遍采用的石墨-Ni70Mn25Co5反应体系,研究了在一定的高温高压条件下金刚石的成核速率和生长速率.用石墨-金刚石转变的成核与生长动力学理论确定了在5.2GPa压力和1520K的温度下金刚石生长的活化能和表面能分别为3.77eV和0.005eV.比较表明,在石墨-Ni70Mn25Co5体系中金刚石生长的活化能和界面能的大小与国外报道的其它石墨-触媒体系的相关数据有相同的量级.进而评论了金刚石的合成机理.

高温闪烁晶体Ce:YAP的化学腐蚀形貌

李红军;赵广军;曾雄辉;钱振英;郭聚平;周圣明;徐军

2004, 33(1):  123-125. 

摘要 ( 22 )   PDF (250KB) ( 27 )  

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本文报导了Ce:YAP晶体位错蚀坑的腐蚀条件;同时报导了几个主要晶面的位错蚀坑形貌,(100)面呈扁豆形,(010)面呈菱形,(101)面呈椭圆形,这些形状与各自晶面的对称性一致.通过蚀坑形貌在晶体横截面内观察到了小面生长核心区和熔质尾迹等缺陷,并分析了其成因.

离子轰击对准直碳纳米管生长的影响

党纯;王必本

2004, 33(1):  126-129. 

摘要 ( 15 )   PDF (226KB) ( 19 )  

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利用负偏压增强热丝化学气相沉积系统,在辉光放电的情况下制备出准直碳纳米管,并用扫描电子显微镜研究了不同负偏压对准直碳纳米管生长的影响.结果表明随着负偏压的增大,准直碳纳米管的平均直径减小,平均长度增大.由于辉光放电的产生,在衬底表面附近形成阴极鞘层,以及在阴极鞘层内形成大量的离子和在衬底表面附近形成很强的电场导致了离子对衬底表面的强烈轰击.最后,分析和讨论了离子的轰击对准直碳纳米管生长的影响.

低温陈化法制备纳米氧化锆及其机理研究

王焕英;宋秀芹

2004, 33(1):  130-132. 

摘要 ( 24 )   PDF (141KB) ( 25 )  

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以ZrOCl2·8H2O和CO(NH2)2为原料,采用低温陈化法制得了纳米ZrO2,考察了不同反应条件,如反应物原始浓度、反应时间、不同反应物配比、表面活性剂等对产物粒径的影响,采用透射电镜、X射线衍射仪、粒度分布仪、红外光谱仪、差热分析仪对产品进行了表征,并得出结论:低温陈化法可以制得纳米级的ZrO2粒子,而且粒子分散性、均匀性较好,并对其机理进行了探讨.