ZnO晶须和TiO2单晶的浮区法生长及其光谱研究

论文摘要

本论文利用浮区法,基于自成核、自生长理论,不用晶种,使用最新型4椭球面反射镜红外聚焦浮区炉（FZ-T-10000-H-VI-VP）在高氧压下首次生长出低缺陷的ZnO晶须.研究了氧压对晶体生长的影响,实验确定了浮区法生长ZnO晶须的最佳氧压条件.结构分析表明所生长的晶体为沿c轴生长的单晶.在室温和93-693K温度下测量了ZnO晶须的喇曼光谱和光致荧光光谱,结果表明在晶体生长过程中选择适当氧压对减少氧缺陷和增加紫外荧光相对绿光荧光的比例是有益的.利用可调功率脉冲激光研究了ZnO晶须在低激发密度下的光致发光过程.此外,使用FZ-T-10000-H-VI-VP单晶炉、在高压氧（0.5MPa）下生长出金红石（TiO2）单晶;XRD和Raman光谱分析证明晶体结构比较完整.对单晶进行了Raman散射研究.在室温Raman谱中观察到四个活性模: B1g（143cm-1）、Eg（446cm-1）、A1g（605cm-1）和B2g（826cm-1）,同时发现迄今为止未见报道的690cm-1的Raman峰,通过变温Raman光谱研究,初步指认其为复合Raman散射过程（Combination scattering）.

论文目录

• 第一章 绪论
• 1.1 ZnO 的物理性质
• 1.2 ZnO 的结构
• 1.3 ZnO 的应用前景
• 1.4 ZnO 单晶的生长技术概述
• 1.4.1 助熔剂法
• 1.4.2 水热合成法
• 1.4.3 气相沉积法
• 1.4.4 其它方法
• 1.5 本文拟研究的内容,方法和目标
• 参考文献
• 第二章 熔体法晶体生长原理、生长装置及样品制备
• 2.1 熔体法晶体生长理论
• 2.1.1 熔体法晶体生长的热力学条件
• 2.1.2 熔体法结晶的结构条件
• 2.1.3 熔体法晶体生长相变驱动力
• 2.2 浮区法单晶生长
• 2.2.1 浮区法单晶生长装置
• 2.2.2 料棒的制备
• 2.2.3 熔体法晶体的生长过程
• 2.3 浮区法生长ZnO 晶须
• 2.3.1 ZnO 料棒的制备
• 2.3.2 浮区法生长ZnO 晶须
• 2.4 小结
• 参考文献
• 第三章 ZnO 光致发光光谱研究
• 3.1 ZnO 的光致发光基本理论
• 3.1.1 光致荧光发射
• 3.1.2 荧光激活机制
• 3.2 生长气氛对晶须发光光谱的影响
• 3.3 ZnO 晶须光致发光（PL）与温度的关系
• 3.4 ZnO 晶须PL 与激发强度的关系
• 3.5 小结
• 参考文献
• 第四章 ZnO 喇曼光谱研究
• 4.1 ZnO 晶体结构的对称性及喇曼光谱测试
• 4.1.1 群论确定的 ZnO 喇曼活性模
• 4.1.2 ZnO 喇曼散射实验的几何配置
• 4.1.3 喇曼光谱测试的优点
• 4.2 喇曼光谱测试装置
• 4.3 ZnO 的室温喇曼光谱
• 4.4 ZnO 喇曼光谱与温度的关系
• 4.5 小结
• 参考文献
• 第五章 浮区法生长金红石单晶
• 2）单晶的研究意义'>5.1 金红石（TiO₂）单晶的研究意义
• 2）单晶制备'>5.2 金红石（TiO₂）单晶制备
• 5.2.1 预制棒的制备
• 5.2.2 金红石单晶生长
• 2 的X-射线衍射（XRD）'>5.3 TiO₂的X-射线衍射（XRD）
• 2）粉末的XRD'>5.3.1 锐钛矿（TiO₂）粉末的XRD
• 2 原料棒的XRD谱图'>5.3.2 烧结过的TiO₂原料棒的XRD谱图
• 2）单晶的XRD'>5.3.3 金红石（TiO₂）单晶的XRD
• 2）单晶晶格常数计算'>5.3.4 金红石（TiO₂）单晶晶格常数计算
• 2）的Raman 光谱'>5.4 金红石（TiO₂）的Raman 光谱
• 5.4.1 金红石的结构
• 5.4.2 Raman 散射选择定则
• 5.4.3 室温Raman 测试结果和分析
• 5.4.4 变温Raman 光谱测试结果和分析
• 5.5 小结
• 参考文献
• 第六章 结论
• 致谢
• 作者简历
• 在读期间发表和已投出的论文
• 摘要
• 吉林大学博士学位论文原创性声明