ZnSe晶体的气相生长与光电特性研究

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1、西北工业大学博士学位论文ZnSe晶体的气相生长与光电特性研究姓名：李焕勇申请学位级别：博士专业：材料学指导教师：介万奇20031120曲北工业大学博上学位论文生长实验证明，输运剂的引入可以降低ZnSe晶体的气相生长温度，避免了ZnSe的气一固～致升华范围过窄对ZnSe单晶生长的限制，从而可以简化工艺，降低成本。两种方法生长ZnSe体单晶的结构和形貌研究表明，在输运剂zn(NH4)3C15的存在和本文实验条件下，CVT气相生长ZnSe的机理主要为二维成核与生长机理，(111)面为主要生长晶面，该结果为立方晶体的奇异面生长理论提供了重要的实验证据。在800nm飞秒激光脉冲作用下，研究了Z

2、nSe单晶的超快非线性光学性能。研究表明，ZnSe单晶在402nm处产生了二次谐波发射，观察到472．5nm处的双光子发射峰和位于500．700nm的宽荧光发射。500—700nm的宽荧光发射强度随温度升高快速降低，该荧光发射的动力学过程满足双指数衰减规律，由～快衰减过程和一慢衰减过程组成。飞秒激光激发时的四波混频实验表明，800nm波长和室温下ZnSe单晶的三阶非线性系数为z(3)=7．33×10。13esu．n2=4．73x1012egu。ZnSe多晶的非线性系数要低于ZnSe单晶，故获得高质量单晶是提高ZnSe非线性性能的前提。飞秒激光泵浦探测(Pump—probe)实验研究了

3、800nm下ZnSe单晶的透射时间分辨谱，结果表明，ZnSe晶体中激发态能级的载流子寿命为57．66fs，ZnSe半导体具有超快时间响应特性。实验测定了In电极和Al电极接触下的ZnSe单晶的电学特性。结果表明In电极的欧姆接触和电学测试结果均要由优于Al电极。晶体的C—V，^y曲线反映了n—ZnSe半导体的电学特征。C-V，L矿曲线正向电压漂移与电极接触处电荷累积与耗尽有关，并在载流子浓度与电压的变化曲线上得到反映证实。采用RO—XRD技术对ZnSe晶体的晶面取向，晶面偏离角驴和生长质量作了研究。用x射线强度方程对RO．XRD图谱作了初步理论分析，其结果与实验事实符合很好。发现RO

4、—XRD图谱中峰的对数与晶体中低指数面晶粒的个数相同。该技术是获取晶体微观结构信息的有效手段。由于气相反应中一致升华条件限制和液相反应中液态zn包裹于ZnSe晶粒上阻碍了反应进行，由zn和se混合高温合成ZnSe多晶的过程产率很低。通过延长反应时问和引入反应促进剂可以提高产率。促进剂主要通过在ZnSeII捅要和Zn界而富集、形成活性点和增加气孔扩大反应接触面来提高反应进程。闪锌矿一维ZnSe纳米晶可在三乙胺，二乙胺，三乙醇胺溶剂中由改进溶剂热法合成。并用过渡态配合物的概念解释了一维ZnSe纳米晶的形成机理。该纳米晶表现出了吸收限蓝移和热稳定性降低的特性。纤锌矿ZnSe纳米晶可由ZnS

5、e(C2H6N2)热分解获得．该分解过程的表现活化能为E=209．61kJmoI～，指前因子爿=10157S一。ZnSe纳米晶的形成过程Eh=维扩散机理控制，该机理可合理解释ZnSe纳米晶的形成原因。关键词：ZnSe单晶体：化学气相输运技术：输运剂：二维成核与生长；RO．XRD；飞秒超快光学：二次谐波；四波混频：泵浦探测；电学特性；ZnSe纳米晶—：：：：：—』望尘兰尘些些尘些些些尘些鎏尘型竺些些兰：，—。—一ABSTRACTAsadirectwide-band-gapII--VIsemiconductor,ZnSesinglecrystalhasbeenidentifiedasan

6、importantcontenderforthefabficmionofblue-greenlight-diodes，nonlinearoptic-electroniccomponentsandinfrareddevices．Becauseofitsbrilliantapplicationprospectsandthedifficultiesinsinglecrystalgrowth，thegrowthtechniqueandpropertiesofZnSesinglecrystalshaveattractedroachattentionandhavebecome血emostacti

7、veareasinZnSesemiconductorresearch．Inthisthesis，wepresentourworkontheopticalandelectronicpropertycharacterizations，aswellasthegrowthmethods．ThesynthesismechanismofZnSepolycrystalsandtheprepareofZnSenanocrystals，asanimportantrelati