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【摘 要】 由于ZnO晶体的极性生长特点，因此到目前为止，晶体生长研究者使用人工晶体生长的方法仍然只能达到2-3英寸大小。在这个前提下，许多实验逐渐把目光转向了人工掺杂，并希望以此来生长出尺寸更大、晶形更好、缺陷也少的ZnO晶体。因此出现了Ga、In、Fe、Al、Sc等微量元素的掺杂实验研究，但掺入实验也使晶体出现了一些其它变化。本文以掺钪ZnO晶体为基础主要研究掺钪ZnO晶体的颜色分带，寻找掺钪ZnO晶体表现出的横向和纵向上的颜色分带特点及元素分布规律。
【关键词】 ZnO 水热法 晶体生长 掺钪
1 概述
2008年中国有色桂林地质矿产研究院有限公司以3.0mol/LKOH+1.0mol/LLiOH +1%H2O2的矿化剂溶液，其充填度约为75%，生产出了30mm×38mm×8mm的大尺寸纯ZnO晶体，这是目前国内报道的最大水热法生长出的ZnO晶体。然而晶体存在一定的不足：+c面生长速度几乎为-c面的2倍，且+c区域发育成六角锥状，导致其利用率越来越低；而-c区域杂质含量远多于+c区域且结晶质量很差，导致其无法应用。为了使ZnO晶体的+c区域生长成六方柱状，许多工作者进行了掺钪实验，终于使ZnO晶体生长成为了六方柱状晶体[3]。采用温差水热法生长掺钪ZnO晶体，生长设备及工艺中，其生长工艺是在生长纯ZnO晶体的工艺的基础上添加一定量的H2O2做氧化剂，再加入少量Sc3O2作为杂质，生长周期一般在30天左右。
本文研究的掺钪ZnO晶体主要是采用片状节理面∥（0001）切向的籽晶生长，肉眼观察其表面的颜色分布规律，使用日立S-4800型EDS（Energy Dispersive Spectrometer）（X光微区分析）扫描电镜，测试掺钪ZnO晶体的表面元素分布规律。
采用的仪器为日立S-4800型EDS（Energy Dispersive Spectrometer）（X光微区分析）扫描电镜，将ZnO晶体经10纳米喷金处理之后置于扫描电镜下观察，并对ZnO晶体的光滑平整区域和丘体进行X光微区分析，得出该区域的元素含量（精度为10-4），并以此为依据分析元素的分布规律（表1）。
（图2）中显示在晶体光滑平整面上所含的杂质元素较少，主要为金，金的来源可能是来自于黄金套管的腐蚀，也可能来自于对晶体表面的喷金处理的纳米金粉（表2）。
由（图2、3）可以看到，晶体表面的
虽然EDS精度不高，但可以定性地说明晶体表面元素的分布并不均匀，在晶体光滑平整区域杂质含量一般较少（低于10-4），而在晶体的生长丘处，杂质含量较多。
3 结语
钪的掺入使ZnO晶体表现出了纵向和横向上的颜色差异，在纵向上的差异还有一定的特点：当晶体+c区域生长为六方锥时，+c区域颜色较浅，呈淡黄绿色，-c区域颜色较深，呈绿色，此时（101）面有较大显露；当晶体+c区域生长为六方柱状时，+c区域和-c区域颜色相近，都呈绿色，此时（101）面不显露或只有部分显露。晶体表面的杂质主要富集于晶体表面的丘体上，而在光滑平整区域杂质含量较少。
参考文献：
左艳彬，周卫宁，张昌龙等.氧化锌单晶的水热生长及性能表征[J].人工晶体学报，2008，29（3）：470-474.
张昌龙，左艳彬，何小玲等.水热法生长晶体新进展[J].人工晶体学报，1012，41（S1）：242-246.
[3]宋词，杭寅，张昌龙等，水热法ZnO晶体特征研究，人工晶体学报，2005，34（6），1083-1087
[4] Sekiguchi T. Hydrothermal Growth of Single ZnO Crystals and Their Optical Characterization [J].J. Cryst.Grow th，2000，214 /215：72-76.
[5]Eriko Ohshima， Hiraku Ogino， Ikuo Niikura， et al.Growth of the 2-inches Bulk ZnO Single Crystals by the Hydrothermal Method [J].Cryst.Growth， 2004， 260： 166-170.
