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用Czochralski方法生长KMgF_3晶体的研究 被引量：2
1
作者 张万松 徐孝镇 +2 位作者 孙为 周广刚 冯金波 《人工晶体学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第4期725-728,共4页
先把KF和MgF2以1∶1摩尔比混合后在Ar气体环境中650℃的恒温下烧结成KMgF3化合物。然后仍在Ar气体环境中用Czochralski方法生长了KMgF3∶Cr2+、KMgF3∶Eu2+、KMgF3∶Sm2+等无色、透明的优质单晶体。并分析了能够成功地生长优质氟化物晶... 先把KF和MgF2以1∶1摩尔比混合后在Ar气体环境中650℃的恒温下烧结成KMgF3化合物。然后仍在Ar气体环境中用Czochralski方法生长了KMgF3∶Cr2+、KMgF3∶Eu2+、KMgF3∶Sm2+等无色、透明的优质单晶体。并分析了能够成功地生长优质氟化物晶体的各个关键环节。 展开更多
关键词 czochralski方法 KMgF3晶体 Ar气体环境
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CZ法制备单晶硅相变界面形状演变及控制研究 被引量：5
2
作者 姜雷 刘丁 +1 位作者 赵跃 焦尚彬 《太阳能学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第2期247-252,共6页
建立描述CZ-Si系统中动量、热量和质量同时传递,且流固耦合的模型,数值模拟CZ法制备单晶硅等径过程中在热传导、热对流等因素耦合作用下的固液相变问题,给出相变界面形状的演变过程。计算结果表明,等径前期和中期相变界面形状变化主要... 建立描述CZ-Si系统中动量、热量和质量同时传递,且流固耦合的模型,数值模拟CZ法制备单晶硅等径过程中在热传导、热对流等因素耦合作用下的固液相变问题,给出相变界面形状的演变过程。计算结果表明,等径前期和中期相变界面形状变化主要是由于晶体散热的改变,后期则是由于熔体中自然对流和强迫对流关系的反转。从全局的角度分析改善界面形状的控制方法,提出变晶转制备工艺。 展开更多
关键词 固液界面 数值模拟 直拉法 单晶硅
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多对流耦合环境下Cz-Si固液界面形态的仿真方法及控制参数研究 被引量：3
3
作者 姜雷 刘丁 +1 位作者 赵跃 刘志尚 《人工晶体学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第6期1762-1767,共6页
固液界面形态是各种晶体生长研究的关键,固液界面形态问题是一个移动边界问题。然而在Cz-Si系统中,移动边界问题又与对流耦合,尤其是与晶体旋转所引起的强迫对流直接耦合,构成了含有第三方耦合因素的移动边界问题。本文提出一种基于FVM... 固液界面形态是各种晶体生长研究的关键,固液界面形态问题是一个移动边界问题。然而在Cz-Si系统中,移动边界问题又与对流耦合,尤其是与晶体旋转所引起的强迫对流直接耦合,构成了含有第三方耦合因素的移动边界问题。本文提出一种基于FVM的迭代法解决此问题,对多流耦合环境下的固液界面形态进行了仿真和研究,分析了晶体旋转对界面形态的影响。最终将仿真结果与采用快速提离法在实践中获得的界面形态进行对比,取得了一致性。 展开更多
关键词 直拉硅单晶 固液界面形态 迭代法 移动边界
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直拉法单晶硅生长的氧含量控制研究
4
