二硫化钨(WS2)由于具有可调的带隙、强的光-物质相互作用、较高的载流子迁移率等性质, 在光电子器件领域具有较为广泛的应用。本文通过常压化学气相沉积(CVD)法, 以硫粉和过渡金属氧化物为前驱体, 在SiO2/Si上生长了枝晶WS2/单层WS2同质结。在衬底上将样品的形貌演化分为了4个区域: 叠加生长区(Ⅳ)、树枝状WS2生长区(Ⅲ)、六角状WS2生长区(Ⅱ)和无明显形貌区(Ⅰ)。采用光学显微镜、原子力显微镜、拉曼光谱、光致发光光谱、透射电子显微镜、扫描电子显微镜等测试手段系统比较了所制备枝晶WS2/单层WS2在衬底上数量、形貌、结构和性质的不同。研究发现枝晶WS2形貌的不同影响了实际缺陷浓度, 从而影响了拉曼特征峰位置。利用原子吸附模型和S、W蒸气比的变化解释了形貌演化的生长机理。此外, 基于枝晶WS2/单层WS2制备的背栅式场效应晶体管(FET)光响应率为46.6 mA/W, 响应时间和恢复时间达到了微秒级别, 性能优于大多数CVD法制备的单层WS2背栅式场效应晶体管(WS2-FET)。这一工作有助于进一步加强对二维薄膜材料可控生长的理解, 对制备大面积、高质量的枝晶型结构具有一定参考价值。

由于量子限域效应, 量子点掺杂玻璃在宽波长范围内可产生可调谐的吸收和光致发光, 其近年来得到了广泛的研究。硫族铅系半导体具有窄带隙和较大的波尔半径, 在大尺寸范围内具有强的量子限域效应, 因此, 由硫铅系化合物制成的量子点在光电子领域具有广泛的技术应用。量子点掺杂玻璃具有良好的化学和热稳定性, 为制作全固态小型光电器件提供了可能。为了获得理想的光学性能, 各国学者在调控量子点的带隙和提高量子点荧光效率方面做了大量研究。本文综述了玻璃中PbS和PbSe量子点光学性质调谐方法的研究进展, 总结了IV-VI量子点掺杂玻璃的应用研究存在的问题和未来的研究方向。

碳化硅(SiC)是制作高温、高频、大功率电子器件的理想电子材料，近20年来随着外延设备和工艺技术水平不断提升，外延膜生长速率和品质逐步提高，碳化硅在新能源汽车、光伏产业、高压输配线和智能电站等领域的应用需求越来越大。与硅半导体产业不同，碳化硅器件必须在外延膜上进行加工，因此碳化硅外延设备在整个产业链中占据承上启下的重要位置，而且也是整个产业链中最复杂、最难开发的设备。本文从碳化硅外延生长机理出发，结合反应室设计和材料科学的发展，介绍了化学气相沉积(CVD)法碳化硅外延设备反应室、加热系统和旋转系统等的技术进展，最后分析了CVD法碳化硅外延设备未来的研究重点和发展方向。

由于氮化铝纳米线具有优异的导热性, 国内外学者对其进行了广泛研究。本文以三聚氰胺和氟化钇为添加剂, 采用直接氮化法制备了氮化铝纳米线。利用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、高分辨率透射电子显微镜(HRTEM)、能谱仪(EDS)等表征了氮化铝纳米线的晶体结构和微观形貌, 分析了三聚氰胺和氟化钇对氮化反应的促进作用, 研究了不同含量的三聚氰胺和不同反应温度对制备氮化铝纳米线的影响。结果表明: 添加三聚氰胺可以提高氮化反应速率, 促进纳米线的生成; 当反应温度为1 200 ℃, 铝粉和三聚氰胺质量比为1∶4, 氟化钇掺量为5%(质量分数)时, 成功制得了高长径比的氮化铝纳米线。

