金属晶体生长炉

南京晶升装备股份有限公司（以下简称“晶升装备”）9月21日正式发布上会稿，9月29号上会。晶升装备聚焦于半导体领域，向半导体材料厂商及其他材料客户提供半导体级单晶硅炉、碳化硅单晶炉等定制化的晶体生长设备。其产品半导体级单晶硅炉下游行业为硅片厂商，下游应用行业具有技术壁垒高、研发周期长、资金投入大、下游验证周期长等特点，市场集中度较高。根据 Omdia 统计1，全球硅片市场份额主要被日本信越化学、日本胜高、中国台湾环球晶圆、 德国世创和韩国 SK 五大企业占据，五大企业占全球硅片市场份额约为 90%，由于国内半导体硅片行业起步较晚，国内硅片市场份额不足 10%，相对较低，增速及进口替代空间巨大。中国大陆半导体硅片厂商技术发展相对落后，国内主要硅片厂商以生产 200mm（8英寸）及以下抛光片、外延片为主，300mm（12英寸）产能规模占比相对较低，仅有沪硅产业（上海新昇）、TCL 中环（中环股份）、立昂微（金瑞泓）、奕斯伟等少数厂商可实现12 英寸半导体级硅片批量供应。目前国内自产12英寸产能仅为54万片/月，总需求为150万片/月至200 万片/月，自产供给和需求之间存在较大差距，主要依赖进口。从全球趋势来看，由于成本和制程等原因，国内12 英寸需求也将越来越大。因此，12英寸半导体级硅片成为未来国内硅片市场主要增长点，带动上游晶体生长设备行业实现规模化增长。晶升装备在三轮问询回复中表示，公司已于2018年率先实现了12英寸半导体级单晶硅炉国产化。虽然产品设备规格指标参数、晶体生长控制指标参数与国外厂商基本处于同一技术水平，但因产业应用时间较短，验证经验相对不足，目前与国外厂商的竞争中还处于相对劣势。以国内12英寸硅片龙头企业沪硅产业（上海新昇）为例，其采购国外厂商S-TECH Co., Ltd半导体级单晶硅炉产品占采购同类产品比例超过85%，采购晶升装备12英寸半导体级单晶硅炉产品占采购同类产品比例约为10%-15%。然而，相比国内厂商，晶升装备具有先发及领先优势。其12英寸半导体级单晶硅炉产品技术水平、市场地位及市场占有率国内领先，随着产业应用时间及下游认证的逐步推进，晶升装备将在半导体级单晶硅炉国产化替代进程中具备较强的竞争优势。根据三轮问询回复，目前晶升装备在半导体级单晶硅炉的国内竞争对手主要为晶盛机电及连城数控。晶盛机电及连城数控的的晶体生长设备下游应用领域主要为光伏级硅片领域，晶升装备产品聚焦于半导体级单晶硅炉领域。晶升装备的12英寸半导体级单晶硅炉已实现为国内领先半导体硅片企业沪硅产业（上海新昇）、立昂微（金瑞泓）的批量化销售。其产品的定制化能力、可应用制程工艺、下游量产进度较国内竞争对手具有领先性。晶升装备根据国内硅片行业整体预计新增产能对公司半导体级单晶硅炉市场空间进行测算，预计未来2-3年，公司半导体级单晶硅炉市场空间可达约9-29亿元。

Quantum Design公司近期推出了激光浮区法单晶生长系统，该系统传承日本理化研究所(RIKEN,CEMS)的先进设计理念，具有更高功率、更均匀的能量分布和更加稳定的性能，其优越的技术性能将助力同行学者和专家的晶体生长工作！浮区法单晶生长技术因其在晶体生长过程中具有无需坩埚、样品腔压力可控、生长状态便于实时观察等诸多优点，目前已被公认为是获取高质量、大尺寸单晶的重要手段之一。激光浮区法单晶生长系统可广泛应用于凝聚态物理、化学、半导体、光学等多种学科领域相关单晶材料制备，尤其适合端材料（诸如：高饱和蒸汽压、高熔点材料及高热导率材料等），以及常规浮区法单晶炉难以胜任的单晶生长工作！跟传统的激光浮区法单晶生长系统相比，Quantum Design公司推出的新一代激光浮区法单晶炉系统具有以下技术优势：■ 功率更高，能量密度更大，加热效率更高■ 采用技术五路激光设计，确保熔区能量分布更加均匀■ 更加科学的激光光斑优化方案，有助于降低晶体生长过程中的热应力■ 采用了特的实时温度集成控制系统新一代激光浮区法单晶炉系统主要技术参数：加热控制激光束 5束激光功率 2KW熔区高温 ～3000℃*测温范围 900℃～3500℃温度稳定性 +/-1℃晶体生长控制大位移距离 150mm*晶体生长大直径 8mm*晶体生长大速度/转速 300 mm/hour 100rpm晶体生长监控 高清摄像头晶体生长控制 PC控制其它 占地面积 D140 xW210 x H200 (cm)* 具体取决于材料及实验条件哈尔滨工业大学科学工程专项建设指挥部暨空间基础科学研究中心致力于各种高熔点、易挥发的超导、磁性、铁电、热电等材料的单晶生长实验及相关物性研究，近日，我司再次同院校哈尔滨工业大学合作，顺利完成新一代高功率激光浮区法单晶炉设备采购订单，推动单晶生长工作迈向更高的台阶，我们也将一如既往，秉承精益求精的研发、设计和加工理念，为用户提供优质的技术和服务，助力用户科研事业更上一层楼!RIKEN（CEMS）设计的五束激光发生器原型机实物图 采用新一代激光浮区法单晶炉系统生长出的部分单晶体应用案例： Sr2RuO4 SmB6 Ba2Co2Fe12O22Y3Fe5O12 * 以上单晶图片由 Dr. Y. Kaneko (RIKEN CEMS) 提供

刚刚过完64岁生日的介万奇有两重身份：西北工业大学教授、博士生导师，凝固技术和晶体生长领域著名专家，是中国辐射探测半导体晶体拓荒者；陕西迪泰克新材料有限公司创始人、董事长兼首席科学家，带领团队实现碲锌镉（CZT）晶体材料国产化及产业化落地，解决了关键核心技术的“卡脖子”难题。在神舟十五号及此前数次载人航天任务中，航天员均配备了以迪泰克CZT探测器作为核心部件的辐射剂量仪，迪泰克产品已多次助力我国航天事业发展。“搞科研就像跑马拉松，科研成果只有真正实现落地转化，才能发挥它应有的社会价值。”介万奇说，“西安‘北跨’战略提出，要发挥秦创原创新驱动引领作用，突破关键核心技术，赋能产业转型升级，打造‘北跨’科创走廊，这为像迪泰克这样的科研企业注入了新的发展动力。”攻克CZT晶体“卡脖子”难题CZT，一种性能优异的室温核辐射半导体探测器材料。“说到半导体材料，我其实是半路出家。”介万奇在西北工业大学学的是传统金属材料加工的铸造专业。毕业留校工作后，他开始思考在凝固科学技术大框架下，结合功能晶体材料进行晶体生长研究，“考虑了很多方向，最终选择半导体作为切入点”。CZT半导体材料具有非常高的计数率、灵敏度、能量分辨率及空间分辨率，在X射线和伽马射线检测与成像领域有着较好的发展前景。“当时，我们国家在这方面处于技术空白，相关产品主要依赖进口。”介万奇介绍，“1992年，全球首篇探测器级CZT晶体材料相关文献出版，第二年我们便开始研制国产CZT材料，朝着攻克‘卡脖子’难题的目标努力。”CZT晶体生长存在成分复杂、熔点较高、元素易挥发等难点，介万奇团队通过工艺优化和技术升级实现了大尺寸晶体生长，但材料仍有大量位错和Te沉淀等缺陷，而且晶体所需的高电阻率、高载流子迁移率也很难控制。“CZT晶体材料的研发过程非常艰苦。”介万奇坦言。苦苦探索，终成正果。经过十余年攻关，介万奇团队在国内首次解决了晶体材料的成分设计和优化、晶体合成与生长等多项技术难题，开发出了高性能探测器级CZT晶体及高效率、低成本单晶制备技术和关键设备，一举打破了外国的技术封锁。“经英国卢瑟福国家实验室、中核北京核仪器厂等多家权威机构测定，我们开发的CZT晶体性能达到了国际先进水平。”介万奇说，与当年国际最先进的传统工艺技术产品相比，团队研发的晶体材料成品率提高了3至5倍，生产效率提高了3倍以上，综合成本则下降了50%以上。打造国产CZT探测器产业链2013年，介万奇主持完成的这项“高能射线探测器用碲锌镉晶体材料及制备技术”，被评为国家技术发明奖二等奖。在介万奇看来，科学研究如果只是纸上谈兵，不能转化为实际生产力，搞科研就是一种无用功。2012年，团队成立陕西迪泰克新材料有限公司，在西咸新区秦汉新城建设了研发生产基地，推动CZT晶体材料国产化及产业化落地。“真正把一项技术、一个材料成功做成产品，过程太复杂了！”一向不言辛苦的介万奇在回顾团队产学研历程时感慨，“从实验室走向产业化，要面对一系列难题，从0到1，这种突破是最难的，弯路没少走，苦头没少吃。我们用近两年时间才自主研发了完整的晶片切割、清洗、抛光、腐蚀等加工工艺，建立了完整的晶体生长、材料加工和器件设计体系。”如今，迪泰克已发展成为国内唯一、全球第三可产业化批量生产、销售探测器级CZT晶体和相关探测器产品、设备的高新技术企业，牵头承担了科技部、工信部及国防领域多项国家级重点项目，牵头制定了国内首个探测器级碲锌镉晶体国家标准，拥有各类专利近百项，覆盖产品所有技术关键点。迪泰克产品已被广泛应用于航空航天、核工业军工、安检及工业检测、医疗影像等领域，并与全球20多个国家和地区的近400家客户建立了稳定合作关系，在全球碲锌镉半导体辐射探测与成像核心部件提供商中名列前茅，开创了我国在新一代辐射探测技术领域与国际领先水平“并跑”的局面。“迪泰克正在布局可用于医疗及工业成像的碲锌镉材料、器件、模块产业化，打造国产CZT探测器产业链，需要大量资金用于研究及产能扩建。西咸新区和秦汉新城帮我们拓宽了融资渠道，加快了融资速度，这无疑是雪中送炭。”介万奇表示，迪泰克将抢抓西安“北跨”全面启动的重大机遇，依托秦创原创新驱动平台资源优势，瞄准国家重大需求，加强自主创新，加快关键核心技术攻关，不断提升产品竞争力，为陕西先进装备制造业高质量发展及国家辐射探测与成像行业技术进步作出新的贡献。

