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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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    中长波Cr2+/Fe2+∶CdSe激光晶体生长及元件制备

    黄昌保胡倩倩朱志成李亚...
    551-553页
    查看更多>>摘要：本文采用自主研发的双温区真空石墨加热单晶炉,通过钼坩埚密封布里奇曼法成功生长出了Cr2+∶CdSe晶体和Fe2+∶CdSe晶体,晶体尺寸达φ51 mm×110 mm.Cr2+∶CdSe晶体和Fe2+∶CdSe晶体分别在1 400～2 400 nm和2 500～5 200 nm波段存在明显的吸收,同时,Cr2+∶CdSe晶体和Fe2+∶CdSe晶体在7～15 μm波段透过率均接近CdSe晶体透过极限(～70％),换算吸收系数约为0.005 cm-1.采用钼坩埚密封布里奇曼法制备的Cr2+/Fe2+∶CdSe晶体具有过渡金属离子掺杂浓度可控、掺杂均匀、晶体品质高等优点,可同时作为中波红外激光晶体和长波红外非线性光学晶体材料.

    中远红外激光非线性光学晶体激光晶体过渡金属掺杂CdSe晶体晶体生长布里奇曼法

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    基于溶液法制备卤化铅钙钛矿的直接型辐射探测器研究进展

    秦峰吴金杰邓宁勤焦志伟...
    554-571页
    查看更多>>摘要：X射线和γ射线探测在医学成像、安防检查、国土安全、无损检测等各个领域得到广泛应用,钙钛矿材料具有高辐射吸收系数、高载流子迁移率-寿命乘积、特殊的缺陷容忍特性而成为辐射探测器件优异的候选材料.溶液法在制备钙钛矿材料方面具有显著的优势,溶液法的成本较低,能在低温或环境条件下制备,更易推行工业化生产,是未来优化材料体系,制备高质量、大尺寸晶体材料的关键技术.本文从溶液法制备卤化铅钙钛矿材料的角度出发,分析晶体生长及材料组成对辐射探测性能的影响,重点介绍从优化晶体生长质量和器件结构设计等方面提升辐射探测性能,最后总结钙钛矿材料在辐射探测领域面临的挑战,并展望了未来研究的发展方向,期望为钙钛矿材料在辐射探测领域走向工业化提供参考.

    晶体生长卤化铅钙钛矿溶液法半导体器件辐射探测器

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    溶液空间限域法制备有机-无机杂化卤化铅钙钛矿单晶薄膜及其器件应用研究进展

    张庆文单东明张虎丁然...
    572-584页
    查看更多>>摘要：近年来,有机-无机杂化卤化铅钙钛矿材料因其出色的光电特性在国际上备受瞩目,并已成功应用于太阳能光伏、光电探测、电致发光等多个领域.目前绝大部分器件研究都集中在钙钛矿多晶材料上,但钙钛矿单晶材料拥有更低的缺陷态密度、更高的载流子迁移率、更长的载流子复合寿命、更宽的光吸收范围,以及更高的稳定性等优异的性质,可有效减少载流子传输过程中的散射损失,以及在晶界处的非辐射复合,并抑制离子迁移所引起的迟滞效应.采用钙钛矿单晶薄膜作为器件有源层有望制备性能更高效且更稳定的钙钛矿光电器件.目前,已报道的多种钙钛矿单晶薄膜制备方法包括溶液空间限域法、化学气相沉积法、自上而下加工法等,其中溶液空间限域法的发展和应用最为广泛.本文聚焦利用溶液空间限域法制备高质量钙钛矿单晶薄膜的相关方法,以及钙钛矿单晶薄膜在光电探测器、太阳能电池、场效应晶体管和发光二极管等相关器件应用中的研究进展,并对钙钛矿单晶薄膜及其光电器件的未来发展趋势进行了展望.