作者 李建铖 钟泽琪 +4 位作者 王军磊 李早阳 文勇 王磊 刘立军 《人工晶体学报》 北大核心 2025年第9期1525-1533,共9页
直拉法生长的单晶硅是制备N型高效太阳能电池的原材料,晶体中的氧含量直接关系到太阳能电池的效率和稳定性。通过改变单晶硅生长过程中的坩埚壁面温度分布减少氧溶解是降低晶体中氧含量的重要方法。本文提出了三种改变坩埚壁面温度分布... 直拉法生长的单晶硅是制备N型高效太阳能电池的原材料,晶体中的氧含量直接关系到太阳能电池的效率和稳定性。通过改变单晶硅生长过程中的坩埚壁面温度分布减少氧溶解是降低晶体中氧含量的重要方法。本文提出了三种改变坩埚壁面温度分布的加热器结构方案,并通过数值模拟研究了其对温度分布、熔体流动、结晶界面形状和氧杂质输运的影响规律。研究结果表明:采用长侧部加热器方案时,坩埚壁面温度呈现先增后减的分布趋势,其结晶界面挠度和氧含量较高;采用短侧部加热器方案和隔热环方案时,坩埚壁面温度呈现单调递增的分布趋势,其结晶界面挠度和氧含量较低,这与不同方案下的温度分布、熔体流动及氧杂质在坩埚壁面的溶解和在熔体中的输运特性密切相关;进一步总结提出了一套完整的氧输运分析方法,即通过绘制氧在熔体内部的输运路径,明确结晶界面处氧的准确来源及输运过程,为降低单晶硅内部的氧含量提供了理论依据和方法支撑。 展开更多
关键词 太阳能用单晶硅 直拉法 热质输运 结晶界面 氧杂质 数值模拟
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低位错6英寸锑化镓单晶生长与性能研究
5
作者 杨文文 卢伟 +7 位作者 谢辉 刘刚 吕鑫雨 摆易寒 李晨慧 潘教青 赵有文 沈桂英 《人工晶体学报》 北大核心 2025年第5期784-792,共9页
锑化镓因其优越的物理特性和重要的应用价值而受到广泛关注。研究团队采用液封直拉法成功生长出国内首根6英寸n型掺Te锑化镓单晶锭,加工制备出高质量6英寸(1英寸=2.54 cm)锑化镓单晶衬底,并对晶体结晶质量和晶片表面性质进行了研究。测... 锑化镓因其优越的物理特性和重要的应用价值而受到广泛关注。研究团队采用液封直拉法成功生长出国内首根6英寸n型掺Te锑化镓单晶锭,加工制备出高质量6英寸(1英寸=2.54 cm)锑化镓单晶衬底,并对晶体结晶质量和晶片表面性质进行了研究。测试结果表明,锑化镓衬底(400)面摇摆曲线半峰全宽仅为20″,平均位错密度约为3 177 cm^(-2),表面粗糙度Rq为0.42 nm,氧化层厚度为2.92 nm,显示出6英寸锑化镓单晶具有较高的结晶质量和优良的表面形貌。此外,通过对6英寸锑化镓单晶生长过程进行数值模拟计算,获得了其热场分布、流场分布和固液界面偏转情况。这些研究成果为锑化镓材料的高质量生长提供了新的思路,并为大尺寸晶体的产业化应用提供了坚实基础。 展开更多
关键词 6英寸 锑化镓 液封直拉法 位错密度 数值模拟 热场分布 氧化层厚度 粗糙度
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Yb:K_(0.1)Na_(0.9)Gd(MoO_(4))_(2)晶体生长及物性评价研究
6
作者 张传成 任浩 +5 位作者 王苗苗 刘龙超 邹勇 刘海莲 刘文鹏 丁守军 《量子电子学报》 北大核心 2025年第1期148-156,共9页
