气相生长ZnSe晶体的结构研究

【作者】 李焕勇； 介万奇； 赵海涛； 徐可为；

【机构】 西北工业大学材料学院； 西安交通大学金属材料强度国家重点实验室；

【摘要】 ZnSe晶体是最重要的直接宽带隙II-VI族半导体之一,室温下禁带宽度为2.67eV,具有优秀的物理化学性质,可广泛应用于制造蓝光半导体发光器件、非线性光电器件、核辐射探测器件和近紫外-可见光探测器件等[1-4]。低成本ZnSe体单晶的生长对于以上应用具有重要意义。在以前的研究中,我们以Zn和Se为原料,Zn(NH4)3Cl5为催化剂,通过化学气相输运(CVT)技术一步成功生长了ZnSe体单晶[5]。由于从理论上克服了ZnSe一致升华条件对晶体气相生长的动力学限制[6],从而使晶体生长工艺过程极为简化,这种方法被认为是目前ZnSe晶体生长的最廉价的方法。这种CVT方法生长的ZnSe晶体主要是片状晶体,与传统CVT方法生长的ZnSe晶体不同,这说明在本生长系统中,ZnSe晶体按照特殊的方式进行生长。通过对生长晶体的结构形貌进行研究,可以获得晶体生长的有关信息,理解其生长过程,从而对有效控制ZnSe晶体生长至关重要。本文通过旋转定向X射线衍射(RO-XRD)、原子力显微镜(AFM)、场发射扫描电镜(FE-SEM)和X射线电子能谱(EDAX)等技术,对所获得的ZnSe晶体的结构、形貌和组成进行研究。研究表明,ZnSe晶体的生长主要由偏离(111)面3.1度的邻位面驱动,层状晶体主要由分布有大量晶核的枝晶组织构成,晶核成分与晶体存在明显差异。最终生长的ZnSe晶体结构呈现楔状,这是由于ZnSe主要生长面的极性不同而导致的结果。更多还原