    钙钛矿半导体材料溶液空间限域法钙钛矿单晶薄膜光电子器件单晶薄膜生长

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    碳化硅化学机械抛光中材料去除非均匀性研究进展

    孙兴汉李纪虎张伟曾群锋...
    585-599页
    查看更多>>摘要：化学机械抛光已经成为半导体制造中关键的工艺步骤之一,该技术是目前实现碳化硅晶片超精密加工的一种常用且有效的方法,可用于加工晶片表面,以获得高材料去除率、高表面质量和高表面平整性的晶片.然而,在碳化硅晶片化学机械抛光中,晶片表面材料去除非均匀性一直是一个具有挑战性的问题,减小晶片表面材料去除非均匀性对确保半导体器件的高性能和稳定性至关重要.本文介绍了碳化硅材料的性质及应用与化学机械抛光工艺,研究了不同碳化硅化学机械抛光技术的材料去除机理、不同化学机械抛光技术的发展状况和性能及优缺点,综述了碳化硅晶片化学机械抛光中材料去除非均匀性影响因素,如:抛光压力、抛光液(磨粒)和转速等因素,最后对未来碳化硅化学机械抛光中材料去除非均匀性研究做出了展望.

    碳化硅化学机械抛光材料去除抛光压力抛光液抛光垫

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    二硫化钼纳米材料的制备方法及应用研究进展

    张家豪王德修李玉琦徐英...
    600-619页
    查看更多>>摘要：本文深入探讨了二硫化钼(MoS2)纳米材料的合成策略及其在能源转换与存储等领域的应用前景,综合分析包括溶剂热法、溶胶-凝胶法在内的多种合成方法,揭示了这些方法对MoS2纳米结构形态和性能的具体影响.研究表明,通过精确控制合成条件,可以制备出具有优化电子性质和表面活性的MoS2纳米材料.在锂离子电池和光电探测器等应用中,这些材料展现了卓越的性能,特别是在增强电池充放电循环稳定性和提升光电转换效率方面.本文进一步讨论了MoS2应用发展面临的挑战,特别是在材料合成可扩展性和性能一致性方面.最后,文章对未来的研究方向进行了展望,提出了创新合成策略和优化材料结构的研究方向,进一步拓宽MoS2在高性能能源设备中的应用潜力.

    二硫化钼纳米材料能源转换能源存储合成策略

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    Yb∶Ca3(NbGa)5O12晶体的坩埚下降法生长及光学性能研究

    赵涛艾蕾梁团结钱慧宇...
    620-626页
    查看更多>>摘要：使用坩埚下降法成功生长出了镱离子掺杂钙铌镓石榴石晶体(Yb∶Ca3(NbGa)5O12).通过XRD测试分析了晶体的结构,该晶体为立方晶系,晶胞参数a=b=c=12.471 Å.对该晶体进行了拉曼光谱、透过光谱、吸收和发射光谱、荧光寿命等测试,计算了该晶体的吸收截面、发射截面、增益截面等.研究了在空气中退火对该晶体吸收光谱、发射光谱、荧光寿命的影响,退火前在935 nm处吸收截面为1.82×10-20cm2,退火后降低为1.40×10-20cm2,退火前在1 031 nm处的发射截面为0.56×10-20cm2,退火后降低为0.40×10-20cm2,退火前荧光衰减时间为1.42 ms,退火后为1.32 ms.结果表明,Yb∶Ca3(NbGa)5O12单晶在空气中退火会对晶体的激光性能造成不利影响.

    Yb∶Ca3(NbGa)5O12晶体坩埚下降法吸收光谱发射光谱荧光衰减退火

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    Cs4 EuI6∶Sm近红外闪烁晶体的生长及发光性能研究

    杨江浩黄欣帅蓝陈慧魏钦华...
    627-633页
    查看更多>>摘要：随着长波敏感硅基光电探测器的发展,近红外闪烁晶体逐渐成为研究热点,其中Sm2+掺杂的Eu2+基卤化物晶体表现出优异的近红外发光性能.本文利用布里奇曼法成功制备了尺寸达到厘米级别的Cs4EuI6 ∶ Sm近红外闪烁晶体,通过XRD、XPS和ICP-OES等手段研究了晶体的组分和结构.结果 表明,Sm2+成功掺入Cs4EuI6基质,且对基质的晶体结构无明显影响.在紫外和X射线的激发下,晶体主要呈现两个发光中心(Eu2+和Sm2+),发光峰位于450和840 nm左右,分别对应于Eu2+和Sm2+的5d→4f的跃迁发光,紫外激发下的Eu2+和Sm2+的荧光衰减寿命均处于微秒级别.结果 表明,随着Sm2+掺杂浓度的增加,发光波长由蓝光逐渐变为近红外光.同时系统研究了不同Sm2+浓度掺杂对晶体发光性能、Eu2+-Sm2+能量传递及荧光寿命的影响,实验结果表明,改变Sm2+掺杂浓度可以调控晶体的发光性能.