本文采用提拉法生长出Yb^(3+)掺杂(原子数分数为5%)钼酸钆钠钾激光晶体K_(0.1)Na_(0.9)Gd(MoO_(4))_(2),表征了晶体的结构,使用排水法获得了晶体的密度,测试了晶体的硬度、比热、热扩散系数以及热导率等物理特性,并提出了一种简单有效... 本文采用提拉法生长出Yb^(3+)掺杂(原子数分数为5%)钼酸钆钠钾激光晶体K_(0.1)Na_(0.9)Gd(MoO_(4))_(2),表征了晶体的结构,使用排水法获得了晶体的密度,测试了晶体的硬度、比热、热扩散系数以及热导率等物理特性,并提出了一种简单有效的比热和热扩散系数理论拟合方法,拟合结果与实验结果吻合良好。研究表明:钼酸钆钠钾激光晶体属于四方晶系,具有白钨矿结构特征,晶体的实验密度和理论密度分别为5.3792 g/cm^(3)和5.3460 g/cm^(3);晶体b轴方向的维氏硬度为251.5 kg/mm^(2);随着温度的升高,晶体的热导率从300 K时的1.03 W⋅m^(-1)⋅K^(-1)下降到400 K时的0.91 W⋅m^(-1)⋅K^(-1);该晶体在300 K温度下的比热接近0.62 J⋅g^(-1)⋅K^(-1),表明晶体具有较高的热损伤阈值;在970 nm InGaAs激光二极管激发下,晶体的最强发射峰位于1023 nm处,发射带宽达到了43 nm,表明该晶体有望应用于宽带可调谐和超短脉冲激光领域。对该晶体的机械、热力学性能和光谱性能的研究可以为该晶体的激光性能研究提供重要的参考。 展开更多
关键词 光学材料 K_(0.1)Na_(0.9)Gd(MoO_(4))_(2) 提拉法 热导率 维氏硬度
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掺锗CZSi中与锗有关的红外光谱特性 被引量：1
7
作者 张维连 牛新环 +2 位作者 吕海涛 张恩怀 孙军生 《人工晶体学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2004年第5期792-796,共5页
用FTIR法测试了CZ法生长的不同掺Ge浓度单晶的红外吸收光谱,结果发现掺锗浓度≤1％(重量比)低浓度情况下,红外谱图与不掺锗CZSi的红外谱图基本相同。但随着掺入晶体中锗浓度的增加,红外谱图在710cm-1处出现了一个新的吸收峰。锗浓度越高... 用FTIR法测试了CZ法生长的不同掺Ge浓度单晶的红外吸收光谱,结果发现掺锗浓度≤1％(重量比)低浓度情况下,红外谱图与不掺锗CZSi的红外谱图基本相同。但随着掺入晶体中锗浓度的增加,红外谱图在710cm-1处出现了一个新的吸收峰。锗浓度越高,此峰越明显。该峰可能是由于Ge-C或Si-Ce-C键合体系的产生而引起的红外吸收峰。 展开更多
关键词 半导体材料 硅锗体单晶 红外光谱特性 FTIR谱图
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2英寸Fe掺杂高阻β相氧化镓单晶生长及(010)衬底性质研究
8
作者 严宇超 王琤 +5 位作者 陆昌程 刘莹莹 夏宁 金竹 张辉 杨德仁 《人工晶体学报》 北大核心 2025年第2期197-201,共5页
本文使用直拉法制备了Fe掺杂的大尺寸β相氧化镓(β-Ga_(2)O_(3))单晶,加工制备了高质量的2英寸(1英寸=2.54 cm)(010)衬底,并对衬底的结晶质量、加工质量与电学性质进行了研究。偏光应力仪下的均匀图像表明该衬底无孪晶、裂纹等宏观缺陷... 本文使用直拉法制备了Fe掺杂的大尺寸β相氧化镓(β-Ga_(2)O_(3))单晶,加工制备了高质量的2英寸(1英寸=2.54 cm)(010)衬底,并对衬底的结晶质量、加工质量与电学性质进行了研究。偏光应力仪下的均匀图像表明该衬底无孪晶、裂纹等宏观缺陷,宏观结晶质量良好。该衬底的(020)面X射线摇摆曲线半峰全宽(FWHM)的最大值为29.7″,表明具有良好的微观结晶质量。该衬底的表面平均粗糙度(Ra)的最大值为0.240 nm,局部厚度偏差(LTV)低于1.769μm,总厚度偏差(TTV)为5.092μm,翘曲度(Warp)为3.132μm,表明具有良好的衬底加工质量。此外,该衬底约7×10^(11)Ω·cm的高电阻率为微波射频器件的开发提供了基础支撑。 展开更多
关键词 氧化镓 宽禁带半导体 晶体生长 直拉法 单晶衬底 掺杂
