采用高速旋转垂直热壁化学气相沉积(CVD)设备在偏向〈1010〉晶向 4°的 n 型4H-SiC衬底上进行了同质外延生长, 在设定的工艺条件下, 外延膜生长速率达到40.44 μm/h, 厚度不均匀性和掺杂浓度不均匀性分别达到1.37%和2.79%。AFM表征结果显示表面均方根粗糙度为 0.11 nm; Leica显微镜观察显示外延膜表面光滑, 生长缺陷密度很低, 没有宏观台阶结构; Raman谱线清晰锐利, 表现出典型的4H-SiC特征。综合分析表明, 本实验使用国产的高速旋转垂直热壁CVD设备, 在较高的外延生长速率下, 获得了具有高厚度均匀性和高掺杂浓度均匀性的高质量4H-SiC外延膜, 对目前碳化硅外延产业的发展和半导体设备的国产替代具有良好的指导作用。

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。

采用水热法制备了CaGd2-x-y(MoO4)4∶xEu3+,yBi3+(x=0.01～2, y=0～0.04)系列红色荧光粉。分别用XRD、SEM和荧光分光光度计对样品的晶体结构、微观形貌和发光性能进行了研究。结果表明, 样品荧光粉具有体心四方白钨矿结构, 属于I41/a(88)空间群, 15%Eu3+和1%Bi3+(摩尔分数)的相继掺杂对样品基质晶体结构影响不大。样品粉末颗粒呈类八面体状, 粒度比较均一, 分散性良好, 粒径在3～5 μm之间。样品的激发光谱由位于200～350 nm的激发宽带和位于350～550 nm的系列激发峰构成, 最强激发峰位于396 nm。发射主峰位于617 nm, 对应于Eu3+的5D0→7F2特征跃迁发射。研究未发现Eu3+的浓度猝灭现象。Bi3+的掺杂能对Eu3+起敏化作用, 显著提高样品的红光发射和色纯度, 其作用类型为交换交互型, 最佳掺杂量y=0.01。

采用高温固相法快速降温合成Sr3-2xSiO5∶xCe3+,xLi+荧光粉。用X射线衍射仪和荧光分光光度计测试荧光粉的样品结构和发光性能。在1 420 ℃下煅烧得到四方相结构的Sr3SiO5∶Ce3+,Li+。样品的激发光谱分布于270~500 nm的波长范围, 有两个激发带, 峰位分别位于328 nm和410 nm, 表明样品可以被近紫外光有效激发。样品的发射光谱分布于420~650 nm, 发射峰位于528 nm处。在410 nm左右的近紫外光激发下, 宽带发射的峰位于528 nm。Ce3+的最佳掺杂量x(Ce3+)为0.8%, 并且发光强度随掺杂浓度的增加先升高后降低, 出现浓度猝灭。根据Dexter能量共振理论, 该浓度猝灭的原因是Ce3+的电偶极-电偶极相互作用。

以Eu2O3、NH4H2PO4、BaCl2·2H2O、BaCO3为原料, 用高温固相法制备出Ba₅(PO₄)₃Cl∶Eu²⁺荧光粉。用XRD衍射仪和荧光分光光度计分别测试样品的物相结构和荧光性能。结果表明: 制备得到的Ba5(PO4)3Cl∶Eu2+为单相, 在245~425 nm范围均有较大吸收, 具有最强峰在435 nm的窄带发射。该荧光粉的发光强度受Eu2+浓度的影响较大, 其发光随着Eu2+浓度的增加先增强后减弱。当Eu2+摩尔分数为3％时, 发光强度达到最大。

用化学共沉淀法一次煅烧工艺合成了 (Y1-x-y,Gdy)2O3∶xEu3+(x=0.06~0.10，y=0，0.20~0.25)系列红色荧光粉。用XRD、SEM和荧光分光光度计，对试样的晶体结构、表面形貌及发光性能进行表征。研究了Eu3+、Gd3+的掺杂浓度、表面活性剂的加入、煅烧温度对样品性能的影响。结果表明: 样品为立方晶系; Gd3+的加入会使基体晶格发生畸变，晶胞参数增加，起到改善样品色纯度和发光效率的作用; 最佳煅烧温度为900 ℃，比传统的高温固相法低500 ℃左右; 所合成荧光粉的粒度主要分布在300~400 nm，结构比较松散; 当x=0.08，y=0.23时，最大发射峰(λem=613 nm)强度最大。所合成的Y1-x-y,Gdy)2O3∶xEu3+荧光粉是一种性能较好的PDP用红色荧光粉。

