ZnO晶体制备工艺的研究

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在当今社会,半导体材料由于其特殊的物理性能,已经迅速成为电子工业和高技术领域中所不可替代的材料。其中,ZnO晶体是一种具有发光、压电、电光、闪烁等性能的多功能半导体材料,具有相当广阔的应用前景。相比SiC,GaN等其他宽带隙材料而言,其资源丰富、价格低廉、稳定性好。但是,由于其熔点高达1975℃,在1400℃以上升华现象严重,还具有强烈的极性析晶特性,所以该晶体的制备极为困难。本文优化了晶体生长用石英坩埚的内壁镀碳膜工艺,改进了石英坩埚的真空密封装置,并且对助熔剂法制备ZnO晶体进行了实验初探。  (1)优化了晶体生长用石英坩埚的内壁镀碳膜工艺。在过去工艺基础上做了进一步优化处理,包括腐蚀剂的浓度、给予升温退火和移动导气管。经过工艺优化后,得到了最佳的工艺参数,获得了更加致密和结合牢固的碳膜。  (2)改进了晶体生长用石英坩埚的真空密封装置。改进3条焊枪环吹换为2条大口径割枪对吹,简化了装置,可迅速且均匀地加热管壁,提高了密封速度和可靠性,适用于不同直径、不同长度的石英坩埚密封,密封效果良好。在氧气压力为0.05MPa,乙炔压力为0.02MPa的氧化焰条件下,完成了真空密封,经过水压测试,封口具有很好的承压能力。  (3)选择Zn作高温金属溶液,采用无籽晶助熔剂法生长出了淡黄色ZnO晶体,尺寸为毫米级。并用X射线衍射仪、扫描电镜、能谱仪、傅立叶转换红外光谱仪和荧光分光光度计对制备的ZnO进行了分析表征。
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