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大尺寸光伏单晶硅制备技术研究进展
9
作者 康家铭 黄振玲 +3 位作者 李太 赵亮 周翔 吕国强 《太阳能学报》 北大核心 2025年第3期310-319,共10页
针对现有大尺寸光伏级单晶硅多次装料拉晶技术(RCZ)、炉外加料技术(OCZ)、连续装料拉晶技术(CCZ)等制备技术的研究现状及特点进行归纳总结,对比分析几种光伏单晶硅制备技术在大尺寸、高品质、低成本方面的优势和难点,并结合未来硅料来... 针对现有大尺寸光伏级单晶硅多次装料拉晶技术(RCZ)、炉外加料技术(OCZ)、连续装料拉晶技术(CCZ)等制备技术的研究现状及特点进行归纳总结,对比分析几种光伏单晶硅制备技术在大尺寸、高品质、低成本方面的优势和难点,并结合未来硅料来源分析对光伏单晶硅生长技术的发展做出展望。 展开更多
关键词 单晶硅 硅片 坩埚 太阳电池 直拉法
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加热器结构对轻掺磷超低氧直拉单晶硅氧杂质分布的影响
10
作者 商润龙 陈亚 +4 位作者 芮阳 王黎光 马成 伊冉 杨少林 《人工晶体学报》 北大核心 2025年第5期801-808,共8页
绝缘栅双极晶体管(IGBT)是能源转换与传输的核心器件,广泛应用于轨道交通、智能电网、航空航天及电动汽车等领域。作为IGBT芯片的衬底材料,轻掺磷超低氧硅晶圆的品质对IGBT芯片的性能起着至关重要的作用。由于直拉(Czochralski, Cz)单... 绝缘栅双极晶体管(IGBT)是能源转换与传输的核心器件,广泛应用于轨道交通、智能电网、航空航天及电动汽车等领域。作为IGBT芯片的衬底材料,轻掺磷超低氧硅晶圆的品质对IGBT芯片的性能起着至关重要的作用。由于直拉(Czochralski, Cz)单晶硅拉制的过程中需要用到含氧的石英坩埚,生长的单晶硅氧含量通常达到4×10^(17)~9×10^(17)atoms/cm^(3),远高于IGBT用硅片所需的小于2.5×10^(17)atoms/cm3的氧含量需求。为解决上述问题,本文通过对应用32英寸(1英寸=2.54 cm)热场的单晶硅生长进行数值模拟,设计出新式加热器来制备满足IGBT衬底需求的超低氧单晶硅棒。模拟结果显示,当采用分体式加热器时,石英坩埚壁和固液界面附近硅熔体的流速会减弱。这一现象有助于减少熔体中的氧含量及氧杂质向固液界面的传输,进而有效降低晶棒中整体的氧含量。此外,由于采用了分体式加热器,固液界面处晶棒的轴向温度梯度相较于常规加热器显著降低,这一优势也有利于减少硅棒中的氧含量。实验结果进一步证实了模拟结果,在分体式加热器下拉制的单晶硅棒的氧含量更低,且整体保持在2.5×10^(17)atoms/cm^(3)以下,完全符合IGBT衬底的要求。 展开更多
关键词 cz法 超低氧单晶硅 分体式加热器 氧含量
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大尺寸直拉硅单晶生长的多物理场建模与优化
11
作者 林海鑫 高德东 +3 位作者 王珊 张振忠 安燕 张文永 《人工晶体学报》 北大核心 2025年第1期17-33,共17页
随着光伏和半导体行业的快速发展,制备更大直径(12英寸及以上,1英寸=2.54 cm)的硅单晶成为趋势,直拉法作为硅单晶最主要的制备方法备受重视。然而在制备大直径和高质量的直拉硅单晶的过程中,随着晶体直径和坩埚尺寸的增加,熔体体积显著... 随着光伏和半导体行业的快速发展,制备更大直径(12英寸及以上,1英寸=2.54 cm)的硅单晶成为趋势,直拉法作为硅单晶最主要的制备方法备受重视。然而在制备大直径和高质量的直拉硅单晶的过程中,随着晶体直径和坩埚尺寸的增加,熔体体积显著增加,热场、流场及应力场的复杂性显著提升,涡流、热浮力和科里奥利力的相互作用会造成熔体流动的强烈湍流和速度、温度波动,出现诸如固液界面温度分布不均,熔体内热对流复杂等问题,从而影响硅单晶中的缺陷分布。