用高温固相法合成了用于白光LED的Ca1-x-yWO4∶xPr3+，yLi+ 红色荧光粉。用XRD、SEM和荧光分光光度计，对试样的晶体结构、表面形貌和发光性能进行表征。所合成的样品为四方晶系。经预先球磨的样品颗粒比较均匀，粒径较小。荧光粉的激发峰位于440～500 nm的宽带内，主要发射峰位于602，620，651 nm，对应于Pr3+的1D2→3H4、3P0→3H6和3P0→3F2特征跃迁发射, 651 nm处的强度最大。同时还研究了Pr3+、Li+的掺杂浓度以及助熔剂的加入对样品性能的影响。实验结果表明，所合成的Ca1-x-yWO4∶xPr3+，yLi+是可用于蓝光芯片激发的白光LED用红色荧光粉。

以钛酸四丁酯为原料， 采用溶胶-微波法(Sol-Microwave Method)合成了镧和铈共掺型纳米TiO2粉体(La-Ce-TiO2)， 借助XRD、 XPS和UV-Vis等测试手段对其进行了表征， 并以甲基橙为模型污染物考察了掺杂量对样品光催化活性的影响规律。 XRD分析表明， 所得粉体均为锐钛矿相纳米TiO2， 且稀土元素镧和铈掺杂后纳米TiO2特征衍射峰宽化， 强度降低； XPS分析表明， 镧和铈掺杂后样品表面存在大量的氧缺位； UV-Vis吸收光谱表明， 所得粉体在400　nm以下均有连续宽化的吸收带， 且La和Ce掺杂后样品对光的吸收显著增强， 这是由于La(Ⅲ)—O荷移跃迁以及Ce(Ⅳ)f→d跃迁和Ce(Ⅳ)—O荷移跃迁所致； 光催化实验表明， La和Ce共掺杂能显著提高纳米TiO2的光催化活性， 其中当La(Ⅲ)和Ce(Ⅳ)掺杂量分别为2%和0.04%时， 纳米TiO2 光催化剂具有较高的催化活性， 自然光照射下光催化氧化处理卷烟厂蒸叶车间废水， 效果较好， 废水COD去除率达到86.11%。

采用常压金属有机物化学气相沉积技术(APMOCVD),以二乙基锌(DEZn)为Zn源,去离子水(H2O)为氧源,N2作载气,在外延ZnO薄膜的反应气氛中通入少量氢气,在cAl2O3衬底上生长出了ZnO∶H薄膜。用X射线双晶衍射和光致发光谱对ZnO∶H薄膜的结晶性能和光学性质进行表征。结果表明,ZnO∶H薄膜(002)和(102)面的Ω扫描半峰全宽分别为46.1 mrad和81.4 mrad,表明该薄膜具有良好的结晶性能；室温下,ZnO∶H薄膜具有较强的紫外光发射(380 nm),在低温10 K光致发光谱中观测到位于3.3630 eV处与氢相关的中性施主束缚激子峰(I4)及其位于3.331 eV处的双电子卫星峰(TES)。采用退火的方法,通过观测I4峰的强度变化,研究了氢在ZnO∶H薄膜中的热稳定性。发现随着退火温度的升高,I4峰的强度逐渐减弱,表明在高温下退火,氢会从ZnO薄膜中逸出。

在Si衬底上利用磁控溅射的方法沉积1.5 nm厚度的Ag膜用以阻挡Si衬底被氧化。采用常压金属有机化学气相沉积法(MOVCD),在Ag/Si(111)衬底上成功地生长出马赛克结构的ZnO薄膜。用光学显微镜观察表面形貌,结果显示有带晶向特征的微裂纹,裂纹密度为100 cm-1。依据X射线晶体衍射的结果,薄膜结晶质量良好,呈C轴高度择优取向。用双晶X射线衍射得到(002)面的ω扫描半峰宽为1.37°。温度10 K时光致发光谱(PL)观察到自由激子、束缚激子发射及它们的声子伴线。结果表明,金属有机化学气相沉积法方法在Si(111)衬底上制备ZnO薄膜时,Ag是一种有效的缓冲层。