1 暨南大学理工学院光电工程系，广州 510632
2 中国科学院上海硅酸盐研究所高性能陶瓷与超微结构国家重点实验室，上海 201899
稀土掺杂萤石卤化物在国民经济、**建设等领域发挥着不可替代的作用。萤石卤化物特殊的晶体结构导致稀土离子团聚，目前针对稀土离子团聚的系统研究还比较少。本文以稀土掺杂萤石卤化物为研究对象，采用第一性原理计算系统研究了从稀土离子单体到高阶团簇的结构特征、演变规律、联系及其影响因素。研究发现，稀土离子单体中心1|0|0|11(C4v)和1|0|0|12(C3v)稳定性随离子半径变化而改变，且不同晶体的变化趋势不同，与晶格畸变分析结果一致。晶格畸变与库仑作用相互耦合决定了电荷补偿间隙卤离子的占位倾向性，即C4v和C3v中心的相对稳定性。此外，共价效应使得PbF2和SrCl2晶体单体中心结构及其稳定性与CaF2、SrF2和BaF2不同。研究还揭示了晶体离子性和晶胞尺寸对单体中心能量差斜率的影响。文中还研究了稀土离子高阶团簇的结构，其稳定性演变规律与单体中心相对应。本文提出了高阶团簇相对稳定性判据，为新型稀土掺杂萤石卤化物的探索、筛选和研发提供指导，有望进一步拓展其应用范围。
萤石卤化物晶体 稀土离子团簇 结构演变 晶格畸变 高阶团簇 fluorite halide crystal rare earth ion cluster structure evolution lattice distortion high-order cluster
宁夏大学材料与新能源学院, 宁夏光伏材料重点实验室, 银川 750021
二氧化钒(VO2)作为一种长久以来备受关注的新型可逆相变材料, 发展潜力巨大, 其相变温度(TMIT)的调控一直是研究热点。本文主要利用锗离子作为掺杂离子探索其对VO2薄膜TMIT的影响, 并尝试解释其内部作用机理。在约1 cm2大小抛光的氧化铝薄片上沉积了一系列含不同比例锗离子VO2薄膜。研究发现锗离子作为掺杂离子确实有利于TMIT的提高(本课题TMIT最大可达84.7 ℃)。TMIT提高的主要原因是锗离子的引入能够强化单斜态V-V二聚体的稳定性, 进而增强单斜态的稳定性, 使得低温单斜态向四方金红石态转变更加困难。
二氧化钒 薄膜 相变温度 二氧化锗 晶格畸变 电学性能 V-V二聚体 vanadium dioxide thin film phase change temperature germanium dioxide lattice distortion electrical property V-V dimer
1 河南理工大学材料科学与工程学院, 河南省深地材料科学与技术重点实验室, 焦作 454003
2 焦作大学人事处, 焦作 454000
3 赤峰学院, 内蒙古自治区高压相功能材料重点实验室, 赤峰 024000
4 北京中材人工晶体研究院有限公司, 北京 100018
作为天然金刚石生长环境的碳酸盐, 研究其掺杂对人造金刚石晶体生长行为的影响具有重要的学术价值。本文运用高温高压下的温度梯度法, 将碳酸钙(CaCO3)按照不同比例掺杂到金刚石合成腔体内的碳源中, 用以研究其掺杂对金刚石分别沿(100)或(111)晶面生长行为的影响。利用光学显微成像对掺杂合成金刚石晶体形貌的表征表明: 随着碳酸钙掺量的增加, 沿(100)面生长的金刚石晶形由塔状变为板状且出现了裂晶、连晶现象, 晶体颜色先变浅再变黑, 内部出现了包裹体；同样, 沿(111)面生长的金刚石晶形由板状逐渐变为塔状且出现了裂晶、孪晶现象, 晶体颜色逐渐变黑, 内部包裹体增多。用激光拉曼光谱对掺杂金刚石晶体质量的表征表明: 随着碳酸钙掺量的增加, 沿(100)或(111)面生长的掺杂金刚石的拉曼峰位偏移量均增大, 半峰全宽均变大。这说明碳酸钙掺杂使得金刚石晶格畸变增加、内应力变大。本文对碳酸钙掺杂影响沿两不同面生长金刚石的晶形、颜色、内部质量等行为的成因进行了分析, 为本课题后续研究奠定了基础。
Ⅰb型金刚石 掺杂 碳酸钙 温度梯度法 晶体生长 高温高压 晶格畸变 type Ⅰb diamond doping CaCO3 temperature gradient method crystal growth HPHT lattice distortion
山东大学，新一代半导体材料研究院，晶体材料国家重点实验室，济南 250100
