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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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    铌酸锂基表面活性剂辅助的水合液滴光伏输运研究

    师丽红高作轩阎文博
    472-479页
    查看更多>>摘要：本文提出了一种利用表面活性剂辅助的水合液滴光伏输运方法.该方法通过油/水/铌酸锂界面上非离子表面活性剂(Span 80)的自组装分子层,将光伏电荷隔离.利用表面活性剂分子层提供的强静电操控力、低操控阻力和高操控稳定性,使用微瓦级低功率激光束实现了飞升级单个水合液滴的光伏输运.实验结果显示,水合液滴对光伏电场的响应可分为三种状态:无响应、排斥和吸引.随着表面活性剂浓度的增加,水合液滴的驱动机制从库伦排斥转变为适用于光伏输运的介电泳吸引.光伏电场驱动水合液滴(介电泳吸引)所需的最小激光功率与NaCl溶质浓度有关.

    光流控光操控铌酸锂光伏效应表面活性剂

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    氨热法GaN单晶生长的位错密度演变研究

    夏政辉李腾坤任国强解凯贺...
    480-486页
    查看更多>>摘要：氮化镓单晶具有高击穿电压、直接带隙、高饱和电子漂移速率、良好的化学稳定性等特性,在光电子器件和大功率电子器件中有广泛的应用.然而异质外延氮化镓会产生高位错密度,限制了氮化镓基器件的性能发挥.本研究以HVPE-GaN为籽晶,采用氨热法生长了氮化镓单晶,利用扫描电子显微镜(SEM),光学显微镜和湿法腐蚀研究了氨热法氮化镓单晶籽晶区至侧向生长区的位错演变.研究结果表明,侧向生长区的氮化镓单晶位错密度明显低于籽晶区,侧向生长超过25 μm后,位错密度降低2个数量级.

    氮化镓单晶氨热法侧向生长位错密度腐蚀坑

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    8英寸半导电型GaAs单晶衬底的制备与性能表征

    任殿胜王志珍张舒惠王元立...
    487-496页
    查看更多>>摘要：本文使用垂直梯度凝固(VGF)法制备了直径超过200 mm的Si掺杂GaAs单晶.通过多线切割、磨边、研磨、化学机械抛光和湿法化学清洗等加工工序制备出8英寸半导电型GaAs单晶衬底.使用X射线衍射、位错密度检测、霍尔测试、非接触式表面电阻率测试、光致发光测试和晶圆表面缺陷检测等对8英寸GaAs衬底的晶体质量、位错、电学性能和表面质量等特性进行了测试分析.结果表明:衬底(400)衍射峰半峰全宽低于0.009°;平均位错密度低于30 cm-2,其中,晶体头部平均位错密度为1.7 cmI-2,且有98.87％的面积位错密度为0;衬底面内电阻率标准差小于6％,面内光致发光强度标准差小于4％,≥0.2 μm的表面光点缺陷(LPD)个数小于10.上述结果表明,所制备的8英寸GaAs衬底质量优异,满足外延器件对高质量衬底的要求.

    GaAs垂直梯度凝固8英寸单晶衬底位错密度

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    13N超高纯锗单晶的制备与性能研究

    顾小英赵青松牛晓东狄聚青...
    497-502页
    查看更多>>摘要：13N超高纯锗单晶是制作超高纯锗探测器的核心材料.本文通过还原法获得还原锗锭,再由水平区熔法提纯获得12N高纯锗多晶,最后由直拉法生长得到13N超高纯锗单晶.通过低温霍尔测试、位错密度检测、深能级瞬态谱(DLTS)测试对13N超高纯锗单晶性能进行分析.低温霍尔测试结果显示,晶体头部截面平均迁移率为4.515 ×104cm2·V-1·s-1,载流子浓度为1.176×1010cm-3,导电类型为p型,位错密度为2 256 cm-2;尾部截面平均迁移率为4.620 ×104cm2·V-1·s-1,载流子浓度为1.007×1010cm-3,导电类型为p型,位错密度为2 589 cm-2.晶体深能级杂质浓度为1.843×109cm-3.以上结果表明该晶体是13N超高纯锗单晶.

    锗单晶探测器迁移率载流子浓度位错密度

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    大尺寸金刚石激光闪射法热导率测试研究

    张雅淋安晓明葛新岗姜龙...
    503-510,550页
    查看更多>>摘要：为解决大尺寸金刚石热导率的测试问题,本文在耐驰LFA467激光闪射仪的基础上,设计了垂直模式和In-Plane模式的φ100 mm测试样品架,从理论分析和实际测试两方面证明了φ100 mm样品架的可行性.从理论分析结果得出,新样品架带来的样品边界条件的变化对测试结果影响不大.从实际测试结果来看,垂直模式和In-Plane模式的φ100 mm样品架的热导率比标准样品架的热导率分别高3.6％和6.5％,仍在可接受范围内.本文设计的φ100 mm样品架最大能够测试φ100 mm的样品,有助于保护样品的完整性,实现激光闪射法大尺寸金刚石热导率的无损测试.

