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1、西北工業(yè)大學(xué)博士學(xué)位論文ZnSe晶體的氣相生長與光電特性研究姓名：李煥勇申請學(xué)位級別：博士專業(yè)：材料學(xué)指導(dǎo)教師：介萬奇20031120曲北工業(yè)大學(xué)博上學(xué)位論文生長實驗證明，輸運(yùn)劑的引入可以降低ZnSe晶體的氣相生長溫度，避免了ZnSe的氣一固～致升華范圍過窄對ZnSe單晶生長的限制，從而可以簡化工藝，降低成本。兩種方法生長ZnSe體單晶的結(jié)構(gòu)和形貌研究表明，在輸運(yùn)劑zn(NH4)3C15的存在和本文實驗條件下，CVT氣相生長ZnSe的機(jī)理主要為二維成核與生長機(jī)理，(111)面為主要生長晶面，該結(jié)果為立方晶體的奇異面生長理論提供了重要的實驗證據(jù)。在800nm飛秒激光脈沖作用下，研究了Z
2、nSe單晶的超快非線性光學(xué)性能。研究表明，ZnSe單晶在402nm處產(chǎn)生了二次諧波發(fā)射，觀察到472．5nm處的雙光子發(fā)射峰和位于500．700nm的寬熒光發(fā)射。500—700nm的寬熒光發(fā)射強(qiáng)度隨溫度升高快速降低，該熒光發(fā)射的動力學(xué)過程滿足雙指數(shù)衰減規(guī)律，由～快衰減過程和一慢衰減過程組成。飛秒激光激發(fā)時的四波混頻實驗表明，800nm波長和室溫下ZnSe單晶的三階非線性系數(shù)為z(3)=7．33×10。13esu．n2=4．73x1012egu。ZnSe多晶的非線性系數(shù)要低于ZnSe單晶，故獲得高質(zhì)量單晶是提高ZnSe非線性性能的前提。飛秒激光泵浦探測(Pump—probe)實驗研究了
3、800nm下ZnSe單晶的透射時間分辨譜，結(jié)果表明，ZnSe晶體中激發(fā)態(tài)能級的載流子壽命為57．66fs，ZnSe半導(dǎo)體具有超快時間響應(yīng)特性。實驗測定了In電極和Al電極接觸下的ZnSe單晶的電學(xué)特性。結(jié)果表明In電極的歐姆接觸和電學(xué)測試結(jié)果均要由優(yōu)于Al電極。晶體的C—V，^y曲線反映了n—ZnSe半導(dǎo)體的電學(xué)特征。C-V，L礦曲線正向電壓漂移與電極接觸處電荷累積與耗盡有關(guān)，并在載流子濃度與電壓的變化曲線上得到反映證實。采用RO—XRD技術(shù)對ZnSe晶體的晶面取向，晶面偏離角驢和生長質(zhì)量作了研究。用x射線強(qiáng)度方程對RO．XRD圖譜作了初步理論分析，其結(jié)果與實驗事實符合很好。發(fā)現(xiàn)RO
4、—XRD圖譜中峰的對數(shù)與晶體中低指數(shù)面晶粒的個數(shù)相同。該技術(shù)是獲取晶體微觀結(jié)構(gòu)信息的有效手段。由于氣相反應(yīng)中一致升華條件限制和液相反應(yīng)中液態(tài)zn包裹于ZnSe晶粒上阻礙了反應(yīng)進(jìn)行，由zn和se混合高溫合成ZnSe多晶的過程產(chǎn)率很低。通過延長反應(yīng)時問和引入反應(yīng)促進(jìn)劑可以提高產(chǎn)率。促進(jìn)劑主要通過在ZnSeII捅要和Zn界而富集、形成活性點和增加氣孔擴(kuò)大反應(yīng)接觸面來提高反應(yīng)進(jìn)程。閃鋅礦一維ZnSe納米晶可在三乙胺，二乙胺，三乙醇胺溶劑中由改進(jìn)溶劑熱法合成。并用過渡態(tài)配合物的概念解釋了一維ZnSe納米晶的形成機(jī)理。該納米晶表現(xiàn)出了吸收限藍(lán)移和熱穩(wěn)定性降低的特性。纖鋅礦ZnSe納米晶可由ZnS
5、e(C2H6N2)熱分解獲得．該分解過程的表現(xiàn)活化能為E=209．61kJmoI～，指前因子爿=10157S一。ZnSe納米晶的形成過程Eh=維擴(kuò)散機(jī)理控制，該機(jī)理可合理解釋ZnSe納米晶的形成原因。關(guān)鍵詞：ZnSe單晶體：化學(xué)氣相輸運(yùn)技術(shù)：輸運(yùn)劑：二維成核與生長；RO．XRD；飛秒超快光學(xué)：二次諧波；四波混頻：泵浦探測；電學(xué)特性；ZnSe納米晶—：：：：：—』望塵蘭塵些些塵些些些塵些鎏塵型竺些些蘭：，—?！籄BSTRACTAsadirectwide-band-gapII--VIsemiconductor,ZnSesinglecrystalhasbeenidentifiedasan
6、importantcontenderforthefabficmionofblue-greenlight-diodes，nonlinearoptic-electroniccomponentsandinfrareddevices．Becauseofitsbrilliantapplicationprospectsandthedifficultiesinsinglecrystalgrowth，thegrowthtechniqueandpropertiesofZnSesinglecrystalshaveattractedroachattentionandhavebecome血emostacti
7、veareasinZnSesemiconductorresearch．Inthisthesis，wepresentourworkontheopticalandelectronicpropertycharacterizations，aswellasthegrowthmethods．ThesynthesismechanismofZnSepolycrystalsandtheprepareofZnSenanocrystals，asanimportantrelati