铋基卤化物材料因其无毒和优良的光电性能而显示出巨大的应用潜力。BiI3作为一种层状重金属半导体, 已被用于X射线检测、γ射线检测和压力传感器等领域, 最近其作为一种薄膜太阳能电池吸收材料备受关注。本文采用简单的气相输运沉积(VTD)法, 以BiI3晶体粉末作为蒸发源, 在玻璃基底上得到高质量c轴择优取向的BiI3薄膜。并通过研究蒸发源温度和沉积距离对薄膜物相和形貌的影响, 分析了BiI3薄膜择优生长的机理。结果表明VTD法制备的BiI3薄膜属于三斜晶系, 其光学带隙为~1.8 eV。沉积温度对薄膜的择优取向有较大影响, 在沉积温度低于270 ℃时, 沉积的薄膜具有沿c轴择优取向生长的特点, 超过此温度, c轴择优取向生长消失。在衬底温度为250 ℃、沉积距离为15 cm时制备的薄膜结晶性能最好, 晶体形貌为片状八面体。

氮化铝(AlN)纳米结构除了具备AlN本身宽带隙、高热导率、高击穿场强和高热稳定性等优异物理性能外，还具备表面效应和小尺寸效应所引起的独特物理和化学性质，因而受到人们的广泛关注。在国内外研究学者多年的不懈努力和研究下，目前已经能够生长结晶质量较高的AlN纳米结构，并在光学、电学和磁学等领域发挥着重要的作用。在本文中，首先探讨了包括化学气相沉积法、物理气相传输法、直流电弧放电法、氢化物气相外延法、分子束外延法等不同AlN纳米结构制备方法的研究进展。随后系统地总结了在不同方法制备过程中，温度、源、气氛、生长时间和催化剂等因素对AlN纳米结构的形貌和结晶质量的影响，并分析了它们的生长机理。最后还详细介绍和讨论了AlN纳米结构的物理性质。

碱式硫酸镁晶须的分子式为xMgSO4?yMg(OH)2?zH2O，是一种人工合成具有一定长径比的无机功能材料。作为填充剂，可提高材料的抗拉强度等机械性能，也可以起到阻燃的作用。在NH4+-NH3缓冲体系，用常压一步法制备长度为10~30 μm，直径为0.05~0.3 μm，长径比为30~150的MgSO4?5Mg(OH)2?3H2O晶须。采用XRD、SEM、TG、TEM对产品进行表征，结合表征结果对反应浓度、反应温度、反应时间和陈化时间等影响因素进行研究。对碱式硫酸镁的生成机理进行第一性原理分析，碱式硫酸镁晶须生长习性符合位错螺旋生长机制。采用缓冲体系稳定溶液酸碱性，降低反应溶液的非理想性，可以使晶体在非受迫情况下定向生长，为进一步工业应用，实现低能耗生产碱式硫酸镁晶须提供了重要参考。

文章综合概述了固相法晶体生长技术的发展过程与研究进展。首先, 回顾了在陶瓷烧结与冶金工艺中经常出现的晶粒异常长大现象, 以及由此发展起来的固相法晶体生长技术。对固相法晶体生长工艺和应用领域等进行了简要介绍, 对固相法晶体生长技术的典型应用案例和发展历程进行了叙述。然后, 着重介绍了一种新的固相晶体生长技术——无籽晶固相晶体生长技术。对无籽晶固相晶体生长技术在无铅铁电压电晶体—铌酸钾钠基晶体中的应用进行详细介绍, 并将该方法与常规的高温熔体法和籽晶诱导固相法晶体生长技术的特点进行了比较。最后, 在介绍当前关于固相法晶体生长机理讨论的基础上, 针对无籽晶固相晶体生长技术, 提出了一种新的综合机制模型, 力图解释无籽晶固相晶体生长的机理。对无籽晶固相晶体生长技术当前存在的问题以及未来的发展, 分别进行了简要的说明与展望。

液相体系晶须生长的两个必要条件是: 第一, 在晶须生长体系中, 有“一维方向优势联结”的生长基元存在。第二, 有惰性生长基元存在, 且这些惰性 生长基元必须具有一定的稳定能, 同时其稳定又要小于起主要联结作用的生长基元。本文通过列举若干晶须生长实例予以论证。

晶须生长机制一直备受关注，然而“晶须到底是怎样生长为条状的？”这一科学问题始终未能得到解决。传统晶须生长机制不适用于液相体系晶须生长 。本文试图提出液相体系晶须生长机制应为拓展的ACP(Anion Coordination Polyhedron)机制。因为传统的晶须生长机制未能解释液相体系晶须的生长形态， 也未能解释晶须的多样性以及指导人工可控晶须生长。拓展的ACP生长机制克服了这些问题，并有效地指导人工晶须生长。