    金刚石激光闪射法热导率大尺寸热扩散系数

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    含螺旋孔的超材料夹层板的带隙特性研究

    张玖林田霞
    511-518页
    查看更多>>摘要：本文提出一种新型低频宽带的穿孔超材料夹层板,旨在有效抑制板间横向振动.该结构的单胞由上下层面板、螺旋板、圆柱振子和支撑部件等构成.其中,螺旋板上设计4个螺纹孔,圆柱振子通过螺栓固定于板中心,螺旋板通过两侧横板与支撑部分连接.采用COMSOL仿真软件对胞元进行有限元分析,获得了无限周期结构的能带和共振模态,并计算了有限周期结构的传输透射率.结果表明,该结构能够产生两个宽幅的低频振动带隙,带隙范围内的振动衰减明显.本文进一步揭示了带隙机理,优化了结构参数,实现了两带隙的低频耦合,给出了符合工程实际需求的带隙.

    超材料夹层板螺旋结构能带结构局域共振低频宽带振动控制

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    N和As掺杂二维GeC光电性质的第一性原理研究

    李萍秦彦军庞国旺唐玉柱...
    519-525页
    查看更多>>摘要：本文基于密度泛函理论第一性原理,系统研究了单层GeC,N掺杂、As掺杂及N-As共掺杂GeC体系的稳定性、电子结构及光学性质等.结果表明,单层GeC是一种禁带宽度为2.10 eV的直接带隙半导体.与单层GeC相比,掺杂后体系的禁带宽度和功函数均减小,表明体系的电子跃迁所需的能量相对较少.并且,掺杂后体系的光吸收系数均有所提高,同时吸收带边也发生了红移,有效拓宽了体系对光的响应范围,提高了体系对光子的吸收能力.此外,As掺杂GeC体系不仅在费米能级附近出现了杂质能级,而且在低能区的吸收系数、静介电函数及消光系数等光学性质最优.本研究可为GeC光电相关实验制备提供理论基础.

    GeC掺杂第一性原理电子结构光学性质

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    Bi和Ag掺杂对SnTe热电性能的影响

    高磊杨欣月李文浩王家宁...
    526-533页
    查看更多>>摘要：SnTe的晶体结构和能带结构与中温区性能最好的热电材料PbTe相似,因此作为PbTe的替代品被广泛研究.减小SnTe的轻重价带能量差和扩大带隙是优化SnTe热电性能的有效手段.本文通过Bi和Ag共同掺杂SnTe,使轻重价带能量差有效减小,带隙明显增大,获得了电运输性质提高的Sn1-2xBixAgxTe(x=0,0.01,0.02,0.03,0.04)样品.掺杂量x=0.03和0.04的Sn1-2xBixAgxTe样品相较于未掺杂的SnTe功率因数均有明显提升,其中,Sn0.94Bi0.03Ag0.03Te样品的最大功率因子为15.34 μW·cm-1·K-2,与未掺杂的SnTe相比,提升了12.9％.Sn0.92Bi0.04Ag0.04Te样品的最大功率因子为14.53 μW·cm-1·K-2.同时,Bi和Ag共掺降低了SnTe的热导率,本研究得到Sn0.92Bi0.04Ag0.04Te样品的总热导率明显低于未掺杂的SnTe,并且所有样品热导率都随温度升高而逐渐降低.在823 K时,Sn0.92Bi0.04Ag0.04Te样品的总热导率降低为3.073 W·m-1·K-1,其ZT值提升到了0.387.可见,对于提高SnTe热电性能,Bi和Ag共掺是一种有效策略.

    热电材料SnTe热电性能能带工程第一性原理掺杂

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    基于柔性苯二乙酸Co/Ni配位聚合物的构筑和电化学性能研究

    林涛海张军葛庆张钢强...
    534-540页
    查看更多>>摘要：基于柔性苯二乙酸水热合成2个配位聚合物([Co(tib)(mpda)(H2O)2]·H2O,[Ni(tib)(mpda)(H2O)2]·H2O)(tib=均苯三咪唑,mpda=间苯二乙酸),利用元素分析、红外光谱、热重分析和X射线单晶衍射等进行表征.在[Co(tib)(mpda)(H2O)2]·H2O的结构中,tib配体作为三节点与Co(Ⅱ)离子配位形成2D网格面;顺式mpda以端基式附着在2D网格面上;再通过mpda的未配位羧基O与配位水分子之间O—H…O相互作用(O1…O3键长为0.262 4 nm,∠O5-H5A…O2=155.41°)形成三维超分子网络结构.2个配位聚合物属于异质同晶,晶体结构基本一致.2个配位聚合物的比表面积分别为54和58 m2/g,且[Ni(tib)(mpda)(H2O)2]·H2O具有完整的循环伏安曲线(还原、氧化电位分别为0.205、0.563 V)和良好的扫描速率.

    柔性苯二乙酸配位聚合物水热合成晶体结构电化学性能

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    MnGa二元合金等静压电子结构与磁性质的研究

    张飞鹏路清梅刘卫强张东涛...
    541-550页
    查看更多>>摘要：为了研究等静压下非稀土磁性材料MnGa合金的电子结构和磁性质,本文在密度泛函理论计算的基础上系统研究了四方MnGa合金在500 MPa等静压下的晶格结构、生成、自旋电子结构和磁性质.结果表明,四方MnGa合金在500 MPa等静压下更容易生成,呈各向异性压缩性质.合金中异类原子之间的距离较小,同类原子之间的距离较大.四方MnGa合金在500 MPa等静压下的能带结构呈金属性导体型.与Ga的d电子相比,四方MnGa合金中Mn的d电子呈现较高的净磁矩,贡献了体系的剩磁.四方MnGa合金呈现弱的亚铁磁性,在500 MPa等静压下净有效磁矩减小.

    四方MnGa合金等静压晶体结构自旋电子结构磁性质密度泛函理论

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