因此,如何实现对工艺参数的控制,以获得理想的大直径硅晶体具有重要的研究意义。本文针对实际生产的滞后性和成本问题,建立了可以实时预测、动态控制和优化工艺参数的40英寸热场制备18英寸硅单晶棒的二维轴对称全局数值模拟模型,考虑了坩埚深度及热传导路径的延长,在主加热器的基础上,增加底部加热器,采用有限元法逐一分析晶体转速、坩埚转速、气体压强的变化对单晶硅热场和硅晶体生长的影响,包括固液界面形状、温度梯度、V/G值、氧浓度及缺陷分布等。通过多次仿真实验,获得了一组较为合适的工艺参数组合:晶体转速15 r/min、坩埚转速5 r/min、炉内气压1200 Pa,可使固液界面温度梯度较小,且温度分布更加均匀,有效避免了过度湍流化。进一步采用制备18英寸硅单晶棒的验证实验及性能检测发现,采用仿真所得最优工艺参数组合生产的硅单晶棒能将成晶率提升至87.44%。这组针对18英寸硅单晶棒的最佳工艺参数组合(包括晶体转速、坩埚转速及炉内气压等)经过精细优化,主要基于大尺寸(12英寸及以上)直拉硅单晶生长过程中热场和流场的复杂性,对大尺寸硅单晶具有较好的适应性,但在更小尺寸(如4、6或8英寸)的硅单晶生长中,由于热传递和气流扰动的不同,最佳工艺参数组合可以作为参考,但还需要进行具体条件下的验证和调整。本研究建立的数字化模型能够准确预测并优化大尺寸直拉硅单晶的生长过程,提质降本,具有实际应用前景。 展开更多
关键词 硅单晶 直拉法 二维轴对称 有限元法 工艺参数 数值模拟 数字化模型
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Ca^(2+)/Mg^(2+)/Zr^(4+)不同化学计量比掺杂钆镓石榴石的性能
12
作者 邵梅方 冯晋阳 +1 位作者 侯田江 马晓 《人工晶体学报》 北大核心 2025年第4期543-552,共10页
掺杂钆镓石榴石(SGGG)晶体是一种用于磁光单晶薄膜液相外延生长的重要衬底材料,结构均一、物性稳定的SGGG晶体是实现磁光单晶薄膜制备的基础。本文采用提拉法生长出4个不同Ca^(2+)/Mg^(2+)/Zr^(4+)化学计量比掺杂的钆镓石榴石晶体。X射... 掺杂钆镓石榴石(SGGG)晶体是一种用于磁光单晶薄膜液相外延生长的重要衬底材料,结构均一、物性稳定的SGGG晶体是实现磁光单晶薄膜制备的基础。本文采用提拉法生长出4个不同Ca^(2+)/Mg^(2+)/Zr^(4+)化学计量比掺杂的钆镓石榴石晶体。X射线摇摆曲线测试表明:上述制备的晶体没有孪晶,结晶度高,半峰全宽(FWHM)分别为2.04′、2.07′、1.85′和1.98′,晶格常数为12.4404~12.4818,位错密度为53~161 cm^(-2);原子力显微镜(AFM)测试晶体(111)面的表面粗糙度为0.123~0.244 nm;晶体的热膨胀系数为8.27×10^(-6)~8.64×10^(-6);晶体在波长500~2500 nm具有良好的透过率。通过调节Ca^(2+)/Mg^(2+)/Zr^(4+)掺杂量制备的SGGG晶体可以满足磁光单晶薄膜外延生长用衬底材料的性能要求。 展开更多
关键词 钆镓石榴石 钙镁锆掺杂 磁光晶体 衬底材料 提拉法
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Cz法大型砷化镓单晶生长中熔体流动和传热
13
作者 陈淑仙 李明伟 +1 位作者 胡文瑞 曾丹苓 《重庆大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2003年第9期96-100,共5页