300mm大硅片是集成电路制造不可或缺的基础材料，对整个集成电路产业的发展起着关键支撑作用。针对我国集成电路制造行业对低氧高阻、近零缺陷等硅片产品的迫切需求，亟需解决大直径、高质量硅单晶晶体生长技术中的氧杂质输运、晶体缺陷调控等基础科学问题，进而开发大直径单晶晶体生长技术，实现特定的晶体杂质、缺陷的人工调控，满足射频、存储等领域的应用需求。 　　近日，中科院微系统所魏星研究员团队，在300mm晶体生长的数值模拟研究领域取得重要进展。该团队自主开发了耦合横向磁场的三维晶体生长传热传质模型，并首次揭示了晶体感应电流对硅熔体内对流和传热传质的影响机制，相关成果于2023年05月以 “Effects of induced current in crystal on melt flow and melt-crystal interface during industrial 300 mm Czochralski silicon crystal growth with transverse magnetic field”为题，发表在美国化学会旗下晶体学领域的旗舰期刊《Crystal growth & design》上。 　　在本工作中，通过对比三组仿真结果，系统的分析了晶体电导率、磁场强度、晶转速率这三个关键参数对晶体内感应电流的影响，进而分析了其对熔体对流、温度分布和界面形状的影响。结合实验数据，模型准确性得以验证，并预测了建模所需的合理的晶体电导率。研究结果表明，当晶体中感应电流增加时，界面下强制对流的驱动力逐渐从离心力转变为洛伦兹力，并改变强制对流的旋转方向，从而影响固液界面形状。这项研究弥补了传统模型的忽略晶体感应电流的不足，首次系统地揭示了晶转引起的感应电流以及关键工艺参数对传热传质、固液界面等的影响，大大提高了仿真结果的准确性，为近零缺陷硅片产品晶体生长技术的优化提供了理论支撑。 　　中科院上海微系统所陈松松助理研究员为文章的第一作者，魏星研究员为通讯作者。 中国科学院上海微系统与信息技术研究所原名中国科学院上海冶金研究所，前身是成立于1928年的国立中央研究院工程研究所，是中国最早的工学研究机构之一。中国科学院上海微系统与信息技术研究所学科领域为：电子科学与技术、信息与通信工程；学科方向为微小卫星、无线传感网络、未来移动通信、微系统技术、信息功能材料与器件。图 1 模型示意图2 (a)晶体感应电流，(b)强制对流驱动力示意图和熔体自由液面温场、流场分布图

据2020年6月19日本司动态新闻发布关于KBr溴化钾人工晶体的概念是什么？受到很多大咖的关注。借此要求我司会履行为大咖们续写关于溴化钾相关知识，为大咖们在选择仪器或者仪器耗材时做好准备。 今天恒创小编深入解读一下KBr溴化钾人工晶体生长过程是怎样的呢？ 所谓生长，对于生物体而言，就是一个从小到大，从幼稚到成熟的过程。生物体生长需要养料，需要空气、阳光等环境。同样，对于“晶体的生长”，也是一个晶体从小到大的不断变化的过程，也需要养料（原料）和合适的环境，如生长炉、合适的温度等。 不同的生物体的生存环境、生长发育各不相同，同样，对于晶体而言，不同的晶体有不同的生长过程，需要不同的生长条件，有相应的不同的晶体生长技术和方法，其晶体生长的过程和要求也有所不同。 下面，我们将以提拉法晶体生长为例，介绍晶体生长的过程。 提拉法是一种从熔融原料中生长晶体的方法，在受控条件下，使籽晶和熔体的交界面上不断进行原子或分子的重新排列，随降温逐渐凝固而生长出单晶体。提拉法生长晶体的过程大致分为多晶料烧结（含称料、混料、烧料、二次烧结等）、提拉晶体（含化料、下籽晶、放肩、生长等）以及晶体出炉几个步骤。对于上述晶体生长的概念和过程，您可以在后面的页面后找到详细的描述。

