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人工晶体学报
中材人工晶体研究院
人工晶体学报

中材人工晶体研究院

沈德忠

月刊

1000-985X

jtxbbjb@126.com

010-65491290；65492963

100018

北京朝阳区红松园1号中材人工晶体研究院，北京733信箱

人工晶体学报/Journal Journal of Synthetic CrystalsCSCD北大核心CSTPCDEI
查看更多>>本刊报道我国在半导体材料、光电子材料、纳米材料、薄膜材料和超硬材料等领域在理论研究、生长技术、性能、品质鉴定、原料制备，以及应用技术和加工等方面的科研成果，同时介绍国内外晶体材料的发展动态与学术交流活动。学报是我国从事人工晶体研究人员与国外同行交流的一个重要窗口。
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    GaSb单晶研究进展

    刘京明杨俊赵有文杨成奥...
    1-11页
    查看更多>>摘要：近年来，锑化物红外技术发展迅速，成为半导体技术的重要发展方向之一。锑化镓(GaSb)作为典型的Ⅲ-Ⅴ族化合物半导体，凭借优异的性能成为锑化物红外光电器件的关键衬底材料。随着锑化物红外技术逐步成熟和应用逐渐开展，人们对GaSb单晶片的需求日益剧增的同时也对其质量提出更高的要求。GaSb单晶片质量直接影响着外延材料和器件性能，这就要求GaSb单晶片具有大尺寸、更低的缺陷密度、更好的表面质量和一致性。本文就GaSb晶体材料的性质、制备方法、国内外机构的研究进展及其应用情况进行了综述，并对其发展前景和趋势进行了展望。

    锑化镓化合物半导体锑化物晶体红外光电器件

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    CZTS基单晶材料研究进展和展望

    傅文峰朱旭鹏廖峻汝强...
    12-24页
    查看更多>>摘要：Ⅰ2-Ⅱ-Ⅳ-Ⅵ4型半导体铜锌锡硫(CZTS)在成本、组成元素丰度、毒性和稳定性等方面具有突出优势，被认为是一种很有前途的太阳能吸收材料，应用于绿色和经济的光伏领域。尽管Cu2ZnSn(S，Se)4拥有与黄铜矿相似的晶体结构和光电性能，但其转换效率却远远低于Cu(In，Ga)Se2(23。5％)。传统研究多数集中在多晶薄膜材料和器件的光电性能，导致材料关键缺陷态甄别及其能带调控规律尚不清晰，成为限制CZTS基光电器件性能的瓶颈。本文综述了CZTS基单晶材料，详细介绍了其晶体结构和物理性质，概述了移动加热器法、碘输运法和熔盐法制备高质量单晶的工艺，多型纳米晶库的研究，以及天然锌黄锡矿的物性研究。根据制备的CZTS基单晶材料讨论了其光学和电学性能。最后总结了 CZTS基单晶材料在半导体器件的应用及目前存在的问题，为提高Ⅰ2-Ⅱ-Ⅳ-Ⅵ4型半导体材料器件的性能提供可能的发展方向。

    铜锌锡硫天然锌黄锡矿缺陷态光电性质移动加热器法碘输运法熔盐法

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    GaAsBi半导体材料的制备及应用研究进展

    马玉麟郭祥丁召
    25-37页
    查看更多>>摘要：稀铋Ⅲ-Ⅴ半导体材料在电子和光电子领域具有广泛的应用前景，其制备方法主要有分子束外延法(MBE)和金属有机物气相外延法(MOVPE)。本文聚焦于具有较大带隙收缩、温度不敏感以及强自旋轨道分裂等特殊物理特性的GaAsxBi1-x半导体材料，对其制备方法和研究进展进行了综述。研究人员对GaAsBi材料的研究主要集中在薄膜、多量子阱、纳米线和量子点材料的制备。在薄膜材料方面，侧重于研究制备工艺条件对GaAsBi薄膜的影响，例如低衬底温度、低生长速率和非常规的Ⅴ/Ⅲ束流比;在多量子阱材料方面，采用双衬底温度技术有效减少Bi偏析问题;对于纳米线和量子点材料，金属Bi作为表面活性剂可以改善材料的形貌和光学性能。然而，目前在该材料研究和应用方面仍存在挑战，如薄膜材料的结晶质量恶化和金属Bi分凝团聚，以及量子点材料中Bi的均匀性和形成机制的争议。解决这些问题对于提高GaAsxBi1-x半导体材料的质量和促进器件发展具有重要意义。

