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- A3. 金属有机气相外延 B2. 半导体III-V族材料 A1. 晶体形貌 B1. 氮化物
- 材料科学与工程
- 光电信息材料与器件
- Nagoya University
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用于光伏应用的高通量金属有机气相外延（MOVPE）及砷化镓（GaAs）生长速率的加速
摘要： 我们展示了金属有机气相外延（MOVPE）技术在太阳能电池用砷化镓（GaAs）超高速生长方面的可行性。生长速率提升至120微米/小时，且与三甲基镓（TMGa）供给量呈近似线性关系。以90微米/小时速率生长的GaAs，其厚度均匀性与掺杂载流子浓度与传统低速生长工艺相当。为降低材料成本，我们研究了降低V/III族气体供给比的可能性。在90微米/小时加速生长速率下，采用不同V/III比生长非掺杂GaAs晶圆。当V/III比从40降至5时，GaAs生长速率提高了20%。低温光致发光（PL）测试显示光谱无明显变化，表明材料质量未受显著影响。V/III比在10-40范围内时光电转换效率基本持平，但最低V/III比（5）时效率下降。采用不同生长条件制备的GaAs光伏电池表明：90微米/小时生长速率的电池性能与既往研究结果相当。
关键词： A3. 金属有机气相外延 B2. 半导体砷化镓 B3. 太阳能电池 A1. 晶体形貌
更新于2025-09-23 15:23:52
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反向晶体生长
摘要： 过去十年间，许多晶体生长过程中发现了逆向生长路径。在这些体系中，单晶并非由单一晶核发育而成。前驱体分子/离子或纳米晶?；峋奂山洗蟮姆蔷蚨嗑Э帕?，随后在非晶颗粒表面发生多核生长或多晶颗粒表面重结晶，形成具有规则形貌的单晶壳层，最终结晶从表面向核心延伸形成单晶。这种非经典晶体生长路径常产生特殊形貌，如核壳结构、中空单晶、夹心结构等。本文简要综述了逆向晶体生长的研究进展，表明探究晶体生长的详细机制有助于我们更好地理解众多新颖晶体形貌的形成过程，并讨论了一些未解问题。
关键词： 成核、晶体生长、核壳结构、晶体形貌、空心晶体、电子显微镜
更新于2025-09-23 15:23:52
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通过过饱和法对GaN衬底上InGaN的形貌研究
摘要： 通过原子力显微镜研究了采用金属有机气相外延（MOVPE）法在c面GaN衬底上生长的薄层InGaN的形貌特征。观察到三种不同形貌：台阶状表面、大型平坦二维（2D）岛状结构以及小型高耸三维（3D）点状结构。较低的生长温度和较高的生长速率（即增加蒸汽过饱和度）会使InGaN形貌从台阶状转变为二维岛状，进而当超过三维点状结构的临界厚度时转变为三维点状。增大GaN衬底的斜切角会通过降低各台阶表面的过饱和度，使形貌从二维岛状转变为台阶状。在相同InN摩尔分数下，具有台阶状形貌的InGaN层具有最高的内量子效率。与生长在GaN/蓝宝石模板上的InGaN相比，生长在GaN衬底上的InGaN更容易形成台阶状形貌。
关键词： A3. 金属有机气相外延 B2. 半导体III-V族材料 A1. 晶体形貌 B1. 氮化物
更新于2025-09-23 15:22:29
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多晶TiO2基底上TiO2飞溅层的异取向外延生长
摘要： 本研究探讨了二氧化钛（TiO?）基底晶粒尺寸与取向对TiO?熔滴外延生长的影响。值得注意的是，熔滴呈现与基底相当的晶粒尺寸，表明晶粒尺寸具有遗传特性。此外，在沉积温度低于400°C和高于500°C时分别观察到异质与同质外延生长。在低沉积温度（≤400°C）下还观察到高能(001)面的择优生长，这源于热喷涂沉积过程中的动态非平衡效应。此外，热喷涂沉积为制备TiO?晶体高能(001)晶面开辟了新途径。
关键词： 异取向外延生长、择优生长、晶体形貌、同取向外延生长、沉积温度、遗传特性
更新于2025-09-23 15:22:29
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邻位3C和4H-SiC(0001)面上的阶梯状形貌：动力学蒙特卡罗研究
摘要： 采用三维动力学蒙特卡罗模型研究了向[1100]或[1120]方向小倾角的3C和4H-SiC(0001)表面台阶形貌。该模型基于3C和4H-SiC晶体晶格建立三维网格以固定原子位置与原子间键合，在横向施加周期性边界条件，生长方向采用螺旋边界条件。模型考虑了台阶边缘的吸附原子附着/脱附、层间迁移以及平台上的吸附原子扩散等过程，并纳入了下台阶Ehrlich-Schwoebel势垒与上台阶并入势垒的影响。此外，将硅和碳原子作为独立最小扩散单元处理以获取更精细的表面原子行为信息。模拟结果表明：小倾角4H-SiC(0001)表面形成多高度台阶，而3C-SiC(0001)表面呈现单双层高度台阶形貌；向[1120]方向小倾角的两类衬底均出现锯齿状台阶边缘；最后分析了台阶形貌的形成机制。
关键词： 计算机模拟，晶体形貌，碳化硅，表面，动力学蒙特卡罗模型
更新于2025-09-23 15:21:01