化学性质活泼、高熔点、高压、高质量单晶生长法宝！ 新一代高性能激光浮区法单晶炉-LFZ助您实现高饱和蒸汽压、高熔点材料及高热导率材料等常规浮区法单晶炉难以胜任的单晶生长工作。高精度光学浮区法单晶炉-IRF助您实现高温超导体、介电材料、磁性材料、热电材料、金属间化合物、半导体、激光晶体等材料的生长工作。高温高压光学浮区炉助您实现各种超导材料单晶，介电和磁性材料单晶，氧化物及金属间化合物单晶等材料的生长。四电弧高温单晶生长炉助您实现化学性质活跃但熔点高的金属间化合物，包括含有稀土元素（或者金属铀）的二元及四元金属间化合物、合金单晶等材料的生长。高质量单晶生长设备——单晶炉系列1. 高精度光学浮区法单晶炉在休斯勒型镍-锰基合金磁致冷材料领域的应用 休斯勒（Heusler）型的镍-锰基材料自从发现其巨磁热效应以来，在过去的几十年中已成为被广泛研究的热点新型磁致冷材料之一。研究发现，休斯勒型铁磁性材料镍-锰-锡在从高温至低温的变温过程中会发生高温相（铁磁奥氏体相）到低温相（顺磁马氏体相）的转变，且该转变受磁场调制。高对称性的奥氏体相经一结构相变成低对称性的马氏体相，会造成磁有序降低，磁熵增加，这一过程为吸热过程，亦即形成反磁热效应，这也是磁致冷的基本原理。而休斯勒型镍-锰-锡合金材料也因为其成本廉价、无毒、无污染、易于获取、磁热效应显著、相变温度可调等一系列的特点成为一种具应用潜力的室温磁致冷材料。 研究表明，休斯勒型镍-锰-锡合金的单晶材料具有更大的磁效应导致的应变或磁热效应，且具有强烈的各向异性特点，因此研究者希望其单晶或单向织构晶体具有更加优异的磁性能。目前，已有学者采用布里奇曼技术和Czochralski方法制备出了镍-锰-镓和镍-锰-铟材料的单晶材料，但镍-锰-锡合金由于在晶体生长过程中易形成氧化锰，因此其高质量的单晶样品制备具挑战性。上海大学的余金科等人克服了镍-锰-锡合金单晶生长中的氧化锰形成及挥发的难题，采用光学浮区技术成功合成了高质量的镍-锰-锡合金单晶样品。晶体生长过程及样品腔实物图片晶体实物及解理面图片 余金科等人所用的光学浮区法单晶炉为Quantum Design日本公司推出的新一代高精度光学浮区炉单晶炉，文献中报道的相关晶体生长工艺参数为：生长速度6 mm/小时；转速（正、反）15转/分钟，氩气压力7bar。 Quantum Design 日本公司推出的高温光学浮区法单晶炉，采用镀金双面镜、高反射曲面设计，高温度可达2100℃-2200℃，系统采用高效冷却节能设计（不需要额外冷却系统），稳定的电源输出保证了灯丝的恒定加热功率，这对于获得高质量单晶至关重要。浮区炉技术特色：■ 占地空间小，操作简单，易于上手，立支撑设计■ 镀金双面高效反射镜，加热效率更高■ 可实现高温度2150°C■ 稳定的电源■ 内置闭循环冷却系统，无需外部水冷装置■ 采用商业化标准卤素灯 参考信息来源：[1]. Optical Floating-Zone Crystal Growth of Heusler Ni-Mn-Sn Alloy. Yu, Jinke & Ren, Jian & Li, Hongwei & Zheng, Hongxing. (2015). TMS Annual Meeting. 2015. 49-54.[2]. Ni-Mn-Sn(Co)磁制冷薄带材料结构相变及磁性能表征，王戊 硕士论文，上海大学 2. 高精度光学浮区法单晶炉在磁电领域取得重要进展在人类漫长的历史发展长河中，“材料学”贯穿了其整个历程。从人类活动早期开始使用木制工具，到随后的石器、金石并用（此时的金属主要指铜器）、青铜、铁器等各个时代，再到后来的蒸汽、电气、原子、信息时代，每个发展阶段无不伴随着人类对材料的认识和利用。在诸多材料中，铁是人类早认识和使用到的材料之一，早在西周以前我国就已开始将铁用于生产生活中[1]；人们在长期的实践中也逐渐认识到相关材料的磁性并将其运用于实践中，司南就是具代表性的发明。这些在不少历史典籍中都有记载，比如：《鬼谷子谋篇十》记载：“故郑人取玉也，载司南之车，为其不惑也。夫度材量能揣情者，亦事之司南也”；《梦溪笔谈》提到：“方家以磁石磨针缝，则能指南”；《论衡》书曰：“司南之杓，投之于地，其柢指南”等等[2]。由此可见，人们对磁性材料的兴趣也算由来已久。 当时代来到21世纪，化学、物理、生物、医学、计算机等各个领域的技术都有了前所未有的突破，先进的生产力也将人类的文明推进智能工业化、信息化时代，随之而来的是人们对材料的更高要求。在诸多材料当中，多铁材料兼具铁磁、铁电特性，二者之间有着特的磁电耦合特性；与此同时，磁场作用下的电化和电场作用下的磁化等性质为未来功能材料探索和发展提供了更为宽广的选择和可能，在存储、传感器、自旋电子、微波器件、器件小型化等领域拥有巨大的潜在价值。2007年的《科学》杂志对未来的热点发展问题进行了报道，其中，多铁材料作为的物理类问题入选[3]。因此，研究并深刻理解磁电耦合和多铁材料背后的机理，有着非常重要的理论价值和实践意义。 近期，哈尔滨工业大学的W.Q.Liu等人对磁电材料Mn4Nb2O9单晶样品进行了深入的研究。研究表明：零磁场测试介电常数时，没有发现介电常数的反常，此时Mn4Nb2O9基态表现为顺电特性；而在磁场条件下，介电常数在Neel温度处发生突变的峰，且随着磁场的增加介电峰也增强，且峰位向低温端偏移，这意味着磁场有抑制反铁磁转变的趋势；高场（H≥4T）下的介电常数-温度依赖关系也跟H2正比关系，由此也表明Mn4Nb2O9是线性磁电材料。更多研究结果可参考文献[4]。以上图片引自文献[4].在该项研究工作中，作者合成Mn4Nb2O9单晶样品所用设备为Quantum Design Japan公司的高精度光学浮区法单晶炉，文章中所用单晶生长参数为：Ar气氛流速4 L/min,生长速度6 mm/h,转速25 rpm。参考信息来源：[1]. https://baijiahao.baidu.com/s?id=1713600818043231130&wfr=spider&for=pc[2]. https://baike.baidu.com/item/%E5%8F%B8%E5%8D%97/3671419?fr=aladdin[3]. https://www.science.org/doi/10.1126/science.318.5858.1848[4]. Wenqiang Liu, Long Li, Lei Tao, Ziyi Liu, Xianjie Wang, Yu Sui, Yang Wang, Evidence of linear magnetoelectric effect in Mn4Nb2O9 single crystal, Journal of Alloys and Compounds,Volume 886,2021,161272,ISSN 0925-8388, https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2021.161272.3. 高温高压光学浮区法单晶炉在外尔半金属材料领域应用案例 1929年，德国科学家外尔（Weyl）解出了无质量粒子的狄拉克方程，相应的无质量粒子被称为外尔费米子。然而直到2015年科研人员才在实验中观察到外尔费米子，被中国科学院物理研究所的研究人员报道，距离外尔费米子概念的提出，足足过去了近90年。2018年科研人员通过性原理计算预言RAlGe（R=Pr，Ce）体系有望成为新的磁性外尔半金属。目前人们对RAlGe（R=Pr，Ce）材料的物理性质研究还比较少，更进一步深入的实验研究需要大尺寸的单晶样品去支持。 H. Hodovanets等人曾用助熔剂方法生长CeAlGe单晶，但由于实验中需要用到SiO2容器，导致用该方法获取的单晶样品中会存在Si杂质，同时伴有CeAlSi相；另外，轻微的Al富集会导致形成不同的晶体结构。这些都大限制了拓扑外尔点的形成。因此，获取化学计量比的单晶样品对于研究材料的物理性质非常重要。Pascal Puphal等人近期的研究工作报道了其分别用助熔剂方法和高温高压浮区法两种晶体生长技术获得的RAlGe（R=Pr，Ce）单晶样品及研究成果。尽管作者为了避免Si的污染，采用了Al2O3坩埚，但终样品中Al的含量偏高问题依然存在，单晶样品表面成分：Ce1.0(2)Al1.3(5)Ge0.7(3)/ Pr1.0(1)Al1.2(2)Ge0.8(2)，剥离面成分为：Ce1.0(1)Al1.12(1)Ge0.88(1)/Pr1.0(1)Al1.14(1)Ge0.86(1)。而采用浮区法则生长出了近乎理想化学计量比（1：1：1）的单晶样品，成分分别为：Ce1.02(7)Al1.01(16)Ge0.97(9)和Pr1.08(24)Al0.97(7)Ge0.95(17)。 浮区法得到的晶体的劳厄图片 Pascal Puphal等人所采用的浮区法单晶炉为德国ScIDre公司的HKZ高温高压光学浮区炉，文献中提到的相关实验参数为：5 KW功率的氙灯，晶体生长速度为1 mm/小时，CeAlGe采用30 bar的Ar保护气氛，PrAlGe采用5 bar的Ar保护气氛。德国ScIDre公司推出的高温高压光学浮区法单晶炉高能够提供3000℃的生长温度，晶体生长腔大压力可达300 bar，甚至10-5 mbar的高真空。适用于生长各种超导材料单晶，介电和磁性材料单晶，氧化物及金属间化合物单晶等。ScIDre单晶炉技术特色：► 采用垂直式光路设计► 采用高照度短弧氙灯，多种功率规格可选► 熔区温度：高达3000℃► 熔区压力：10bar/50bar/100bar/150bar/300bar等多种规格可选► 氧气/氩气/氮气/空气/混合气等多种气路可选► 采用光栅控制技术，加热功率从0-100% 连续可调► 样品腔可实现低10-5 mbar真空环境► 丰富的可升选件 参考信息来源：[1]. http://www.iop.cas.cn/xwzx/kydt/201507/t20150720_4395729.html[2]. Single-crystal investigation of the proposed type-II Weyl semimetal CeAlGe, H. Hodovanets, C. J. Eckberg, P. Y. Zavalij, H. Kim, W.-C. Lin, M. Zic, D. J. Campbell, J. S. Higgins, and J. PaglionePhys.Rev. B 98, 245132 (2018).[3]. Bulk single-crystal growth of the theoretically predicted magnetic Weyl semimetals RAlGe (R = Pr, Ce), Pascal Puphal, Charles Mielke, Neeraj Kumar, Y. Soh, Tian Shang, Marisa Medarde,Jonathan S. White, and Ekaterina Pomjakushina, Phys. Rev. Materials 3, 0242044. 高温高压光学浮区法单晶炉在准一维伊辛自旋链材料领域应用进展 低维磁性材料具有非常丰富和奇特的物理性质,且与多铁性和高温超导电性等材料密切相关。对低维磁性材料的物理性质进行研究有助于探索相关奇异现象的根本机制,从而对寻求新的功能材料提供帮助。因此，近年来关于低维磁性材料的研究吸引了科学家们的广泛关注。近日，德国马普固体化学物理研究所的学者A. C. Komarek等人[1,2]在准一维伊辛自旋链材料CoGeO3中发现了非常明显的1/3磁化平台，并通过中子衍射手段详细探究了其微观自旋结构。研究表明，初的零场反铁磁自旋结构的变化，类似于反铁磁“畴壁边界”的形成，从而产生一种具有1/3整数传播矢量的调制磁结构。净磁矩出现在这些“畴壁”上，而所有反铁磁链排列的三分之二仍然可以保留。同时A. C. Komarek等人也提出了一个基于各向异性受挫方形晶格的微观模型来解释其实验结果。更为详细的报道可参考文献相关文献[1,2]。A. C. Komarek等人所用的CoGeO3单晶样品由高压光学浮区法单晶炉(型号：HKZ, 制造商：德国ScIDre公司)制备获得[2]，文章中报道的CoGeO3单晶生长参数为：Ar/O2混合气（比例98:2），压力80 bar，生长速度3.6 mm/hour。CoGeO3单晶实物图片 引自[2] 参考信息来源：[1]. Emergent 1/3 magnetization plateaus in pyroxene CoGeO3, H. Guo, L. Zhao, M. Baenitz, X. Fabrèges, A. Gukasov, A. Melendez Sans, D. I. Khomskii, L. H. Tjeng, and A. C. Komarek, Phys. Rev. Research 3, L032037[2]. Single Crystal Growth and Physical Properties of Pyroxene CoGeO3，Zhao, L. Hu, Z. Guo, H. Geibel, C. Lin, H.-J. Chen, C.-T. Khomskii, D. Tjeng, L.H. Komarek, A.C. Crystals 2021, 11, 378.5. 高温高压光学浮区法单晶炉在锂离子电池领域新应用进展 锂离子电池由于具有能量密度高、寿命长、充电快、安全可靠、绿色环保等诸多优异性能，其与当今人民的日常生活已密不可分，在手机、电脑、电动车、电动汽车、航空航天等领域均有广泛的应用。 其中，Li2FeSiO4作为新一代锂离子电池阴材料，由于具有价格低廉、环境友好、安全性好等技术优势，因此在大型动力锂离子电池应用方面具有良好的前景。然而，Li2FeSiO4材料在不同温度具有不同的结构相（∼ 400 °C :Pmn21, , ∼ 700 °C ：P121/n1, and ∼ 900 °C :Pmnb），研究其不同结构的电化学性质对于进一步对其进行改性研究尤为重要。 Waldemar Hergetta等人[1]采用高压光学浮区法获得了高温相（Pmnb）Li2FeSiO4单晶，并研究了晶体生长工艺参数对杂相的影响，相关结果已发表在Journal of Crystal Growth。作者所采用的高压光学浮区炉为德国ScIDre公司的HKZ高压光学浮区法单晶炉，文章报道的晶体生长参数为：生长速度10 mm/h，保护气氛Ar（30 bar）。温度梯度分布 引自[1]XRD图谱及晶体实物图片 引自[1]参考信息来源： [1]Waldemar Hergett, Christoph Neef, Hans-Peter Meyer, Rüdiger Klingeler, Challenges in the crystal growth of Li2FeSiO4, Journal of Crystal Growth, Volume 556,2021,125995,ISSN 0022-0248, https://doi.org/10.1016/j.jcrysgro.2020.125995.

