掺质βGa2O3单晶的制备及性能研究

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1、密级：中国科学院大学UniversityofChineseAcademyofSciences硕士学位论文培养单位：2013年5月ByLuluWangADissertationSubmittedtoUniversityofChineseAcademyofSciencesInpartialfulfillmentoftherequirementForthedegreeofMasterofEngineeringShanghaiInstituteofOpticsandFineMechanics，UniversityofChineseAcademyofScienc

2、esMay,2013Ⅲ0删9㈣8mjlⅢ3Ⅲ4。洲Z川丫中国科学院上海光学精密机械研究所硕士学位论文2013年5月31日独创性声明本人声明所呈的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得中国科学院上海光学精密机械研究所或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究工作所做的任何贡献，均已在论文中做了明确的说明并表示谢意。学位论文作者签名；主键碾签字日期：瑚f弓年6月斗日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了

3、解中国科学院上海光学精密机械研究所有关保留、使用学位论文的规定，有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子文件，允许论文被查阅和借阅。本人授权中国科学院上海光学精密机械研究所可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。(保密的学位论文在解密后适用本授权书)学位论文作者签名：王裕赡签字日期：如l；年6月4-日学位论文作者毕业去向：工作单位：通信地址：艚摊名：彩丞签字日期：≥汐／筘彳月卢日电子邮件地址：电话：邮编：掺质B-Ga：0。单晶的制备及性能研究王璐璐指导老师：夏长泰研究员摘要

4、作为一种宽禁带半导体材料，p-Ga203单晶己经在光电子领域受N-；广泛的关注。半导体功率电子器件是电力电子装置的核心部件，其相应的研究对于提高能源利用率和环境保护方面具有重要的意义。近来研究发现，宽禁带半导体具有击穿场强大、功率转换效率高、功率密度大及可在高温下工作等优点，因此以宽禁带半导体为基础的功率器件有望成为主流。SiC祀GaN是宽禁带半导体的主要代表，但是二者难以较低成本实现高质量、大尺寸单晶制备，在一定程度上阻碍了他们在功率器件方面的发展。p-Ga203作为一种宽禁带半导体，可以采用浮区法和导模法制备，有望实现高质量、大尺寸、低成本的单晶制

5、各。本文尝试利用浮区法生长Si：13．Ga203晶体，分析了Si02掺杂对晶体光学性能和电学性能的影响。随着通讯技术的发展，超大容量信息传输成为光通讯领域的研究重点，这对于光放大器中的增益材料提出了更高的要求。目前近红外波段增益材料的研究很多是基于玻璃、微晶玻璃基质的，但是这些材料本身的特点会影响发光效率和发光寿命；由于掺杂离子的能级特点，稀土离子的发光峰较窄，而过渡金属离子通常表现为较宽的发光峰。本文尝试利用浮区法生长Ni：13．Ga203晶体，分析了NiO的掺杂对晶体光学性能的影响，探讨了掺杂浓度及退火对近红外发光的影响。本论文的主要内容包括：(1

6、)利用浮区法生长了纯13-Ga203单晶。计算了晶面密度，并且结合负离子配位多面体理论简要分析了各个晶面生长速度和形成解理面的原因。(2)利用光学显微镜及扫描电子显微镜观察到晶体中心区域存在包含气泡的包裹体，对晶片进行腐蚀处理后，该包裹体逐渐淡化，甚至有些消失，并且简要分析了包裹体的形成原因。通过计算得到晶体的缺陷密度约为1．545<106，cm2。利用排水法测得纯13-Oa203晶体的密度为5．86g／cm3，这与文献中的结果相符。(3)使用不同晶态的Si02作为掺杂剂，利用浮区法分别生长了不同掺杂浓度的Si：13一Ga203单晶。研究了Si02的掺

7、杂对si：p．Ga203单晶性能的影响，包括对拉曼光谱、吸收光谱、荧光光谱和电学性能的影响。(4)利用浮区法生长了4种不同掺杂浓度的Ni：13一Ga203晶体，晶体的颜色随掺杂浓度的增加，从淡蓝色逐渐变为绿色。分析了NiO的掺杂对Ni：13一Ga203单晶性能的影响，包括拉曼光谱、吸收光谱和荧光光谱。关键词：p-Ga203；Si：13一Ga203；Ni：1]-Ga203；浮区法中国科学院上海光学精密机械研究所硕士毕业论文／2013年GrowthandCharacterizationofDopedSingleCrystalIB-Ga203LuluWang

8、Directedby：ChangtaiXiaAbstractAsoneofwidebandga