    Cs4EuI6Sm2+掺杂闪烁晶体近红外发光布里奇曼法能量传递

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    硅基钽酸锂异质晶圆键合工艺研究

    陈哲明丁雨憧邹少红龙勇...
    634-640页
    查看更多>>摘要：5G移动通信的发展对声表面波滤波器提出了高频、小型化、集成化的要求.相较于传统压电体单晶材料,采用硅基压电单晶薄膜材料制备的声表面波滤波器具有高频、低插入损耗、高温稳定性等优势,是高性能声表面波器件发展的核心基础材料.Smart-CutTM是制备硅基压电单晶薄膜材料的主要方法,键合工艺是其中的核心工序,键合质量决定了硅基压电单晶薄膜晶圆材料的质量,并影响器件性能.本文通过低温直接键合工艺,对等离子活化、兆声清洗、预键合、键合加固四道工序展开优化,最终实现了键合强度高达1.84 J/m2、键合面积超过99.9％的高质量硅基钽酸锂异质晶圆键合.

    硅基钽酸锂低温直接键合等离子活化兆声清洗预键合键合加固声表面波滤波器

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    碲锌镉晶体生长温度梯度与界面形状稳定性关系的研究

    曹聪刘江高范叶霞李振兴...
    641-648页
    查看更多>>摘要：碲锌镉晶体被广泛用作红外探测器碲镉汞薄膜的外延衬底和制造室温核辐射探测器.在晶体生长过程中,界面形状与热量传输状态密切相关.本文结合数值模拟技术控制碲锌镉晶体生长过程中温度场分布,设计了垂直布里奇曼法和垂直温度梯度凝固法微凸固液界面的晶体生长程序,并根据实际晶体生长实验,分析了晶体生长方法差异与碲锌镉晶体单晶率之间的关系.通过光致发光谱进行成分测试获得了碲锌镉晶体等径段纵截面中Zn值分布谱图,以研究固液界面温度场分布与晶体Zn值宏观偏析之间的关系.结果表明,在晶体生长过程中固液界面两侧温场梯度分布对界面的形状选择和稳定性有重要影响,更大的固相侧温度梯度有助于实现稳定的凸界面晶体生长,从而提高晶体成晶率.

    碲锌镉晶体数值模拟晶体生长界面形状界面稳定性宏观偏析

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    高热稳定CaGdAlO4∶Er3+/Yb3+荧光粉的上转换发光及其温度传感性能

    李玉强杨健王帅郑基源...
    649-655页
    查看更多>>摘要：获得具有良好热稳定性和发光性能的非接触式光学温度传感材料是目前的研究热点之一,本工作通过高温固相法制备了Er3+/Yb3+共掺CaGdAlO4∶Erx,Yb0.10(x=0.006、0.008、0.010、0.012、0.014)荧光粉,尺寸大小分布在0.6～4.2 μm.在980 nm激光激发下,该荧光粉在500～700 nm发射谱由两个发射带组成,528和550 nm处两个较强的绿光发射带,归属于Er3+的2H11/2→4I15/2、4S3/2→4I15/2能级跃迁,663 nm处较弱的红光发射带,归属于Er3+的4F9/2→4I15/2能级跃迁.上转换发光强度最大组分为CaGdAlO4∶Er0.010,Yb0.10.300～573 K变温发射谱表明,基于荧光强度比FIR528/550参数,温度传感绝对灵敏度SA从44.4×10-4K-1(@300 K)先增大到52.0 ×10-4 K-1(@445 K)随后减小到49.0×10-4 K-1(@573 K).相对灵敏度SR则从0.95 ×10-2 K-1(@300 K)单调减小到0.27×10-2 K-1(@573 K).冷热循环实验表明该材料的热重复性优于98％.结果表明,CaGdAlO4∶Er0.010,Yb0.10荧光粉在光学温度传感领域具有潜在的应用前景.

    稀土离子荧光粉Er3+/Yb3+共掺上转换荧光强度比温度传感高温固相法

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