采用低雷诺数κ-ε模型,计算分析了Cz法大型砷化镓单晶生长中熔体内的热量、动量输运特性。结果表明:适当的坩埚旋转能有效抑制晶体旋转产生的对流和浮力对流,增大晶体转速能使晶体/熔体界面附近等温线更加平直,适当的坩埚、晶体转速匹... 采用低雷诺数κ-ε模型,计算分析了Cz法大型砷化镓单晶生长中熔体内的热量、动量输运特性。结果表明:适当的坩埚旋转能有效抑制晶体旋转产生的对流和浮力对流,增大晶体转速能使晶体/熔体界面附近等温线更加平直,适当的坩埚、晶体转速匹配能够抑止晶体/熔体界面附近的温度波动,热毛细力对强烈熔体流动的影响可以忽略不计,但对较弱的熔体流动影响较大。文中还给出了较为适宜的坩埚、晶体转速匹配方式。研究结果为生长高质量大型砷化镓单晶提供了有重要价值的数值依据。 展开更多
关键词 czochralski法 大型砷化镓 紊流
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CZ法生长参数对TeO_2晶体质量的影响 被引量：3
14
作者 陶绍军 桑文斌 +2 位作者 钱永彪 闵嘉华 方雅珂 《人工晶体学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2003年第2期165-169,共5页
本文主要讨论CZ法生长TeO2 晶体中温度梯度、拉速、转速等工艺参数对晶体质量的影响 ,分析了晶体开裂、包裹物等宏观缺陷以及位错等微观缺陷的形成机理。从晶体形态、包裹体和位错密度变化等方面探讨了晶体生长参数与晶体缺陷之间的内... 本文主要讨论CZ法生长TeO2 晶体中温度梯度、拉速、转速等工艺参数对晶体质量的影响 ,分析了晶体开裂、包裹物等宏观缺陷以及位错等微观缺陷的形成机理。从晶体形态、包裹体和位错密度变化等方面探讨了晶体生长参数与晶体缺陷之间的内在关系。 展开更多
关键词 cz法 生长参数 TeO2晶体 质量 温度梯度 拉速 转速
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旋转对Cz法硅晶生长过程中热输运和熔体流动影响的数值模拟 被引量：1
15
作者 金超花 朱彤 《人工晶体学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第1期31-37,共7页
建立了一个120 kg单晶炉的二维轴对称全局模型,分别对无旋转、加入晶体旋转、加入坩埚旋转、同时加入晶体旋转和坩埚旋转的四种工况展开了数值模拟研究。得到了晶体旋转及坩埚旋转对晶体生长过程的拉晶功率、炉内温度分布和熔体流动的影... 建立了一个120 kg单晶炉的二维轴对称全局模型,分别对无旋转、加入晶体旋转、加入坩埚旋转、同时加入晶体旋转和坩埚旋转的四种工况展开了数值模拟研究。得到了晶体旋转及坩埚旋转对晶体生长过程的拉晶功率、炉内温度分布和熔体流动的影响;得到了不同晶体长度下拉晶炉内的温度分布以及熔体流动的变化规律。结果显示,加入晶体旋转对晶体生长过程的拉晶功率、温度分布和熔体流动的影响小于坩埚旋转的影响;随着晶体长度的增加,晶体旋转及坩埚旋转对温度分布和熔体流动的影响不断减小。因此在单晶炉设计和优化过程中应考虑整个晶体生长过程。 展开更多
关键词 cz法 硅晶 数值模拟 旋转 温度分布 熔体流动
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硅酸钛钡高温压电晶体及其传感器件研究进展
16
作者 李亚楠 彭向康 +2 位作者 姜超 赵显 于法鹏 《材料工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第9期1-10,共10页