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三甲基铝预剂量对MOCVD法在(111)硅衬底上生长氮化铝的形貌、薄膜-衬底界面及微观结构的影响
摘要： 通过金属有机化学气相沉积法，在不同三甲基铝预剂量处理后的(111)硅衬底上沉积氮化铝(AlN)。采用扫描电子显微镜、原子力显微镜、X射线衍射和透射电子显微镜对生长形貌、薄膜-衬底界面及薄膜微观结构进行了表征。预剂量处理样品中观察到横向生长覆盖预剂量阶段形成的刻面"斑块"，三维生长从这些斑块表面的微小岛状结构萌发并最终将其覆盖。当岛状结构合并后，所有薄膜（无论是否预剂量处理）均呈现与无预剂量处理时相似的三维生长模式形貌。未预剂量处理的AlN-硅界面主要呈非晶态，但发现狭窄区域存在薄膜与衬底的原子级匹配。这表明AlN以外延方式在衬底上成核，而暴露于氨气后成核位点间形成非晶氮化硅。预剂量处理样品具有结构突变的界面，暗示观察到的斑块特征中的铝抑制了生长初期氨气与硅的反应。预剂量处理样品的衬底界面处观察到既不同于纤锌矿AlN也不同于金刚石立方硅的结构，可能对应闪锌矿AlN或应变Si/Al合金。所有样品（无论是否预剂量处理）均呈现由位错簇构成的亚晶界组成的马赛克微观结构，间距数百纳米的穿透位错沿共同方向倾斜，为位错弯曲机制提供了证据，该机制可能因预剂量处理而增强。
关键词： 缺陷、晶体形貌、金属有机化学气相沉积、半导体铝化合物、成核、氮化物
更新于2025-09-23 08:02:04
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光阱调控氯化钾晶体形貌的演化
摘要： 通过聚焦连续波近红外激光的表面光学捕获，我们展示了氯化钾（KCl）晶体的动态形态演化过程?？掌?溶液界面的光学捕获触发了结晶过程，随后实时观测到晶体形态的动态变化。在结晶初期阶段，我们观察到针状、矩形和立方体三种不同晶体形态。随着激光功率增加，尤其是采用线偏振光照射时，立方体晶体生成概率显著提升。通过持续照射已生成的晶体，我们还发现了激光偏振依赖的形态演化现象：在线偏振激光作用下，晶体呈现从针状到矩形、最终演变为立方体（KCl晶体的平衡形态）的阶梯式演化；而圆偏振激光仅诱导从针状到矩形的形态转变，未进一步形成立方体——这是因为晶体旋转过程中矩形晶体会发生溶解。这种独特形态演化现象的观测得益于本结晶方法具备的时空可控性。我们从光学捕获在成核前形成致密团簇域的角度，探讨了这些有趣现象的动力学机制与原理。
关键词： 激光偏振、氯化钾、晶体形貌、光学捕获、表面结晶
更新于2025-09-19 17:13:59
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铟和锑掺入SnS2单晶的研究
摘要： 采用直接气相传输技术在密闭石英安瓿中生长了纯SnS?、5%铟掺杂SnS?、15%铟掺杂SnS?、5%锑掺杂SnS?和15%锑掺杂SnS?单晶。X射线能谱分析表明所有五组原生单晶均呈化学计量比。X射线衍射分析显示这些晶体均为具有(001)择优取向的六方结构单相晶体。扫描电子显微镜与光学显微镜观察的原生单晶表面形貌表明其通过螺位错辅助的层状生长机制形成。选区电子衍射呈现六方斑点花样，证实了晶体的单晶特性。紫外-可见-近红外光谱测得原生晶体的光学带隙为直接带隙，数值介于1.89至2.31电子伏特之间。光致发光光谱检测到六个特征峰。拉曼光谱显示出SnS?典型的A?g振动模式，并揭示了铟/锑掺杂引起的A?g振动模位移。研究结果已详细阐述。
关键词： 单晶生长、掺杂、表征、晶体形貌、X射线衍射、晶体结构
更新于2025-09-10 09:29:36
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气相温度对金属有机气相外延生长InGaN的影响
摘要： 使用具有不同间隙（口袋顶部与晶圆底部之间的距离）的晶圆托盘，在水平金属有机气相外延（MOVPE）反应器中生长InGaN/GaN多量子阱（MQWs）。数值模拟显示，在相似表面温度下，晶圆托盘温度升高会导致晶圆周围气相温度上升。这种升高的气相温度通过增强NH3分解作用，预计会提高有效V/III比。在相同铟含量条件下，由于气相温度提升，长波长MQWs的光致发光（PL）强度增加，同时发射峰变窄。这与较高气相温度下更平滑的表面形貌有关。
关键词： A3. 金属有机气相外延 B2. 半导体III-V族材料 A1. 晶体形貌 B1. 氮化物
更新于2025-09-04 15:30:14
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元素银纳米级晶体：多种几何形态及其特定生长参数
摘要： 已对通过化学、物理化学及生物方法合成的具有多种几何形态（类球形、棱柱形、立方体、三角锥形等）的元素银纳米晶体（Ag-NC）的特定合成过程进行了系统化与归纳。研究指出，通过调控合成过程中各关键阶段（成核、晶种形成及生长）的热力学与动力学参数，可实现对Ag-NC形貌的控制。此外，球形与立方体银纳米晶体的尺寸范围可通过物理、化学或生物方法在合成过程中进行调节，而纳米棒、纳米线及纳米棒状结构目前仅能通过化学或物理方法制备。本综述主要涵盖近20年发表的文献资料。
关键词： 摄影，银纳米晶体，几何形态，晶体形貌，生长参数
更新于2025-09-04 15:30:14