SAPMAC法生长Al2O3晶体的云雾缺陷分析

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本文以SAPMAC法生长的蓝宝石晶体为研究对象,对蓝宝石晶体中的云雾缺陷进行了研究。采用光学显微镜、扫描电子显微镜、激光共聚焦显微镜观察云雾的组成与形貌。通过腐蚀方法分析了云雾与位错的关系,以及各个生长晶面的腐蚀斑形貌。  研究结果表明,过快的生长速度及冷却速度,及温度的波动,都会在蓝宝石晶体中引入各种缺陷,比如晶体开裂、云雾、位错等。在与籽晶相连处、靠近坩埚处及晶体底部会出现云雾缺陷。与籽晶相连部分的云雾体积较大,而靠近坩埚部分的云雾比较稀薄。  光学显微镜观察表明,云雾孔洞尺寸在20~130μm之间,密度为100~160/cm2;用熔融的KOH腐蚀云雾孔洞,发现c向(0001)的云雾孔洞中聚集了大量与位错端头对应的三角形腐蚀坑,且腐蚀坑数量与孔洞大小基本成正比,而在孔洞外基体表面三角腐蚀坑密度远远低于孔洞内密度,表明孔洞倾向于在位错处聚集长大。  激光共聚焦显微镜观察孔洞腐蚀前后立体形貌显示孔洞内壁并不光滑,而是由具有特定晶向的临位面构成,腐蚀后的立体形貌表明孔洞内壁在不同方向上腐蚀速度并不相同,最终形成具有特定外形的腐蚀边缘和内部表面,且边缘形貌与基体腐蚀坑形貌相同;在垂直表面方向上,形成多层的腐蚀台阶,台阶与台阶间间距基本不变,台阶斜率固定,说明先后形成台阶间腐蚀存在固定的时间间隔,台阶腐蚀形核需要一定激活能。  蓝宝石不同晶面上位错腐蚀坑形貌不同,a向(1120)面腐蚀坑为菱形,m向(1100)面腐蚀坑为四边形,c向(0001)面上三角形腐蚀坑和六边形腐蚀坑同时存在,分析认为,蓝宝石各晶面上腐蚀坑形貌与该面原子结构的对称性有关。
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