近日，晶盛机电技术研发再次突破，成功研发出全自动金刚石生长炉。01、金刚石晶体生长炉成功研制，晶体生长设备家族再添新成员官方消息称，晶盛机电晶体实验室经过半年多的工艺测试，全自动MPCVD法生长金刚石设备（型号XJL200A）成功生长出高品质宝石级的金刚石晶体。图片来源：晶盛机电据介绍，此次XJL200A金刚石生长炉成功解决了传统的MPCVD培育钻石生长技术的行业痛点：对多晶及生长裂纹等缺陷的判断、对晶体温度和生长厚度等关键生长参数的控制都依赖人工判断，克服了目前人工培育钻石过程中质量控制和规模化生产的瓶颈。图片来源：晶盛机电作为碳化硅、氮化镓之后具有代表性的新一代半导体材料，金刚石晶体又称钻石，被誉为“终极半导体”材料，此次金刚石晶体生长炉成功研制，标志着晶盛机电在硅、蓝宝石、碳化硅等晶体生长设备家族再添新成员。据项目负责人表示，目前已经完成了设备定型和批量工艺开发，设备即将投放市场，能为客户提供一站式解决方案。02、23万片意向订单在手，50亿SiC衬底晶片项目即将开工资料显示，晶盛机电是国内领先的半导体材料装备和LED衬底材料制造的高新技术企业，主要围绕硅、碳化硅、蓝宝石三大主要半导体材料开展业务。近年来，晶盛机电顺应行业发展趋势，提早布局碳化硅晶片市场。目前，该公司碳化硅外延设备已通过客户验证，同时在6英寸碳化硅晶体生长、切片、抛光环节建立测试线，其6英寸碳化硅晶片已获得客户验证。晶盛机电此前在投资者关系活动记录表中披露，截至2022年2月7日，客户A已与公司形成采购意向，2022年-2025年公司将优先向其提供碳化硅衬底合计不低于23万片。图片来源：晶盛机电 此外，为加快推进第三代半导体材料碳化硅业务，2月7日，晶盛机电发布公告称，拟募集资金不超过57亿元，其中拟投入31.34亿元在宁夏银川建设碳化硅衬底晶片生产基地项目。图片来源：晶盛机电2月25日，晶盛机电碳化硅衬底晶片生产项目正式落户宁夏。据央广网报道，该项目总投资50亿元，一期预计3月开工建设，投资总额33.6亿元，一期建成达产后预计年产6英寸碳化硅晶片40万片。

四电弧高温单晶生长炉是一种近几年新发展起来的高温材料合成设备，非常适合生长化学性质活泼但熔点高（一般在3000℃左右）的金属间化合物，包括含有稀土元素（或金属铀）的二元及四元金属间化合物，例如UGe2、UPt3、V3Si、URu2Si2、RE2Co17、CePd2Al3、REFe10Ti2 、Nd2Fe14B、URhAl、UNiAl和RENi5等合金单晶。四电弧高温单晶系统在晶体生长中的过程如下：先将原料放在旋转的铜坩埚中，之后四个电同时放电形成高温熔化原料，在精密的提拉系统控制下使用Czochralski方法将熔化的原料拉成单晶。中国科学院物理研究所材料基因组研究平台（怀柔科学城）致力于建设成为我国、规模大、手段齐全的先进材料基因组研究平台，以提升我国在新材料研发与制造领域的研究水平，同时支撑我国物质科学领域基础研究与应用基础研究综合实力的跨越式发展。我们Quantum Design 中国子公司非常荣幸将日本GES公司设计和制造的四电弧高温单晶生长炉系统于近日安装于该平台，该系统将为用户单位在非常规超导电性、非费米液体行为及非常规量子临界行为等诸领域的科研工作提供相关单晶样品制备支持！四电弧高温单晶生长炉外观图：四电弧高温单晶生长炉原理示意图:四电弧高温单晶生长炉晶体生长过程实物图:

近日，国内套新一代高性能激光浮区法单晶炉-LFZ在天津理工大学晶体研究院顺利完成安装调试。该设备（型号：LFZ-2KW）是由Quantum Design Japan公司传承日本理化研究所(RIKEN,CEMS)的先进设计理念研发的，具有功率高、能量分布均匀和性能稳定等诸多技术优势，将浮区法晶体生长技术推向一个全新的高度！该设备可广泛用于凝聚态物理、化学、半导体、光学等多种学科领域相关单晶材料制备，尤其适合高饱和蒸汽压、高熔点材料及高热导率材料等常规浮区法单晶炉难以胜任的单晶生长工作。与传统的激光浮区法单晶生长系统相比，Quantum Design Japan公司推出的新一代高性能激光浮区法单晶炉-LFZ具有以下技术优势：► 功率更高（激光功率2KW）► 采用全新五束激光设计，确保熔区能量分布更加均匀► 更加科学的激光光斑优化方案，可优化晶体生长过程中的温度梯度，进而改善晶体开裂问题► 采用了特的实时温度集成控制系统 天津理工大学功能晶体研究院是在天津理工大学、天津市及同行专家群策群力下成立的，旨在响应创新驱动发展战略，落实“双一 流”建设等重大战略决策，瞄准科技前沿和重大战略需求，同时服务天津区域经济发展而设立。Quantum Design中国非常荣幸将新一代高性能激光浮区法单晶炉安装于该平台，该系统将为用户单位在氧化物光学晶体及各种新材料等诸领域提供相关单晶样品制备支持！ 新一代高性能激光浮区法单晶炉-LFZ外观图系统内部结构实物图 参考信息来源：https://yjt.tjut.edu.cn/yjyjj.htm

浮区法单晶生长技术在晶体生长过程中具有无需坩埚、样品腔压力可控、生长状态便于实时观察等诸多优点，目前已被公认为是获取高质量、大尺寸单晶的重要手段之一。激光浮区法单晶生长系统可广泛用于凝聚态物理、化学、半导体、光学等多种学科领域相关单晶材料制备，尤其适合高饱和蒸汽压、高熔点材料及高热导率材料等常规浮区法单晶炉难以胜任的单晶生长工作。Quantum Design中国引进的高性能激光浮区法单晶生长系统，传承了日本理化研究所(RIKEN,CEMS)的先进设计理念，具有更高功率、更加均匀的能量分布和更加稳定的性能。 图1：RIKEN（CEMS）设计的五束激光发生器原型机实物图2：RIKEN（CEMS）设计的同源五束激光发生器原型机原理图 与传统的激光浮区法单晶生长系统相比，新一代激光浮区法单晶炉系统具有四项技术优势：● 采用技术五束激光设计，确保熔区能量分布更加均匀；（号：JP2015-58640）● 更加科学的激光光斑优化方案，有助于降低晶体生长过程中的热应力；（号：JP2017-136640, JP2017-179573 ）● 采用了特的实时温度集成控制系统。（号：JP2015-78683 ） 采用新一代激光浮区法单晶炉系统生长出的部分单晶体：（图片由 Dr. Y. Kaneko (RIKEN CEMS) 提供）Sr2RuO4Ba2Co2Fe12O22SmB6Y3Fe5O12 新一代激光浮区法单晶炉系统主要技术参数：加热控制激光束源5束同源设计激光功率2KW熔区可实现高温：~3000℃*测温范围900℃~3500℃温度稳定性+/-1℃晶体生长控制晶体生长大设计长度150mm*晶体生长大设计直径8mm*晶体生长大速度/转速200mm/hr 40rpm样品腔真空度/压力10-4torr to 10 bar样品腔气氛O2/Ar/混合气晶体生长监控高清摄像头晶体生长控制PC控制其它占地面积D140 xW210 x H200 (cm)除此之外，Quantum Design还推出了多款光学浮区法单晶炉以满足不同的单晶生长需求。高温光学浮区法单晶炉：采用镀金双面镜以避免四镜加热带来的多温区点、高反射曲面设计，高温度可达2100-2200摄氏度，高效冷却节能设计不需要额外冷却系统，稳定的电源输出保证了灯丝的恒定加热功率。适用于生长高温超导体、介电和磁性材料、金属间化合物、半导体/光子晶体/宝石等。德国SciDre公司的高温高压光学浮区炉：能够提供2200–3000℃以上的生长温度，晶体生长腔可大压力可达300Bar，甚以及10-5mBar的高真空。适用于生长各种超导材料单晶，介电和磁性材料单晶，氧化物及金属间化合物单晶等。Quantum Design中国期望能够给予浮区法晶体生长技术的科研学者更多的支持与帮助！

