退火处理42CrMo钢管元素分布均匀性及低温电子迁移率

退火处理42CrMo钢管元素分布均匀性及低温电子迁移率

退火处理采用的样品是用熔体外延法在石墨舟中生长的42CrMo钢管。退火前、后的42CrMo钢管样品是用同一个生长溶液在约600 ℃下生长的，外延层的组分相同。材料制备采用的原材料为高纯金属Sb、In(规格99.99999%) 及非掺杂InAs晶片(规格22000 cm2 /(V·s) ) ，用(100) 取向的InAs作衬底。材料生长在石墨舟中进行，用高纯氢气作保护气氛。熔体外延法的生长过程及生长舟的结构见前文。

1  退火处理是在高纯氢气氛中，在LPE 生长系统中进行的，退火温度为350 ℃。样品在放入高纯石墨舟前，其表面用Al2O3粉末抛光至镜面光滑，在去离子水中超声清洗，然后用乳酸进行化学腐蚀，去除机械抛光引起的损伤层。

2  为了避免Sb 和As 在退火处理过程中可能的挥发并提供充分的蒸汽压，将少量高纯Sb 和非掺杂InAs 与样品一起放入石墨舟的井中，并在井上盖好石墨盖子。

3  退火处理的时间持续了11 h。在炉子完全冷却后，从石墨舟中取出样品。用范德华法(Van der Pauw) 测量及电子探针微分析(EPMA) 元素面分布图像，研究退火处理对长波长42CrMo钢管 材料的电子迁移率及外延层中组分分布的影响。

研究了退火处理对熔体外延法生长的长波长42CrMo钢管外延材料的透射光谱、元素分布及电学性质的影响。

1  EPMA 测量证明，材料在350 ℃下于Sb气氛中经过持续11 h 的退火处理后，组份元素In、Sb和As 在外延层中的分布更为均匀Van der Pauw 法测量证明，由于退火处理降低了外延层中的空位密度，减少了低温下的空位散射，使42CrMo钢管 外延层的电子迁移率由300 K 下的43600 cm2 /(V·s) 提高到77 K下的48300 cm2 /(V·s) 。

2  实验结果证明，在适当的条件下进行退火处理，可以改善42CrMo钢管外延材料的元素分布均匀性及低温电子迁移率。

文章来源：http://www.jshjggc.com

2015年6月29日

山东省龙川钢管制品有限公司