压电材料作为重要的功能材料,由其制备的结构健康检测器件已被广泛应用于国民经济的诸多领域。随着现代工业技术特别是航空航天、核电能源和智能制造等的发展,各类高温工况环境对压电材料的性能提出了更高的要求,因此研制综合性能优异... 压电材料作为重要的功能材料,由其制备的结构健康检测器件已被广泛应用于国民经济的诸多领域。随着现代工业技术特别是航空航天、核电能源和智能制造等的发展,各类高温工况环境对压电材料的性能提出了更高的要求,因此研制综合性能优异的高温压电材料并将其应用到具有更高服役温度的传感器件中受到了研究者的广泛关注。硅酸钛钡(Ba_(2)TiSi_(2)O_(8),BTS)晶体具有较高的电阻率、较低的介电损耗和优良的压电性能,是一种具有良好应用前景的高温压电单晶材料。本文主要介绍了BTS晶体的提拉法生长制备工艺、单晶电弹性能表征、材料相变调控以及采用该晶体为核心元件研制的声表面波传感器和高温振动传感器的研究进展,最后对新型高温压电晶体及其传感器件的研发进行了总结和展望。 展开更多
关键词 硅酸钛钡晶体 提拉法 晶体生长 相变调控 高温压电传感器
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直拉法单晶硅生长原理、工艺及展望 被引量：3
17
作者 王正省 任永生 +5 位作者 马文会 吕国强 曾毅 詹曙 陈辉 王哲 《材料导报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第9期1-13,共13页
碳达峰、碳中和理念提出后,太阳能作为一种可再生绿色能源备受关注。单晶硅作为主要的光伏材料,其质量决定着太阳能电池效率的高低,为了降低成本和提高产能,人们对单晶硅提出越来越高的要求。直拉法(CZ法)是单晶硅的主要制备方法,其生... 碳达峰、碳中和理念提出后,太阳能作为一种可再生绿色能源备受关注。单晶硅作为主要的光伏材料,其质量决定着太阳能电池效率的高低,为了降低成本和提高产能,人们对单晶硅提出越来越高的要求。直拉法(CZ法)是单晶硅的主要制备方法,其生产效率高,可实现自动化,直拉单晶硅市场占比超过90%,目前正朝着大尺寸、N型、薄片化、低氧低碳的方向发展。然而随着晶棒尺寸增大,热场变化更加复杂,现有CZ工艺难以满足市场需求。未来降低度电成本仍是晶硅光伏发展的驱动力,应通过技术革新、产业标准化、成本控制等手段推动光伏产业发展。本文介绍了CZ法生长单晶硅的基本原理和生长工艺,分别对缺陷控制、热场优化、氧含量控制等进行了分析,在总结工艺现状和单晶生长特点的基础上对直拉法生长单晶硅的发展方向进行了展望。 展开更多
关键词 直拉法 单晶硅 大尺寸 薄片化 热场 太阳能
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Er^(3+)掺杂CaYAlO_(4)晶体光谱和激光性能研究
18
作者 张志恒 侯文涛 +6 位作者 刘坚 李东振 薛艳艳 王庆国 吕莎莎 徐晓东 徐军 《人工晶体学报》 CAS 北大核心 2024年第11期1868-1876,共9页
采用提拉法成功生长出掺杂浓度(原子数分数)为15%和30%的Er∶CaYAlO_(4)晶体。研究了Er∶CaYAlO_(4)晶体偏振光谱性能和激光特性。测试了室温下晶体的偏振吸收光谱、偏振荧光光谱和荧光衰减曲线。CaYAlO_(4)基质的无序性使吸收谱和发射... 采用提拉法成功生长出掺杂浓度(原子数分数)为15%和30%的Er∶CaYAlO_(4)晶体。研究了Er∶CaYAlO_(4)晶体偏振光谱性能和激光特性。测试了室温下晶体的偏振吸收光谱、偏振荧光光谱和荧光衰减曲线。CaYAlO_(4)基质的无序性使吸收谱和发射谱呈现宽带特征。15%Er∶CaYAlO_(4)晶体在σ偏振和π偏振的发射截面分别为1.22×10^(-20)cm^(2)(2712 nm)和0.71×10^(-20)cm^(2)(2754 nm),半峰全宽(FWHM)分别为152和167 nm。随着Er^(3+)掺杂浓度升高,4 I 11/2和4 I 13/2能级的荧光寿命均有不同程度的下降,而且上下能级寿命比值(τlower/τupper)大幅减小。能量传递上转换过程ETU1不仅可以抑制自终止效应还可以提高2.7μm辐射跃迁量子效率。974 nm LD泵浦源的激发下,透过率1.5%的输出镜对应的激光性能最佳。c切15%Er∶CaYAlO_(4)晶体在2720 nm处最大输出功率为358 mW,斜效率为15.4%。 展开更多