激光浮区技术(LFZ)，在过去的几十年里，作为一种简单、快速、无需坩埚的生长高质量单晶材料的方法，在高熔点材料的单晶生长领域取得进展。 LFZ与常规光学浮区技术OFZ大的区别是用于加热和熔化的光辐照源不同。OFZ通常是使用椭球镜将卤素灯或者氙灯光源聚焦到生长棒来实现晶体生长。LFZ则是采用激光作为加热光源进行晶体生长，由于激光光束具有能量密度高的特点，因此可实现高饱和蒸汽压、高熔点材料及高热导率材料等常规浮区法单晶炉难以胜任的单晶生长工作。 随着技术的不断迭代，2020年Quantum Design Japan公司和日本理化研究所Yoshio Kaneko教授密切合作，联合设计开发了新一代高性能激光浮区法单晶炉LFZ，该系统采用了5束激光光路的设计方案，保证了激光辐照强度均匀分布在原材料的环向外围，并提供高功率分别为1.5 kW和2 kW两种规格的系统。此外，在新一代高性能激光浮区炉LFZ的光路设计中，采用了Yoshio Kaneko教授的温度梯度优化设计，能有助于改善晶体生长过程中的剩余热应变弛豫；除此之外，该系统还采用了Yoshio Kaneko教授的温度反馈控制闭环设计方案，实现了温度的实时监控与自动调节。实例讲解：1. 磁性材料Bi2CuO4 传统的磁性记忆合金依赖于双磁态，如铁磁体的自旋向上、自旋向下两种状态。增加磁态数量，且采用无杂散场的反铁磁材料，有望实现更高容量存储。近一篇发表于Nature Communications期刊题为Visualizing rotation and reversal of the Néel vector through antiferromagnetic trichroism的工作表明磁电共线反铁磁Bi2CuO4中不仅具有四个稳定的Néel矢量方向，还存在引人注目的反铁磁三色现象，即在可见光范围内的磁电效应使得吸收系数随光传播矢量和Néel矢量之间的角度变化而取三个离散值。利用这种反铁磁三色性，该工作可实现可视化的场驱动Néel矢量的旋转甚至反转[1]，为电场调控和光学读取的高密度存储器设计提供可能性。 在该篇工作中看，磁性材料Bi2CuO4的制备使用了Quantum Design LFZ1A 激光浮区法单晶炉。该材料表面张力较低，熔融区难以控制，早期研究多采用较快的生长速度，但生长速度过快往往会导致微裂隙的存在而影响样品品质。在此，利用LFZ1A，通过精细调节生长条件，实现了高质量单晶的生长，从而实现了更精细的磁电性质测量。 在晶体生长的初几个小时，为稳定熔融区域，激光电流手动调节在26.9 - 27.4 A范围，随后，便可以切换到自动恒温模式下，生长速度控制在2.0 mmh-1，进料棒和籽晶棒反向旋转10 rpm，实现晶体的超过24 h的稳定生长，而不需要其他的手动操作。晶体生长在流动的纯氧气氛中进行。图1. Bi2CuO4的磁性测量。SQUID面内面外磁化率的测量都表明材料是TN=44K发生了反铁磁转变。单晶棒非常容易从Z平面解理开，插图显示解理面非常光亮，表明了样品的质量很高[1]。 2. 烧绿石Nd2Mo2O7 烧绿石Nd2Mo2O7中，Mo子晶格呈现出自旋倾斜、近乎共线铁磁排布，其标量自旋手性诱导出巨大的拓扑霍尔效应，可应用于霍尔效应传感器。Nd2Mo2O7是一种高挥发性材料，单晶合成需要被加热到1630℃，MoO2等成分高度挥发，并在生长石英管内壁沉积，导致光源辐照受阻，进而导致熔融区域温度降低，生长不稳定。得益于LFZ设备高精度和快速响应的温度控制系统，在熔融区域失稳前，迅速增加激光功率，激光光通量密度比卤素灯高几个量，因而可以迅速将温度提升到1100℃，促进沉积到石英管内壁上的MoO2的再挥发，当沉积与再挥发达到平衡时，激光加热功率稳定下来，终实现晶体的稳定生长。 近发表在Physical Review B期刊题为Robust noncoplanar magnetism in band-filling-tuned (Nd1−xCax)2Mo2O7的工作中，Max Hirschberger等人通过Ca2+取代Nd3+来调控化学势，实现了对Mo子晶格倾斜自旋铁磁稳定性的调控[2]。 他们先利用Quantum Design LFZ制备了一系列不同组分的厘米尺寸单晶(Nd1−xCax)2Mo2O7（x=0.01, 0.03, 0.05, 0.07, 0.10, 0.15, 0.22, 0.30和0.40）。在氩气氛下，生长温度控制在1630-1700℃，生长速度为1.8-2 mm/h。对不同组分单晶的磁性研究证明了在x≤0.15时倾斜铁磁态以及自旋倾角具有稳定性。而在x=0.22以上，Mo-Mo和Mo-Nd磁耦合变号，自旋玻璃金属态取代倾斜的铁磁态。图2, (Nd1−xCax)2Mo2O7不同组分磁化曲线和相图。左图：x=0.01, 0.22和0.40的三个组分单晶的场冷曲线，可以清晰的判断出倾斜铁磁态和自旋玻璃态的转变温度。右图：不同组分获得的转变温度总结的相图，包括有倾斜铁磁态、自旋玻璃态和顺磁态[2]。高品质数据的采集得益于高质量的单晶样品和的成分控制。 3. 高熔点材料SmB6 SmB6是早发现的重费米子材料之一，其研究已经有五十多年的历史。随着拓扑领域的发展，近几年人们发现SmB6是一种拓扑近藤缘体。它的电缘性来自于强关联的电子相互作用，不仅如此，它的缘态存在能带反转，具有拓扑非平庸属性，表面会出现无能隙拓扑表面态。由于体态完全缘，这个表面态可以用来做新型二维电子器件[3]。 对SmB6拓扑和低温性质的准确探索，离不开高质量的材料，但因为该材料的高熔点（2350℃），很难通过常规手段获得。而Yoshio Kaneko等人应用Quantum Design LFZ实现了高品质SmB6的生长。生长条件：1标准大气压的氩气氛，气体流速2000 cc/m，生长速率20 mm/h。图3. SmB6单晶形貌图和劳厄衍射图。SmB6单晶表面如镜面般光亮，晶体（111）面的劳厄斑体现了很好的三重对称性，佐证了样品的高品质，适用于拓扑性质的精细测量[4]。 总结 综上，Quantum Design新一代高性能激光浮区法单晶炉（LFZ）与传统浮区法单晶生长系统相比，特的激光光路可实现更高功率、更加均匀的能量分布和更加稳定的性能。LFZ将浮区法晶体生长技术推向一个全新的高度，可广泛应用于制备红宝石、SmB6等高熔点材料，Ba2Co2Fe12O22等不一致熔融材料，以及Nd2Mo2O7、SrRuO3等高挥发性材料，为凝聚态物理、化学、半导体、光学等多种学科领域提供了丰富的高品质单晶储备，使得更精细的单晶性质测量和表征成为可能。图4. 新一代高性能激光浮区法单晶炉LFZ外观图（左）和原型机中被五束激光加热的原料棒（右）。 参考文献： [1]. K. Kimura, Y. Otake, T. Kimura, Visualizing rotation and reversal of the Neel vector through antiferromagnetic trichroism. Nat Commun 13, 697 (2022).[2]. M. Hirschberger et al., Robust noncoplanar magnetism in band-filling-tuned (Nd1−xCax)2Mo2O7. Physical Review B 104, (2021).[3]. N. Kumar, S. N. Guin, K. Manna, C. Shekhar, C. Felser, Topological Quantum Materials from the Viewpoint of Chemistry. Chem Rev 121, 2780-2815 (2021).[4]. Y. Kaneko, Y. Tokura, Floating zone furnace equipped with a high power laser of 1 kW composed of five smart beams. Journal of Crystal Growth 533, 125435 (2020).