利用晶格畸变检测仪研究了SiC晶片位错分布情况，通过对熔融KOH腐蚀后的SiC晶片进行全片或局部扫描，从而得到完整SiC晶片或局部区域的位错分布。与LEXT OLS4000 3D激光共聚焦显微镜扫描腐蚀图进行比较，晶格畸变检测仪扫描腐蚀图可以将晶片上位错腐蚀坑信息完全呈现出来，且根据腐蚀坑呈现的颜色及尺寸大小，可以分辨出三种不同类型的穿透型位错，其中黑点腐蚀坑对应螺位错，小尺寸白点腐蚀坑对应刃位错，大尺寸白点腐蚀坑对应混合型位错。采用晶格畸变测试仪研究了4英寸(101.6 mm)N型4H-SiC晶体不同生长时期的位错密度及分布情况，结果表明随着晶体生长，位错密度呈现逐渐降低的趋势，生长后期晶片的总位错密度降为生长前期晶片总位错密度的近1/3，有利于反馈位错缺陷在SiC晶体生长过程中的延伸和转化特性信息，以指导SiC晶体生长工艺改进。
晶格畸变检测仪 位错 位错密度 KOH腐蚀 位错缺陷分布 4H-SiC 4H-SiC lattice distortion detector dislocation dislocation density KOH etch dislocation distribution
1 广东工业大学材料与能源学院，广东 广州 510006
2 广州半导体材料研究所,广东 广州 510610
采用提拉法沿 <111>方向生长Nd:YAG 激光晶体时,经常会发生开裂现象。利用光学显微镜、扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪和光吸收及化学腐蚀等仪器和手段,对开裂Nd:YAG晶体 的缺陷特征进行研究。开裂Nd:YAG晶体中有很多不规则包裹物,包裹物内元素含量偏离正常成份; 位错密度较高并有塞积现象,位错腐蚀坑中有微裂纹产生;分析表明Nd:YAG晶体开裂是由晶体生长后期的降温不均及生长速率的改变 加剧了组分过冷带来的不良后果,产生包裹体造成局部应力集中所致。
激光技术 Nd:YAG晶体 晶体开裂 微裂纹 晶格畸变 laser techniques Nd:YAG crystal cracking micro crack lattice distortion
1 宝鸡文理学院物理系，宝鸡 721007
2 西安电子科技大学微电子所，西安 710071
采用不同的晶体畸变模型，利用CDM(complete diagonalization method)方法对YAG∶Cr3+晶体的EPR参量进行了系统研究．通过计算结果对晶格畸变模型进行了分析．结果表明，在三角对称下，对杂质离子电荷与中心离子电荷相等的情况，不适合用杂质离子沿C3轴位移的模型来研究晶体的局域结构，而且由于基态和第一激发态的零场分裂都对局域结构微变非常敏感，因此仅由基态零场分裂来确定晶格局域结构是不可靠的．同时结果表明，Cr3+离子进入YAG晶体后，产生了△θ=1．88°的三角畸变．从而成功统一地解释了YAG∶Cr3+晶体的EPR参量和精细光谱结构．
YAG∶Cr3+晶体 精细光谱 晶格畸变模型 EPR参量 YAG∶Cr3+ crystal Fine spectra Lattice distortion models EPR parameters
1 四川大学化工学院,成都,610065
2 四川大学原子与分子物理研究所,成都,610065
本文采用对角化三角晶场中d5组态离子的完全能量矩阵的方法,研究了YGaG:Fe3+体系的EPR谱与局域晶格畸变的关系,利用EPR谱的低对称参量D和(a-F)的实验值确定出Fe3+离子在YGaG:Fe3+体系中的键长R=0.2005 nm,键角θ=51.498°,以及晶格畸变角Δθ=0.954°.
YGaG:Fe3+体系 晶格畸变 EPR谱 YGaG:Fe3+ system Lattice distortion EPR spectra 原子与分子物理学报
2005, 22(4): 691
中国科学院上海光学精密机械研究所,上海,201800
测定了提拉法生长的不同掺杂浓度的Yb:YAG晶体从紫外到近红外区的吸收光谱,发现高温氧化气氛退火后原先可见光区色心宽带吸收消失的同时,在紫外区出现新的吸收带,并通过色心的转化对这一现象进行了解释.在紫外区和近红外区吸收光谱中,发现随掺杂浓度的升高220 nm和940 nm附近的吸收带的位置略有移动,提出是由于Yb3+离子掺杂引起的晶格结构畸变导致了Yb:YAG晶体光谱性质的改变.通过X射线衍射对不同掺杂浓度Yb:YAG晶体晶胞参数的测定,证实高的掺杂浓度导致Yb:YAG晶体发生较大的晶格畸变.在不同掺杂浓度Yb:YAG晶体的激光实验中,观察到Yb3+离子掺杂浓度影响晶体的激光性能.
Re-F色心 吸收光谱 X射线衍射 晶格畸变