【关键词】 ZnO 水热法 晶体生长 掺钪
1 概述
2008年中国有色桂林地质矿产研究院有限公司以3.0mol/LKOH+1.0mol/LLiOH +1%H2O2的矿化剂溶液，其充填度约为75%，生产出了30mm×38mm×8mm的大尺寸纯ZnO晶体，这是目前国内报道的最大水热法生长出的ZnO晶体。然而晶体存在一定的不足：+c面生长速度几乎为-c面的2倍，且+c区域发育成六角锥状，导致其利用率越来越低；而-c区域杂质含量远多于+c区域且结晶质量很差，导致其无法应用。为了使ZnO晶体的+c区域生长成六方柱状，许多工作者进行了掺钪实验，终于使ZnO晶体生长成为了六方柱状晶体[3]。采用温差水热法生长掺钪ZnO晶体，生长设备及工艺中，其生长工艺是在生长纯ZnO晶体的工艺的基础上添加一定量的H2O2做氧化剂，再加入少量Sc3O2作为杂质，生长周期一般在30天左右。
本文研究的掺钪ZnO晶体主要是采用片状节理面∥（0001）切向的籽晶生长，肉眼观察其表面的颜色分布规律，使用日立S-4800型EDS（Energy Dispersive Spectrometer）（X光微区分析）扫描电镜，测试掺钪ZnO晶体的表面元素分布规律。
2 实验过程及探讨
宋词（2005）认为ZnO晶体+c区域和-c区域呈现不同颜色，一般是+c区域颜色较浅而-c区域颜色较深[3]。统计所有水热法生长出的掺钪ZnO晶体发现：当+c区域和-c区域颜色有差别时，+c区域颜色较浅，呈淡黄绿色，-c区域颜色较深，呈绿色，此时（101）面有较大显露，当+c区域-c颜色相近时，两区域的颜色与以上的-c区域颜色相同都呈绿色，此时（101）面不显露或只有部分显露，但晶面（10）在所有掺钪ZnO晶体中只有少部分显露而且显露面积很小。掺钪ZnO晶体不仅表现为纵向上颜色有差异，而且横向上也有差异，见（图1）所示：采用的仪器为日立S-4800型EDS（Energy Dispersive Spectrometer）（X光微区分析）扫描电镜，将ZnO晶体经10纳米喷金处理之后置于扫描电镜下观察，并对ZnO晶体的光滑平整区域和丘体进行X光微区分析，得出该区域的元素含量（精度为10-4），并以此为依据分析元素的分布规律（表1）。
（图2）中显示在晶体光滑平整面上所含的杂质元素较少，主要为金，金的来源可能是来自于黄金套管的腐蚀，也可能来自于对晶体表面的喷金处理的纳米金粉（表2）。
由（图2、3）可以看到，晶体表面的
摘自：毕业论文格式设置www.udooo.com
杂质主要集中在晶体表面的丘体上，而在晶体光滑区域杂质含量较少。重复测试结果相近，这些杂质元素主要来自于矿化剂。以上测试为（0001）面测试结果，（000）面光滑平整区域中杂质为0，其中（000）面丘起处的测试结果。虽然EDS精度不高，但可以定性地说明晶体表面元素的分布并不均匀，在晶体光滑平整区域杂质含量一般较少（低于10-4），而在晶体的生长丘处，杂质含量较多。
3 结语
钪的掺入使ZnO晶体表现出了纵向和横向上的颜色差异，在纵向上的差异还有一定的特点：当晶体+c区域生长为六方锥时，+c区域颜色较浅，呈淡黄绿色，-c区域颜色较深，呈绿色，此时（101）面有较大显露；当晶体+c区域生长为六方柱状时，+c区域和-c区域颜色相近，都呈绿色，此时（101）面不显露或只有部分显露。晶体表面的杂质主要富集于晶体表面的丘体上，而在光滑平整区域杂质含量较少。
参考文献：
左艳彬，周卫宁，张昌龙等.氧化锌单晶的水热生长及性能表征[J].人工晶体学报，2008，29（3）：470-474.
张昌龙，左艳彬，何小玲等.水热法生长晶体新进展[J].人工晶体学报，1012，41（S1）：242-246.
[3]宋词，杭寅，张昌龙等，水热法ZnO晶体特征研究，人工晶体学报，2005，34（6），1083-1087
[4] Sekiguchi T. Hydrothermal Growth of Single ZnO Crystals and Their Optical Characterization [J].J. Cryst.Grow th，2000，214 /215：72-76.
[5]Eriko Ohshima， Hiraku Ogino， Ikuo Niikura， et al.Growth of the 2-inches Bulk ZnO Single Crystals by the Hydrothermal Method [J].Cryst.Growth， 2004， 260： 166-170.