晶体学，这个最初为窥探物质原子结构和排列方式而形成的一门学科——至今有100余年历史，且已获颁23项诺贝尔奖。然而，这门学科的基础研究犹如科学界的一门“古老手艺”，人才渐缺、关注渐少。　　郭建刚是个“逆行者”。这个中国科学院物理研究所“80后”研究员执着地相信：百余年来沉淀下的晶体学知识在当今依然具有强大生命力，“认识全新物质体系，要回到最根本、最基础的结构。虽越基础、越困难，但也越重要。”　　传统科学与新月的碰撞　　正如月球研究，晶体科学就提供了新视角，而后获得了新发现。　　2020年，我国嫦娥五号从月球背面带回1731克的月壤样品。经过激烈地竞争答辩，郭建刚所在的先进材料与结构分析实验室获得了1.5克的月壤样品。　　拿到珍贵的最新月壤样品，郭建刚抑制不住内心地兴奋，这是他的研究课题第一次触及“太空”。　　“月球土壤与我们在地面上看到的土壤类似，是一些矿石经过不断风化，逐渐变成细碎的土壤。”郭建刚介绍。　　与大多形态形貌研究不同，他们想借助自身优势，在更深、更细处探索未知，剖析月壤内部结构与原子分布状态，试图“见微知著”，了解太阳风化和月球演变等。　　装在白色透明小瓶里，月壤犹如碳粉一般，呈黑色粉末状。郭建刚首先要做的是“挑样”——在数十万个颗粒中挑出微米级大小的晶体，这是项考验耐心的技术活。　　晶体的大小约等于一根头发丝直径，郭建刚站在手套箱前、紧盯着显微镜，寻找着在特殊灯光照射下反射亮光的晶体，然后屏住呼吸，利用一根纤细挑样针的静电效应，小心翼翼“粘”出。　　他和学生两人一组，反复这一连串动作，每次需要持续3小时。为保证安静环境，他们常常在深夜工作，结束时身体僵直、眼睛酸胀、几近“崩溃”。　　实验室窗台上的几盆被拔“秃头”的仙人球见证着他们的付出，他们需要使用仙人球的刺来“粘”住微米级晶体，放置在四圆衍射仪和高分辨透射电镜上测试晶体结构。　　郭建刚知道，我国嫦娥五号采集的月壤样品属于最年轻的玄武岩，且取样点的纬度最高，为探究月壤在太空风化作用下的物质和结构演化提供了新机会。挑选样品的质量，在一定程度上或许决定了能否把握住这次机会，因此，必须仔细再仔细。　　郭建刚和团队在月壤样品中找到了铁橄榄石、辉石和长石等晶体，经过测试，在铁橄榄石表面发现了非常薄的氧化硅非晶层，这其中包裹着大小为2到12纳米的晶体颗粒，通过系统的电子衍射及指标化、高分辨原子相和化学价态分析，确认它们是氧化亚铁，并非此前在其他月壤样品中发现的金属铁颗粒。　　他们还在铁橄榄石中还观察到了分层的边缘结构，这种特殊的微结构首次在月球土壤中看到。　　扎实的数据得到了美国行星之父、匹兹堡大学地质与行星科学系教授Bruce Hapke的肯定：“这种橄榄石晶体的边缘结构是独特的。”　　“我们确认了铁橄榄石在太空风化作用下出现了分步分解现象。通过表面微结构和微区晶体结构分析，我们首次在铁橄榄石的边缘确认了氧化亚铁的存在，表明矿物在风化过程中，经历了一个中间态，而非一步到金属游离铁，这将有利于进一步理解月球矿物的演变历史。”郭建刚说。　　越基础，越重要　　2008年，从吉林大学硕士毕业，郭建刚来到物理所跟随陈小龙研究员攻读博士学位。在团队里，他感受到的第一个研究“逻辑”就是，要想得到或利用一个材料，首先要想办法弄清楚材料最基本的晶体结构，理解原子之间的排布与结合方式。　　“是什么、为什么、能做些什么，这是我们要探索全新体系时要回答的三个基本问题。”他至今记得，博士期间，按照这条“底层逻辑”，做出了第一个让他惊奇的超导新材料。从此，他便更加热爱晶体科学。　　“晶体，尤其是超导这类单晶，非常重要，在电力运输、磁悬浮等有着广泛应用，若原子微观结构不清楚，很难理解和优化其物性，离应用就更远了。”郭建刚说。　　的确，对物质晶体结构的了解，有助于在物质内部微观结构、原子水平的基础上，阐明物质各种性能，并为改善材料的性能、探索新型材料和促进材料科学的发展提供重要科学依据。　　10余年来，郭建刚一直牢记着这个“逻辑”。他以探索电磁功能材料和生长晶体为主要方向，以理解晶体结构为出发点，研究材料的物性和晶体结构之间的关系，取得了诸多重要成果。　　2010年，还在读博期间，郭建刚在国际上最早制备出了碱金属钾插层铁硒超导体系，其最高超导转变温度为30 K，创造了当时常压下FeSe基化合物超导转变温度的最高纪录。　　该成果开辟了国际铁基超导研究的新领域，所开创的研究方向‘Alkali-doped iron selenide superconductors’被汤森路透《2013研究前沿》和《2014研究前沿》列为物理学10个最活跃前沿领域之首和第7名，将其发展成了与铁砷基并列的第二类铁基高温超导体。　　他成功地解决了较小尺寸碱金属钾插层铁硒的难点，制备出了纯相的钠插层铁硒超导体，进一步将超导转变温度提高至37 K。　　弄清晶体结构，会大大缩短新型材料探索时间、加速解决实际问题。　　郭建刚介绍，用传统方法合成一个新材料，需要不断地试，因为不知道哪些组分、温度等合适，试的足够多，可能会碰到一个新的，但试错法效率低、成本高。而弄清楚了晶体结构，就能了解某一类材料中物性的决定性单元（也称功能基元），再以此为基础，发展新的材料体系，“比如要制备一个新材料，有3个组分，通过晶体结构分析，我们能发现决定材料物性的功能基元，就能够以相应的物性为导向，高效地探索新材料和新效应。”　　即以不同功能基元为基础，调控基元的排列方式，或通过调控功能基元里配位的原子种类和数目来改变其电子结构，制备新高温超导晶体体和诱导新效应。　　基于这一思路，由陈小龙牵头，郭建刚作为第2完成人所承担的挑战性课题“基于结构基元的新电磁材料和新效应的发现”，荣获2020年度国家自然科学二等奖，这项成果解决了由功能基元出发、高效探索新材料和新效应的若干关键科学问题，推动了无机功能材料科学的研究与发展。　　肩负重任的新生力量　　在先进材料与结构分析实验室，作为青年科学家的郭建刚，肩负延续学科发展与服务国家需求新的重任。　　“老一辈科学家的事迹和精神始终鼓舞着我。”郭建刚说。“陆学善院士和梁敬魁院士分别是中国著名的晶体物理学家和晶体物化学家，导师陈小龙除了在晶体结构分析和单晶生长具有深厚的学术功底，也是推动碳化硅晶体从基础研究到产业化的先行者之一。　　让郭建刚感触最深的是，老师们总是以一丝不苟的态度，对待基础研究，即使看似很小的工作也做得非常扎实、严谨。　　他一直记得陆学善先生和梁敬魁先生的一个科研故事，上世纪60年代，梁敬魁回国来到物理所，与陆学善合作开展了铜-金二元体系超结构研究，为了达到合金的平衡态，需要诸多工艺，单是退火处理这一个工艺过程，就需要六个月或者一年时间。他们耐住寂寞，几年之后，获得了一系列长周期的超结构相，其中有的是国外研究者已经研究多年，却始终没有观察到的现象。　　“在很多人看来，这样的研究方法可能比较‘原始’，但恰是这种方法，为科研打下了扎实的基础，产出了诸多原创性成果。”郭建刚说，耐心、潜心是他从老先生那里学到的科学精神。　　在郭建刚看来，今天，研究组在晶体生长领域产生了多项引领性的工作，尤其在碳化硅宽禁带半导体生长与新功能晶体材料探索方面，都是在多年的基础研究积累上取得的。　　碳化硅是一种重要的宽禁带半导体，具有高热导率、高击穿场强等特性和优势，是制作高温、高频、大功率、高压以及抗辐射电子器件的理想材料，在军工、航天、电力电子和固态照明等领域具有重要的应用，是当前全球半导体材料产业的前沿之一和国内“十四五”规划重点攻关的半导体材料之一。　　然而，一直以来，用于应用研究的大尺寸单晶存在较多难以突破的关键科学和技术问题，严重影响器件性能，诸多关键技术和设备面临着国外封锁。　　近年来，针对相关难题，在陈小龙的带领下，郭建刚在扎根基础研究的同时，与团队共同推动研究成果产业转化，获得了2020年度中国科学院科技促进发展奖。　　“最大的挑战是基础研究领域的突破，在晶体研究领域，我们还需要更细致、更系统和更‘原始’的研究。”郭建刚深知，基础科学问题的突破将会极大地提高晶体的质量和应用范围，给学术和产业界带来巨大变革，但攀登科学高峰这条路必定不轻松，还好，有热爱，可抵漫长岁月。

