光学级金刚石膜的快速生长一直是微波化学气相沉积金刚石研究领域的热点和难点之一，通常对于大尺寸金刚石膜的生长速率和光学质量不可兼得。采用正交实验方法，优化光学级金刚石膜的工艺参数，最终在高功率、高甲烷同时辅助氧气刻蚀条件下，实现了光学级金刚石材料的快速生长，其生长速率为3.1 μm/h，可见光波段内透过率最高为70.9%，10.6 μm处红外透过率达到68.9%。等离子体诊断结果表明，高质量金刚石的快速生长主要由于高功率密度有助于原子H的激发和CH4的分解，加入氧气也有助于CH4的分解，同时对非金刚石相具有刻蚀作用，从而实现了高质量金刚石膜的快速沉积。
光学级金刚石膜 正交实验法 高功率密度 高生长速率 氧气 光学学报
2023, 43(19): 1931001
1 1.哈尔滨工业大学 航天学院, 哈尔滨 150000
2 2.湖北碳六科技有限公司, 宜昌 443000
单晶金刚石是一种性能优异的晶体材料, 在先进科学领域具有重要的应用价值。在微波等离子体化学气相沉积(Microwave plasma chemical vapor deposition, MPCVD)单晶金刚石生长中, 如何提高晶体的生长速率一直是研究者们关注的重点问题之一, 而采用高能量密度的等离子体是提高单晶金刚石生长速率的有效手段。在本研究中, 首先通过磁流体动力学(Magnetohydrodynamic, MHD)模型仿真计算, 优化设计了特殊的等离子体聚集装置; 随后基于模拟结果进行生长实验, 采用光谱分析和等离子体成像对等离子体性状进行了研究, 制备了单晶金刚石生长样品; 并通过光学显微镜、拉曼光谱对生长样品进行测试。模拟结果显示, 聚集条件下的核心电场和电子密度是普通条件下的3倍; 生长实验结果显示, 在常规的微波功率(3500 W)、生长气压(18 kPa)下得到的高能量密度(793.7 W/cm3)的等离子体与模型计算结果吻合。高能量密度生长条件并不会对生长形貌产生较大影响, 但加入一定量氮气能够显著改变生长形貌, 并对晶体质量产生影响。采用这种方法, 成功制备了高速率(97.5 μm/h)单晶金刚石。不同于通过增大生长气压来获得高能量密度的途径, 本研究在常规的生长气压和微波功率下也可以生长高能量密度单晶金刚石。
MPCVD单晶金刚石生长 高能量密度 高生长速率 等离子体仿真 MPCVD single crystal diamond growth high energy density high growth rate plasma simulation
长春理工大学光电信息学院光电科学分院, 吉林 长春130022
在利用分子束外延(MBE)技术生长GaSb薄膜材料过程中,利用反射高能电子衍射仪(RHEED)实现了GaSb薄膜制备的实时监控。利用RHEED衍射振荡图样,对衬底表面的脱氧化层和生长过程进行分析和研究,得到了生长参数与衍射图样变化之间的关系,确定了衬底脱氧化层的温度;通过计算生长速率,实现了源温度、束流比和生长温度的优化;利用双晶X射线衍射(XRD)测试技术对GaSb外延薄膜层的表面生长质量进行初步表征和分析,证明了实验生长的薄膜材料基本可满足器件制备的要求,为下一步采用MBE制备量子阱及超晶格结构提供了实验依据。
薄膜 反射高能电子衍射 GaSb 分子束外延 生长速率 激光与光电子学进展
2020, 57(23): 231603
南昌大学 国家硅基LED工程技术研究中心, 江西 南昌 330096
利用MOCVD技术在图形化Si(111)衬底上生长了InGaN/GaN绿光LED外延材料。在GaN量子垒的生长过程中, 保持NH3流量不变, 通过调节三乙基镓(TEGa)源的流量来改变垒生长速率, 研究了量子垒生长速率对LED性能的影响。使用二次离子质谱仪(SIMS)和荧光显微镜(FLM)分别对量子阱的阱垒界面及晶体质量进行了表征, 使用电致发光测试系统对LED光电性能进行了表征。实验结果表明, 垒慢速生长, 在整个测试电流密度范围内, 外量子效率(EQE)明显提升。我们认为, 小电流密度下, EQE的提升归结为量子阱晶体质量的改善; 而大电流密度下, EQE的提升则归结为阱垒界面陡峭程度的提升。
绿光LED 量子垒 生长速率 外量子效率 green LED quantum barrier growth rate external quantum efficiency(EQE)
1 中山大学地球科学与地质工程学院, 广东 广州 510275
2 广东省地质过程与矿产资源探查重点实验室, 广东 广州 510275
鉴于当前人们在有效重建天然金刚石的生长过程等中所遇到的困难, 如果能在微观层面上详细分析金刚石的生长过程, 高度关注金刚石的生长速度, 就可以为人们探讨金刚石的生长过程、 分析其深部科学意义提供更为精准的科学线索。 基于此, 以扬子克拉通西部沅水流域砂矿型金刚石为研究对象, 从微区研究的角度, 采用CL光谱分析金刚石的生长环带, 界定其生长微区; 再利用FTIR光谱研究不同生长微区的生长时间; 最后, 利用生长微区的长度除以微区的生长时间, 计算出不同微区的生长速度, 进而分析其意义。 样品的CL和FTIR光谱研究结果表明, 该金刚石既发育早期生长环带, 也发育后期再生长环带, 其中早期生长环带为规则的平直带, 环带总体呈阶梯状, 大部分边缘呈不规则锯齿状; 金刚石样品为IaAB型, 氮总量介于4788~32189 μg·g-1, 其最低结晶温度为1 490 K, 不同部位在地幔中的停留时间不尽相同, 且停留的时间最大介于0264~46 Ga; 金刚石样品不同生长环带之间的生长速率存在较大差异, 介于926~5 21818 μm·Ga-1。 同时, 样品的生长并不是各向均匀生长, 而是具有一定优先取向。