    稀铋Ⅲ-Ⅴ半导体材料GaAsBi薄膜多量子阱材料量子点材料MBEMOVPE

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    钙钛矿太阳能电池界面缺陷及其抑制方法

    李宏廖鑫侯静徐众...
    38-50页
    查看更多>>摘要：目前，绝大多数高效有机-无机卤化物钙钛矿(OIHP)太阳能电池都是由多晶钙钛矿薄膜构成，这些多晶薄膜表面或晶界往往含有大量的缺陷，将导致光生载流子发生非辐射复合，并诱导OIHP材料分解，从而使器件的光电转换效率(PCE)和稳定性降低。本综述分析了钙钛矿太阳能电池的缺陷类型及缺陷对钙钛矿太阳能电池(PSCs)性能的影响，详细介绍了通过钝化电极与传输层，或传输层与钙钛矿层间的界面缺陷以获得更高效率和高稳定性的钙钛矿太阳能电池方面的研究进展，展望了钝化分子的设计思路及钙钛矿光伏商业化应用所面临的挑战。

    钙钛矿太阳能电池有机-无机卤化物钙钛矿界面缺陷缺陷钝化电子传输层空穴传输层光电转换效率

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    稀土上转换光催化剂的研究进展

    王赵鹏曾金高艳王春英...
    51-57页
    查看更多>>摘要：稀土具有的上转换(UC)发光性能为光催化剂的发展拓宽了方向。基于稀土元素掺杂改性和稀土上转换剂复合两种功能均能体现稀土上转换性能在光催化领域的研究和应用价值，论文从以上两个方面综述稀土上转换光催化剂的研究进展。具有上转换性能的稀土元素主要有Er、Yb、Tm、Ho、Tb等，其中Yb常作为敏化剂，Er因其高效、绿色的发光性能而研究应用最为广泛。根据基质组分不同，稀土上转换剂可分为稀土氟化物、稀土卤氧化物、稀土氧化物或复合氧化物三类，其中以NaYF4等的研究较为突出。UC材料研究拓宽了光催化剂在紫外-可见-红外的全光谱响应，但由于其量子效率相对较低，UC材料的构建及研究仍需要进一步深入，本文旨在为相关人员在该领域的研究提供启发和帮助。

    稀土元素光催化上转换异质结核壳结构NaYF4

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    原料颗粒度对AlN晶体生长的影响

    俞瑞仙王国栋王守志曹文豪...
    58-64页
    查看更多>>摘要：本文通过对氮化铝(AlN)粉末进行烧结，制备了AlN晶体生长用的多晶颗粒料，测试发现，与粉末原料相比，多晶颗粒料的杂质显著降低。利用数值模拟软件研究了不同原料孔隙率对晶体生长的影响，分析了相同晶体生长工艺条件下原料内部温场的分布情况。使用不同颗粒度的原料进行了 AlN晶体生长，发现最适合AlN晶体生长的温度梯度和原料颗粒度。最后用颗粒度为1～3 mm的多晶颗粒料进行晶体生长，生长出直径为1英寸、厚度为15 mm的AlN晶体。对晶体进行切割、研磨、抛光，得到1英寸AlN晶片。采用高分辨率X射线衍射(HRXRD)和拉曼光谱对晶片进行表征。结果发现HRXRD摇摆曲线半峰全宽(FWHM)为154。66"，E2(high)声子模的峰位置和FWHM分别为656。7和4。3 cm-1，表明该AlN晶体结晶质量良好。

    AlN晶体多晶颗粒料孔隙率VR-PVT温场杂质

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    局域共振夹芯超结构梁带隙特性及实验研究

    付强姚飞张红艳
    65-72页
    查看更多>>摘要：本文提出了一种新型局域共振夹芯超结构梁，该结构由夹芯梁基体和由软材料包裹质量块组成的局域共振单元构成。分别采用传递矩阵法和有限元法计算了该结构的带隙分布和振动传输特性，搭建了局域共振夹芯超结构梁的振动传输测试实验平台，并与数值计算结果进行对比验证，最后分析了结构参数对结构带隙分布特性的调控规律。研究结果表明，该结构在低频范围内共出现两条弯曲波带隙，带隙频率分别为196。1～339。0 Hz和377。2～655。6 Hz。而完全带隙位于弯曲波带隙内，频率范围为380。0～423。6 Hz。且在这两条弯曲波带隙范围内，弯曲振动传输会发生明显的减弱现象。另外，局域共振夹芯超结构梁的结构参数会对带隙分布特性产生较大影响，通过合理选择结构参数，可以实现局域共振夹芯超结构梁低频率和高带宽的减振要求。