傅里叶红外光谱仪测试样品时不可缺少的就是溴化钾光谱纯（碎晶/粉末），而在实验室做红外测样实验高消耗品之一的溴化钾光谱纯，再次恒创立达为各位大咖普及一下关于溴化钾KBr材料的相关知识。 KBr溴化钾人工晶体概念 我国晶体生长有着悠久的历史，早在春秋战国甚至更早的时期，就有煮海为盐、炼制丹药等晶体生长的时间活动，而同时，世界上随着炼金术的兴起与发展，人工晶体生长，特别是人工晶体气相生长在全世界都有发现。 进入二十世纪后，人工晶体生长才有飞跃式的发展，不仅体现在人工晶体生长理论、人工晶体生长技术上，而且，发现了一大批极有价值的新晶体，为科学进步和人类生活水平提高做出了巨大贡献。 人工晶体生长的水平主要表现在技艺和科学两个方面，其中，晶体生长技术在晶体的研究中占有极重要的地位。晶体是在物相转变的情况下形成的。 由于晶体可以从气相、液相和固相中生长，而不同的晶体材料又有不同的生长条件，加上应用对晶体的要求有时十分苛刻，这样就造成了晶体生长方法的多样性以及生长设备和技术的复杂性：从高真空到超高压，从低温到等离子体高温，从精密检测生长参数到微机自动监控生长过程，从高纯原料到超净环境......，晶体生长技术几乎动用了现代实验技术中一切重要手段，并长出了大量支撑现代科学技术发展的高品质晶体。 人工晶体生长，是物质在一定的热力学条件下相变成为晶体的过程。晶体生长多数是控制生长条件，使生长的原料从液态（熔体或溶液）转变为固态，成为单晶体。也有从气体状态生长晶体的方法。目前，已经发展出来诸如水溶液法、提拉法等许多不同的人工晶体生长方法和技术，用于不同性质的晶体的生长。 晶体生长是一个由小到大的过程，在一个合适的介质条件下，晶体生长有三个阶段：首先是介质达到过饱和，过冷却，或者融熔阶段，其次是成核，即晶核形成阶段，最终是晶体生长阶段。晶核是晶体的萌芽状态。下面是四溴化碳中添加红色燃料杂质后形成枝晶的过程。

深紫外激光具有波长短、光子能量高等优点，因而在高分辨率成像、光谱应用、微细加工等诸多领域具有重要的应用价值，利用深紫外非线性光学晶体进行变频是获得深紫外激光的主要手段。优良的深紫外非线性光学晶体既要具有大的非线性光学效应，又要具有短的紫外吸收边，而这两种性能在某种程度上是相互冲突的，这就需要在两者之间达到一个微妙的平衡。目前，已知的深紫外非线性光学晶体几乎都是硼酸盐，基于磷酸盐的深紫外材料极为少见且非线性光学效应较弱。　　在国家基金委优秀青年基金及科技部&ldquo 973&rdquo 重大研究计划等项目的支持下，中国科学院福建物质结构研究所中科院光电材料化学与物理重点实验室罗军华课题组引入较大尺寸的碱土金属和碱金属阳离子到磷酸盐中，成功构建了两个不含对称中心的新型磷酸盐化合物RbBa2(PO3)5和Rb2Ba3(P2O7)2。其中，RbBa2(PO3)5兼具深紫外磷酸盐中最短的紫外吸收边(163 nm)和最大的粉末倍频效应(1.4倍KDP)，从而在这两者之间实现了很好的平衡。同时，RbBa2(PO3)5在1064 nm处相位匹配，同成分熔融，易于晶体生长，这使得RbBa2(PO3)5作为深紫外非线性光学材料具有潜在应用前景。此外，该课题组与中科院理化技术研究所林哲帅研究员合作对相关磷酸盐的光学性质作了理论计算，发现随着磷氧结构基元中[PO4]3-单元聚合程度的提高，相应磷氧结构基元的微观非线性光学系数增大 在RbBa2(PO3)5晶体结构中，[PO4]3-单元共顶点连接形成无限的一维[PO3]&infin 链，从而使RbBa2(PO3)5显示出较大的非线性光学活性，这一工作为设计具有高非线性光学活性的深紫外磷酸盐材料提供了新思路。相关研究成果发表在了《美国化学会志》(J. Am. Chem. Soc.，2014, DOI: 10.1021/ja504319x)上。　　最近，该课题组在非线性光学材料探索及其倍频机制研究方面取得了一系列进展，相关成果见Nat. Comm., 2014, 5:4019DOI: 10.1038/ncomms5019 Inorg. Chem., 2014, 53, 2521 J. Mater. Chem. C, 2013, 1, 2906 RSC Adv., 2013, 3, 14000等。此前，该课题组在相关极性分子光电功能晶体材料研究方面取得了重要进展，相关成果见Adv. Mater.,2013, 25, 4159 Angew. Chem. Int. Ed., 2012, 51, 3871 Adv. Funct.Mater.,2012, 22, 4855等。　　福建物构所深紫外非线性光学晶体材料研究获进展

本报北京2月28日电 2月19日的《自然》杂志，以《中国藏匿的晶体》为题，用3页篇幅对中科院理化技术研究所陈创天院士率领的团队，发现并生长出一种最新的光学晶体———氟代硼铍酸钾(KBBF)晶体进行了详细报道，并称“中国实验室成为这种具有重大科学价值的晶体的唯一来源，它表明中国在材料科学领域实力日益增强”。　　KBBF晶体是目前唯一可直接倍频产生深紫外激光的非线性光学晶体，是在非线性光学晶体研究领域中，继硼酸钡、三硼酸锂晶体后的第三个“中国产”非线性光学晶体。《自然》杂志称：“其他国家在晶体生长方面的研究，目前看来还无法缩小与中国的差距。”　　陈创天团队经过18年研究，采用“局域自发成核生长技术”，突破大尺寸KBBF晶体生长的技术瓶颈，生长出迄今为止尺寸最大的透明块状KBBF单晶，并结合他们发明的非线性光学晶体的棱镜耦合专利技术，成功制作出KBBF晶体厚度为2.3毫米的光接触棱镜耦合器件，保证了产生深紫外激光的实用性和精密化性能。这项技术为193纳米光刻技术系统中所需要的全固态光源奠定了基础。目前，该技术已获中国、美国和日本发明专利授权。　　KBBF晶体能够缩短激光的波长，装备该晶体的各种激光器能发出具有极窄频宽的紫外光波，可测量固体电子能级的分辨率达到360微电子伏特 并可用于建造超高分辨率光电子能谱仪、超导测量、光刻技术等前沿科学研究，对未来的微纳米加工、生物医学、激光电视等将产生深远影响。

近日，德国SciDre高温高压光学浮区法单晶炉（HKZ系列）分别在中国科学院固体物理研究所和南昌大学顺利完成了安装调试。光学浮区法单晶生长工艺具有无需坩埚、无污染、生长快速、易于实时观察晶体生长状态等诸多优点，有利于缩短晶体的研究周期并加快难以生长晶体的研究进展，非常适合晶体生长研究，近年来备受关注，现已被广泛应用于各种超导材料、介电和磁性材料以及其它各种氧化物及金属间化合物的单晶生长。 图1：现场安装培训 图2：现场安装培训 目前，高熔点、易挥发性材料的浮区法单晶生长是一大棘手问题，德国SciDre公司推出的HKZ系列高温高压光学浮区法单晶炉成功地克服了这一技术难题。HKZ可提供高达3000℃以上的生长温度，晶体生长腔大压力可达300bar。HKZ的诞生进一步优化了光学浮区法单晶炉的生长工艺条件，使得高熔点、易挥发性材料的单晶生长成为了可能。图3：德国SciDre公司HKZ系列高温高压光学浮区法单晶炉德国SciDre公司HKZ系列高温高压光学浮区法单晶炉技术特色：◆ 能够同时实现高压力300bar大气压（选配）和高温度3000℃（选配）；◆ 能够分别立控制不同气体的流速和流量，能够实现样品生长的气体定速定量混合反应；◆ 在保持灯泡输出功率恒定的情况下，采用调节光阑（shutter）的方式对熔区进行控温，从而能够有效延长灯泡使用寿命；◆ 能够针对不同温度需求采用不同功率的灯泡，从而对灯泡进行有效利用，大化灯泡使用效率和寿命；◆ 拥有丰富的功能选件可进行选择和拓展，包括熔区红外测温选件、高1×10-5mbar的高真空选件、实现氧含量达10-12PPM的气体除杂选件、对长成的单晶可提供高压氧环境退火装置选件。图4：德国SciDre公司HKZ系列高温高压光学浮区法单晶炉原理示意图 Quantum Design 团队在中国科学院固体物理研究所和南昌大学进行的德国SciDre高温高压光学浮区法单晶炉（HKZ系列）的安装调试工作受到了客户和制造商的一致好评。我们也祝愿广大Quantum Design用户科研顺利！