关键词 Er∶CaYAlO_(4) 提拉法 光谱性能 激光性能 激光晶体
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8英寸铌酸锂晶体生长研究
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作者 孙德辉 韩文斌 +2 位作者 李陈哲 彭立果 刘宏 《人工晶体学报》 CAS 北大核心 2024年第3期434-440,共7页
铌酸锂单晶薄膜(LNOI)在新一代信息技术中关键通信器件领域的作用日益显著,随着铌酸锂单晶薄膜制备技术和光子集成技术的发展,降低芯片成本、增加芯片集成度是光子集成芯片永恒不变的发展方向,因此迫切需求大尺寸铌酸锂晶体。本文讨论... 铌酸锂单晶薄膜(LNOI)在新一代信息技术中关键通信器件领域的作用日益显著,随着铌酸锂单晶薄膜制备技术和光子集成技术的发展,降低芯片成本、增加芯片集成度是光子集成芯片永恒不变的发展方向,因此迫切需求大尺寸铌酸锂晶体。本文讨论了大尺寸坩埚中熔体自然对流随着液面下降的变化规律,研究了8英寸(1英寸=2.54 cm)铌酸锂Z轴、X轴两个提拉方向的生长特点,获得等径尺寸大于φ210 mm×50 mm的8英寸Z轴、X轴铌酸锂晶体。1 mm厚X轴铌酸锂晶圆的透过率显示波长380~3 300 nm光谱的透过率超过了70%,晶片纹影图像显示晶体中存在折射率脉理缺陷。 展开更多
关键词 铌酸锂 8英寸 自然对流 提拉法 折射率脉理
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大尺寸优质Cr^(3+)∶BeAl_(2)O_(4)晶体生长与性能研究
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作者 王鸿雁 王世武 +5 位作者 聂奕 张行愚 张芳 许辉 李瑞茂 匡永飞 《人工晶体学报》 CAS 北大核心 2024年第6期947-952,共6页
本文采用感应加热提拉法结合上称重自动控径技术,成功生长出大尺寸、高质量的翠绿宝石(Cr^(3+)∶BeAl_(2)O_(4))晶体。晶坯等径圆柱体尺寸达到ϕ70 mm×140 mm,晶坯质量超过2800 g。通过冷光源照射晶坯,发现晶坯中心区域ϕ10~15 mm存... 本文采用感应加热提拉法结合上称重自动控径技术,成功生长出大尺寸、高质量的翠绿宝石(Cr^(3+)∶BeAl_(2)O_(4))晶体。晶坯等径圆柱体尺寸达到ϕ70 mm×140 mm,晶坯质量超过2800 g。通过冷光源照射晶坯,发现晶坯中心区域ϕ10~15 mm存在气泡。采用5 mW绿光激光照射ϕ8 mm×130 mm的翠绿宝石晶体棒,晶体内部无散射颗粒。利用Zygo激光平面干涉仪对晶体棒进行测试,波前畸变为0.3λ@632.8 nm。用电感耦合等离子体原子发射光谱法测定了翠绿宝石晶体的铬离子掺杂浓度,并计算出轴向浓度梯度为0.5×10^(-4)~1.9×10^(-4)cm^(-1)(摩尔分数)。用Perkin Elmer Lambda-950紫外可见近红外分光光度计测试了不同掺杂浓度的翠绿宝石晶体在室温下的吸收光谱,并计算了吸收系数。这些研究结果为翠绿宝石晶体的应用提供了重要的基础数据。 展开更多
关键词 翠绿宝石(Cr^(3+)∶BeAl_(2)O_(4))晶体 提拉法 自动控径技术 波前畸变 浓度梯度 吸收系数
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