Author Affiliations
Abstract
1 Ioffe Institute, Saint Petersburg 194021, Russia
2 Tomsk State University, Tomsk 634050, Russia
A commercial epi-ready () β-Ga2O3 wafer was investigated upon diamond sawing into pieces measuring 2.5 × 3 mm2. The defect structure and crystallinity in the cut samples has been studied by X-ray diffraction and a selective wet etching technique. The density of defects was estimated from the average value of etch pits calculated, including near-edge regions, and was obtained close to 109 cm?2. Blocks with lattice orientation deviated by angles of 1?3 arcmin, as well as non-stoichiometric fractions with a relative strain about (1.0?1.5) × 10?4 in the [] direction, were found. Crystal perfection was shown to decrease significantly towards the cutting lines of the samples. To reduce the number of structural defects and increase the crystal perfection of the samples via increasing defect motion mobility, the thermal annealing was employed. Polygonization and formation of a mosaic structure coupled with dislocation wall appearance upon 3 h of annealing at 1100 °C was observed. The fractions characterized by non-stoichiometry phases and the block deviation disappeared. The annealing for 11 h improved the homogeneity and perfection in the crystals. The average density of the etch pits dropped down significantly to 8 × 106 cm?2.
gallium oxide epi-ready substrate etch pits crystal defect mosaic structure crystal perfection Journal of Semiconductors
2023, 44(12): 122801
1 山东大学晶体材料国家重点实验室，济南 250100
2 国科光电科技有限责任公司，北京 100094
3 山东省工业技术研究院，济南 250100
倍半氧化物具有优异的热学性能、稳定的物化性能、低的最大声子能量和强的晶体场，是理想的高功率、大能量激光基质材料。倍半氧化物具有超高熔点，因此其高质量、大尺寸的晶体制备极其困难，研究人员对此进行了长期的研究探索。近年激光技术发展对高品质倍半氧化物单晶的迫切需求促使相关晶体的生长技术取得了突破。本文在简单介绍倍半氧化物性能与结构的基础上，详细综述了Lu2O3、Sc2O3、Y2O3倍半氧化物晶体的生长方法及缺陷种类，系统总结了稀土离子掺杂的倍半氧化物在1~3 μm波段内的激光性能，最后对其未来的研究与发展方向进行了展望。
倍半氧化物 激光基质材料 晶体生长 晶体缺陷 激光性能 sesquioxide host material for laser crystal growth crystal defect laser performance Lu2O3 Lu2O3 Sc2O3 Sc2O3 Y2O3 Y2O3
1 上海工程技术大学化学化工学院,上海 201620
2 中国科学院福建物质结构研究所结构化学国家重点实验室,福建 福州 350002
3 中国科学院合肥物质科学研究院安徽光学精密机械研究所,安徽省光子器件与材料重点实验室, 安徽 合肥 230031
4 先进激光技术安徽省实验室,安徽 合肥 230037
5 中国科学技术大学,安徽 合肥 230026
大尺寸 YAG 晶体的生长不可避免地会出现各种缺陷, 位错是晶体中主要的缺陷之一。位错会产生应力双折射, 降低晶体的光学均匀性, 增大损耗、缩短使用寿命等, 因此生长出无位错或低位错 YAG 晶体对发展高效率固体激光器具有重要意义。本文综述了近四十年来国内外对于 YAG 晶体的位错研究状况，总结了化学腐蚀法、缀饰法、同步辐射法、应力双折射法、X 射线透射形貌术、光散射层貌术等在位错方面的研究以及 TEM、SEM 等方法在 YAG 位错研究上的应用, 并对晶体生长工艺对晶体内部位错密度与分布的影响进行了介绍, 为大尺寸、高品质 YAG 激光晶体的制备和位错研究提供了参考。
激光技术 YAG 晶体 位错 晶体缺陷 晶体生长 laser techniques YAG crystal dislocation crystal defect crystal growth
1 太原科技大学应用科学学院，太原 030024
2 太原科技大学材料科学与工程学院，太原 030024
3 山西科技学院材料科学与工程学院,晋城 048026