金刚石 红外光谱 阴极发光 生长速率 扬子克拉通 Diamond FTIR CL Growth rate Yangtze craton 光谱学与光谱分析
2017, 37(6): 1739
1 长春理工大学 光电工程学院 高功率半导体激光国家重点实验室, 吉林 长春 130022
2 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 应用光学国家重点实验室, 吉林 长春 130022
3 南昌大学 国家硅基LED工程技术研究中心, 广西 南昌 330047
研究通过等离子增强原子层沉积(PEALD)在不同沉积温度下生长的AlN温度对其特性的影响。前驱体是NH3和TMA, 在300 ℃、350 ℃和370 ℃沉积温度下分别沉积了200、500、800、1 000、1 500周期的AlN层, 并讨论了AlN薄膜的生长速率、结晶化和表面粗糙度。结果表明, 在300~370 ℃范围内, 随着温度的上升薄膜的沉积速率和结晶化增加, 而薄膜表面粗糙度减小。
氮化铝 等离子增强原子层沉积 生长速率 结晶化 表面粗糙度 沉积温度 Aluminum nitride plasma enhanced atomic layer deposition growth rate crystallization surface roughness deposition temperature 红外与激光工程
2016, 45(4): 0421001
中国海洋大学信息科学与工程学院, 山东 青岛 266100
通过LED光照实验,探究不同光质和光周期对小麦草生长速率的影响.采用大功率红、蓝LED灯,红光峰值波长为655 nm,蓝光峰值波长为438 nm.实验采用控制变量法,以光质和光周期为变量,其余生长环境保持一致.结果表明:红光照射下生长速率要明显优于蓝光,甚至超过室内日光.在红蓝复合光中,红光光强高于蓝光时,更利于小麦草生长;连续24 h的光照与间隔12 h的光照相比,略有生长优势.
红光 蓝光 小麦草 生长速率 red light blue light LED LED wheatgrass growth rate
1 广东海洋大学理学院, 广东 湛江 524088
2 广东海洋大学海洋与气象学院, 广东 湛江 524088
3 广州市格棱生物科技开发有限公司吴川生物养殖基地, 广东 吴川 524000
螺旋藻是一种经济价值很高的微藻。针对螺旋藻的高光效性, 在不同波长LED灯照射下, 研究光照对螺旋藻生长速率的影响。结果表明, 在螺旋藻的养殖中, 经过红光(650-675 nm)、绿光(522-532 nm)和蓝光(465-475 nm)处理后, 获得最大螺旋藻的干物质含量分别为1.232 g/L、1.195 g/L、0.742 g/L; 红光处理过的螺旋藻生长速度最快, 所得的干物质含量比对照样增加了66.04%。
螺旋藻 光照波长 生长速率 LED灯 spirulina wavelength of light growth rate LED lamps
1 长春理工大学高功率半导体激光国家重点实验室, 吉林 长春 1300222
2 艾强(上海)贸易有限公司, 上海 200052
利用低压金属有机化学气相沉积技术(LP-MOCVD)生长InGaAs/GaAs单量子阱(SQW)，通过改变生长速率、优化生长温度和V/III比改善了量子阱样品的室温光致发光(PL)特性。测试结果表明，当生长温度为600 ℃、生长速率为1.15 μm/h时，生长的量子阱PL谱较好，增加V/III比能够提高量子阱的发光强度。实验分析了在不同的In气相比条件下，生长速率对量子阱质量的影响，利用模型解释了高In气相比时，随着生长速率增加PL谱蓝移现象消失的原因。
薄膜 金属有机化学气相沉积 InGaAs/GaAs单量子阱 生长速率 生长温度 光致发光 光学学报
2014, 34(11): 1131001
1 福建师范大学生命科学学院,福建,福州,350007
2 福建师范大学物理与光电信息科技学院,福建,福州,350007
用YAG、LD和Ar+三种不同激光辐照处理盐生杜氏藻(Dunaliella salina)细胞,通过对辐照前后盐生杜氏藻的生长速率和色素含量进行测定比较,研究不同激光处理对盐生杜氏藻的生理刺激效果.实验结果表明:当YAG激光辐照剂量超过1 min时,对盐生杜氏藻细胞的增殖有明显的抑制作用,并抑制其胡萝卜素的合成;LD激光在辐照剂量为3 min～5 min能促进细胞增殖,其中5 min剂量的处理组,生长速率较对照组提高190%,叶绿素和类胡萝卜素的含量,分别提高27.2%和24.4%;Ar+激光在辐照剂量为5 min～30 min范围内能促进类胡萝卜素的积累,与对照组相比,分别提高18.5%～130.9%,但在这剂量范围内,Ar+激光抑制其生长,同时对不同激光辐照对盐生杜氏藻所产生的生物学效应机理进行了初步探讨.
盐生杜氏藻 激光辐照 生长速率 β-胡萝卜素
