硒化鎵晶體的生長(zhǎng)及電子結(jié)構(gòu)研究.pdf

1、硒化鎵晶體是一種性能優(yōu)良的紅外非線性光學(xué)晶體,能夠?qū)崿F(xiàn)中紅外、遠(yuǎn)紅外,甚至太赫茲波段的激光頻率轉(zhuǎn)換。本論文采用單溫區(qū)法在980℃下合成 GaSe多晶,采用垂直布里奇曼技術(shù)進(jìn)行單晶生長(zhǎng),并應(yīng)用Material Studio5.0軟件對(duì)晶體進(jìn)行了理論研究。
　　采用單溫區(qū)法合成出 GaSe多晶料。對(duì) GaSe多晶合成進(jìn)行的熱力學(xué)理論研究,其結(jié)果表明設(shè)計(jì)反應(yīng)溫度下(980℃),GaSe多晶合成反應(yīng)是自發(fā)的,反應(yīng)的平衡常數(shù) Kθ=6.95

2、×108,反應(yīng)徹底。此外,由于硒的飽和蒸壓較大,對(duì)多晶合成的反應(yīng)安瓿進(jìn)行了設(shè)計(jì),以防止多晶合成爆炸的發(fā)生。通過(guò) Ga-Se二元相圖分析,硒化鎵多晶合成時(shí),原料的配比應(yīng)采用化學(xué)計(jì)量比,但由于硒的易揮發(fā),可能造成合成的多晶料缺硒,偏離化學(xué)計(jì)量比。因此本論文分別采用化學(xué)計(jì)量比法和富硒法進(jìn)行多晶合成,并通過(guò) XRD、XRF等手段對(duì)比分析合成出多晶料的質(zhì)量,確定較優(yōu)的原料的配比為硒過(guò)量0.2wt％左右。
　　采用垂直布里奇曼技術(shù)成功生長(zhǎng)出

3、GaSe單晶。沿著垂直 GaSe單晶(004)的方向進(jìn)行了 XRD、拉曼光譜等測(cè)試證實(shí)生長(zhǎng)的晶體為 GaSe單晶。利用分光光度計(jì)、紅外傅里葉變換光譜儀等測(cè)試出GaSe單晶的透過(guò)范圍為0.63-20μm,且平均透過(guò)率在50%以上。采用化學(xué)腐蝕法研究了GaSe單晶的缺陷,發(fā)現(xiàn)GaSe單晶中存在孿晶、包裹體、位錯(cuò)等缺陷。此外,應(yīng)用納米壓痕計(jì)測(cè)試了 GaSe單晶的納米硬度和彈性模量分別為0.0448GPa、1.734GPa。
　　基于密度