本文利用低温拉曼与光致发光光谱对纯净金刚石晶片的结晶质量、晶体应力分布进行表征分析，并结合电子辐照和快速退火对晶片的杂质缺陷结构开展研究。通过拉曼光谱对金刚石特征峰的表征分析发现，由于金刚石生长机制以及晶片的切割、抛光等因素影响，晶片的边缘与表面应力分布较高。光致发光光谱中的零声子线具有明显的温度依赖性，根据Jahn-Teller效应与电子-声子耦合理论阐明了测试温度变化引起中性单空位缺陷零声子线分裂与红移的机理。对晶片做电子辐照与退火调控处理后，晶片中氮-空位(NV)缺陷显著增多，表明在纯净晶片中氮主要以替代位氮杂质的形式存在。
金刚石 光谱表征 晶体缺陷 色心 电子辐照 退火 diamond spectral characterization crystal defect color center electron irradiation annealing
1 浙江大学硅材料国家重点实验室材料科学与工程学院，杭州 310027
2 浙江大学杭州国际科创中心，杭州 311200
碳化硅(SiC)具有禁带宽度大、电子饱和漂移速度高、击穿场强高、热导率高、化学稳定性好等优异特性，是制备高性能功率器件等半导体器件的理想材料。得益于工艺简单、操作便捷、设备要求低等优点，湿法腐蚀已作为晶体缺陷分析、表面改性的常规工艺手段，应用到了SiC晶体生长和加工中的质量检测以及SiC器件制造。根据腐蚀机制不同，湿法腐蚀可以分为电化学腐蚀和化学腐蚀。本文综述了不同湿法腐蚀工艺的腐蚀机理、腐蚀装置和应用领域，并展望了SiC湿法腐蚀工艺的发展前景。
碳化硅 湿法腐蚀 电化学腐蚀 化学腐蚀 晶体缺陷 晶体表面 silicon carbide wet etching electrochemical etching chemical etching crystal defect crystal surface
1 广东工业大学轻工化工学院，广州 510006
2 广州半导体材料研究所，广州 510610
双掺Nd,Ce∶YAG晶体相比传统的Nd∶YAG具有输出能量高、激光振荡阈值低的优点。近几年高能效固体激光器的发展对大尺寸、高质量Nd,Ce∶YAG晶体的需求越来越大。采用提拉法生长大尺寸Nd,Ce∶YAG时，极易出现包裹物和开裂缺陷。本文通过理论与实践相结合的方式分析了晶体在生长过程中产生缺陷的原因，并提出了解决办法，成功生长出直径50 mm等径长150 mm的高质量Nd,Ce∶YAG单晶。本研究可为批量化生长大尺寸Nd,Ce∶YAG晶体的质量改进提供方向和指导。
激光晶体 晶体生长 提拉法 大尺寸 晶体缺陷 laser crystal Nd,Ce∶YAG Nd,Ce∶YAG crystal growth Czochralski method large size crystal defect
研究了平行取向向列相液晶缺陷多层介质膜一维光子晶体的透射谱特性。自然光垂直入射，光子禁带范围为518.5~582.0 nm，并且禁带中观察到成对出现的透射峰。偏振光垂直入射，当偏振方向分别与液晶盒摩擦方向垂直、平行时，成对透射峰中的一个消失。而当入射光偏振方向与摩擦方向成45°时，光子禁带中仍出现了成对透射峰。由于液晶层具有折射率各向异性，光波存在两种本征模式（e模式和o模式）。入射光偏振方向与摩擦方向平行时为e模式，与摩擦方向垂直时为o模式，与摩擦方向成45°时两种模式共存。
光学器件 光子晶体 向列相液晶缺陷 平行取向 透射光谱 光学学报
2013, 33(10): 1023002
为了分析3种不同类型的商业太阳电池片,即P型铸造多晶硅太阳电池、定边喂膜生长硅(EFG)太阳电池和单晶硅太阳电池中存在的影响电池效率的可能性缺陷,对太阳电池的电性能参数如光谱响应曲线、短路电流的二维分布、串联电阻、并联电阻、二极管理想因子、反向饱和电流等进行了表征和分析。对比分析了对太阳电池增加偏置白光前后的光谱响应(外量子效率EQE)曲线,然后采用光束诱导电流(LBIC)法和电流-电压(I-V)(暗,光照)法分别测试了太阳电池中形成漏电缺陷的面分布和太阳电池的电性能参数并借助于太阳电池的二极管等效模型拟合了 I-V 曲线。结合这3种分析测试方法,得出在铸造多晶硅、EGF太阳电池中影响电池参数的主要缺陷是晶界、位错以及材料中的杂质,而影响单晶硅太阳电池的却是存在于体内的金属杂质等。由于原材料中存在不同的少子复合中心,使最终多晶硅,EFG和单晶硅太阳电池的转换效率分别为10.5%,11.7%和15.7%。
晶体硅 太阳电池 转换效率 电学参数 晶体缺陷 crystalline silicon solar cell conversion efficiency electrical parameter crystal defect
1 上海工程技术大学基础教学学院, 上海 201600
2 中国科学院上海光学精密机械研究所, 上海 201800
利用飞秒激光对ZnO晶体进行辐照，对辐照前后的晶体样品进行发光光谱及拉曼光谱检测。辐照后发光光谱的某些发光峰强度有明显增强，但未产生新的发光峰，表明没有新的缺陷结构产生，但晶体内锌空位、间隙位锌、间隙位缺陷浓度增加。拉曼光谱结果表明，辐照后ZnO晶体未产生相变，但随着辐照激光功率的增大，拉曼峰327 cm-1，437 cm-1强度明显减弱，表明在飞秒激光辐照作用下氧化锌的结晶程度下降。但574 cm-1峰值却随着辐照功率的增大而变大，分析表明该拉曼峰很可能是由于晶体内间隙位缺陷所致。同时实验过程中观察到飞秒激光倍频光产生。
飞秒激光 晶体缺陷 发光光谱 拉曼光谱 ZnO晶体 激光与光电子学进展
2007, 44(11): 31
中国科学院半导体研究所集成光电子学国家重点实验室, 北京 100083
通过改进时域有限差分(FDTD)法,计算和分析了二维光子晶体的缺陷模式。运用一维时域有限差分算法和线性插值法在总场散射场(TF-SF)连接边界引入入射平面波,采用完全匹配层(PML)技术对外行波进行了有效吸收。计算和分析结果表明,在光子晶体非对称方向入射的平面波能激发所有的缺陷模式,选取合适的探测点位置收集电场值,经快速傅里叶变换(FFT)能得到所有的共振峰值。另外,采用该方法研究了二维正方介质柱光子晶体缺陷模的共振频率与缺陷介质柱半径和介电常量之间的关系。结果表明通过改变缺陷的半径和介电常量大小可以在光子晶体禁带中一定的范围内调节缺陷模式的共振频率大小。
光电子学 光子晶体缺陷模式 时域有限差分法 总场散射场