    夹芯结构夹芯超结构梁局域共振传递矩阵振动衰减振动带隙

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    p-Si/n-Ga2O3异质结制备与特性研究

    陈沛然焦腾陈威党新明...
    73-81页
    查看更多>>摘要：本实验采用金属有机化学气相沉积(MOCVD)工艺，在p(111)型Si衬底上制备了 p-Si/n-Ga2O3结构的PN结。通过X射线衍射仪、原子力显微镜等对样品进行了晶体结构、表面形貌、表面粗糙度等的表征分析;通过磁控溅射与蒸镀方法在样品上生长Ti/Au电极并进行Ⅰ-Ⅴ特性曲线、开启电压、开关电流比、反向饱和电流、理想因子、零偏压下的势垒高度等结特性测试，研究了掺杂浓度与薄膜厚度对PN结特性的影响，并对其原因进行了分析;通过二步生长法和缓冲层温度优化实验，减少了 Si衬底与β-Ga2O3之间的晶格失配与热失配带来的影响，对薄膜与器件特性进行了优化。最终获得了表面粗糙度最低可达到4。21 nm的高质量n型β-Ga2O3薄膜，以及具有较低理想因子(42。1)的PN结。

    β-Ga2O3薄膜金属有机化学气相沉积p-Si/n-Ga2O3PN结晶体质量电学特性

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    退火温度对BCZT外延薄膜电学性能的影响及其导电机制分析

    彭倩文吉祥
    82-89页
    查看更多>>摘要：脉冲激光沉积技术制备Ba0。85Ca0。15Zr0。1Ti0。9O3(BCZT)外延薄膜时通常需要较高的沉积温度，且易含有氧空位缺陷。本文旨在提供一种基于脉冲激光沉积技术接后退火处理工艺，并成功在导电基板上制备了高质量BCZT外延薄膜，探究了退火温度对BCZT外延薄膜结构和性能的影响。不同温度(750、800、850和900 ℃)退火后薄膜均呈现纯净物相，且随着退火温度的升高，薄膜的铁电性能逐渐提高，2Pr由4。2 pcC/cm2提升至17。6 μC/cm2，但900 ℃退火温度下薄膜样品的漏电流问题最严重。通过拟合J-E关系表明，低电场下700℃至850℃退火后的薄膜均遵循欧姆导电机制，而900℃退火后的薄膜遵循空间电荷限制电流机制，高电场下所有退火温度下的薄膜均遵循福勒-诺德海姆隧穿机制。

    脉冲激光沉积Ba0.85Ca0.15Zr0.1Ti0.9O3外延薄膜退火温度物相结构电学性能导电机制

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    NaCa2Mg2(VO4)3∶Eu3+颜色可调荧光粉的熔盐法合成及其发光性能研究

    陈金润陈梦玉李子璇李微...
    90-96页
    查看更多>>摘要：以廉价的NaCl为熔盐，采用熔盐法合成了NaCa2-xMg2(VO4)3∶xEu3+(0≤x≤0。10)系列颜色可调荧光粉，系统研究了合成条件、Eu3+掺杂对样品结构及发光性能的影响。结果表明，反应温度为800 ℃、反应时间为0。5 h、原料与熔盐的质量比为1∶3是合成NaCa2Mg2(VO4)3的适宜反应条件，所得样品为NaCa2Mg2(VO4)3纯相，且结晶度高。样品微观形貌随着反应温度的升高由珊瑚状演变为表面光滑的不规则多面体。Eu3+掺杂对NaCa2Mg2(VO4)3的晶体结构影响较小，但对其发光性能影响较大。随着Eu3+浓度(x)的增加，VO34-的特征发射带强度逐渐减弱;而Eu3+的特征发射峰强度先增大后减小，当x=0。06时，达到最大。故通过改变Eu3+浓度，可对样品的发光颜色进行调制，从绿色可调制为黄绿色、黄色、黄白色、橙红色。荧光光谱与荧光寿命分析表明，NaCa2Mg2(VO4)3∶Eu3+体系中存在VO34-到Eu3+的能量转移过程，能量转移效率约为23％;热稳定性分析结果表明，当温度从室温(298。15 K)升高到398。15 K时，NaCa1。94 Mg2(V04)3∶0。06Eu3+荧光粉在614 nm处的主发射峰强度可保留起始值的68。4％，表现出良好的热稳定性。

    钒酸盐熔盐法发光性能白光LED颜色可调荧光粉铕离子掺杂

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