本例是氧化铝晶体上外延生长的氧化铁晶体的观察例。这个样品是给陶瓷品上彩用的颜料（红褐色），主要成分是刚玉（Al2O3）和氧化铁（Fe2O3）。为了弄明白它为什么能成长出如此漂亮的结构和其生长原理，用SEM进行观察就变得非常重要。　 左图是用Upper探头拍的背散射电子的照片，通过成分对比度可以判断出Al2O3的周围存在着Fe2O3。另外，对Al2O3处放大后（右图）可以发现很细微的台阶结构。本例采用日立高新SU8010场发射扫描电子显微镜进行观察，关于此仪器请参考：http://www.instrument.com.cn/netshow/SH102446/C138451.htm 关于日立高新技术公司:　　日立高新技术公司是一家全球雇员超过10,000人，有百余处经营网点的跨国公司。企业发展目标是“成为独步全球的高新技术和解决方案提供商”，即兼有掌握最先进技术水准的开发、设计、制造能力和满足企业不同需求的解决方案提供商身份的综合n性高新技术公司。日立高新技术公司的生命科学系统本部，通过提供高端的科学仪器，提高了分析技术和工作效率，有力推进了生命科学领域的研究开发。我们衷心地希望通过所有的努力，为实现人类光明的未来贡献力量。　　更多信息请关注日立高新技术公司网站：http://www.hitachi-hitec.cn/

近日，山东大学陶绪堂教授团队使用导模法(EFG)成功制备了外形完整的4英寸(001)主面氧化镓(β-Ga2O3)单晶，并对其性能进行了分析。劳厄测试衍射斑点清晰、对称，说明晶体具有良好的单晶性，无孪晶；X射线衍射摇摆曲线显示晶体(400)面半峰全宽仅为57.57″，结晶质量较高；湿法化学腐蚀测试结果表明，晶体位错密度为1.06×104 cm-2；C-V测试确认β-Ga2O3晶体中载流子浓度为7.77×1016 cm-3。测试结果表明，该团队通过导模法获得了高质量的4英寸β-Ga2O3单晶。相关内容以“4英寸氧化镓单晶生长与性能研究”为题已在《人工晶体学报》网络首发（DOI：10.16553/j.cnki.issn1000-985x.20220831.001.）。该成果是继2019年团队获得4英寸(100)主面单晶后的又一新突破。 图1 4英寸β-Ga2O3晶体 图2 β-Ga2O3单晶(010)面劳厄衍射图图3 β-Ga2O3单晶摇摆曲线 　　此外，团队通过优化提拉法晶体生长工艺，在原有1英寸晶体基础上，成功放大到2英寸，晶体外形规整、无裂纹，晶体质量较高。晶体生长尺寸与德国IKZ及美国空军实验室相当，达到国际先进水平。 图4 提拉法生长2英寸氧化镓柱状单晶 　　山东大学晶体材料国家重点实验室在国内最早开展导模法氧化镓单晶生长，经过长期潜心攻关，从零开始，先后突破了1~4英寸氧化镓单晶生长、缺陷、掺杂、加工等关键核心技术。通过导模法、提拉法等多种晶体生长方法，生长出n型导电及半绝缘氧化镓晶体并开展了系统的晶体加工和缺陷研究，为打破国外技术封锁和产品禁运奠定了基础。 　　β-Ga2O3作为超宽禁带半导体材料，可用于制备功率器件、紫外探测器、高能射线探测器，同时也可作为GaN、ZnO等半导体的衬底材料使用。由于超高的击穿场强和巴利加优值，β-Ga2O3功率器件具有耐压高、导通损耗低、开关速度快的优点。目前，β-Ga2O3二极管及场效应晶体管器件耐压均可达几千伏，器件击穿场强已超过SiC和GaN的理论极限。 　　由于β-Ga2O3禁带宽度为4.8 eV，吸收截止边位于260 nm处，紫外透过率可达80%以上，并且具有良好的化学稳定性和热稳定性。因此，β-Ga2O3晶体自身便满足“日盲”光电器件的需求，避免了目前常用氮化物需要合金化等复杂问题。β-Ga2O3晶体因其卓越的材料性能，在深紫外光电探测以及超高压功率器件方面具有重要的应用，也是最近美国等西方国家对我国实施禁运的关键材料。

锂离子电池由于具有能量密度高、寿命长、充电快、安全可靠、绿色环保等诸多优异性能，与当今人民的日常生活已密不可分，在手机、电脑、电动车、电动汽车、航空航天等领域均有广泛的应用。 其中，Li2FeSiO4作为新一代锂离子电池阴材料，由于具有价格低廉、环境友好、安全性好等优势，在大型动力锂离子电池应用方面具有良好的前景。然而，Li2FeSiO4材料在不同温度具有不同的结构相（∼ 400 °C :Pmn21, , ∼ 700 °C ：P121/n1, and ∼ 900 °C :Pmnb），因此，研究其不同结构的电化学性质对于进一步对其进行改性研究尤为重要。 Waldemar Hergetta等人[1]采用高压光学浮区法获得了高温相（Pmnb）Li2FeSiO4单晶，并研究了晶体生长工艺参数对杂相的影响，相关结果已发表在Journal of Crystal Growth。作者所采用的高压光学浮区炉为德国SciDre公司的HKZ高压光学浮区法单晶炉。温度梯度分布[1]XRD图谱及晶体实物图片[1] 德国SciDre公司推出的HKZ高温高压光学浮区法单晶炉高可实现3000℃及以上的生长温度，晶体生长腔大压力可达300 bar，可实现10-5 mbar的高真空环境，适用于生长各种超导材料、介电材料、磁性材料、电池材料等各种氧化物及金属间化合物单晶生长。德国SciDre公司推出的HKZ系列高温高压光学浮区炉外观图参考文献：[1]. Waldemar Hergett, Christoph Neef, Hans-Peter Meyer, Rüdiger Klingeler, Challenges in the crystal growth of Li2FeSiO4, Journal of Crystal Growth, Volume 556, 2021, 125995,ISSN 0022-0248, https://doi.org/10.1016/j.jcrysgro.2020.125995.

仪器信息网讯 2021年1月21日，化学领域国际顶刊《Journal of the American Chemical Society》刊登了东京大学研究团队题为“Capturing the Moment of Emergence of Crystal Nucleus from Disorder ”的研究成果，该成果基于团队一位硕士研究生捕捉到的原子分辨率视频，首次实时拍摄了盐晶体形成的原子分辨率视频，为研究了几个世纪的成核过程理论，首次从原子水平给予实验室验证。论文链接：DOI: 10.1021/jacs.0c12100在一个振动的碳纳米角中生长的氯化钠晶体两项新技术——原子分辨率实时视频和锥形碳纳米管约束技术——帮助研究人员可以看到以往从未见过的晶体形成细节。这些观察证实了关于盐晶体如何形成的理论预测，并可以为一般的理论提供依据，即说明晶体形成如何从无序的化学混合物中产生不同有序结构。我们生活中，身边的晶体随处可见，如雪花、盐粒甚至钻石。它们由分子的规则和重复排列而组成，而这些排列都是从这些分子的混乱无序的“海洋”中生长出来。从无序状态到有序状态的生长过程被称为成核，尽管已经研究了几个世纪，但直到现在，在原子水平上的确切过程从未被实验证实。仅仅能够在原子水平上看到分子是不够的——这种能力已经存在了几十年。晶体的生长是一个动态的过程，观察它的生长与观察它的结构一样重要。幸运的是，东京大学化学系的研究人员用他们的单分子原子分辨率实时电子显微镜技术(SMART-EM)解决了这个问题。ZH这项技术以每秒25张图片的速度捕捉化学过程的细节。“我们的一名硕士学生，Masaya Sakakibara，使用SMART-EM来研究氯化钠盐的行为，”项目助理教授Takayuki Nakamuro说，“为了将样品固定在合适的位置，我们使用了原子厚度的碳纳米角，这是我们之前的发明之一。随着Sakakibara拍摄的令人惊叹的视频，我们立即注意到有机会以前所未有的细节来研究晶体成核的结构和统计方面。”298k条件锥形CNT中NaCl的九次结晶视频截取(0-44.40 s)。实验条件为:加速电压80 kV，电子剂量率4.0x105 e - nm-2 s-1，每帧曝光时间40毫秒，视频的回放速度与原始录像相同。298k条件锥形CNT中NaCl的九次结晶视频截取(44.44 - 88.84 s)298k条件锥形CNT中NaCl的九次结晶视频截取(88.88 - 133.28 s)Nakamuro和他的团队观看了Sakakibara捕捉到的视频，他们是有史以来第一批看到由几十个NaCl分子组成的微小长方体晶体从分离的钠离子和氯离子的混乱混合物中逐渐形成过程的人。他们也立刻注意到晶体出现频率的统计模式，该模式遵循众所周知的正态分布，这一结果早已被理论化，但直到现在才被实验证实。Eiichi Nakamura教授说:“盐只是我们探测成核基本原理的第一种模型物质。盐只有一种结晶方式。但其他分子，如碳，可以以多种方式结晶，形成石墨或钻石。这就是所谓的多态性，目前没有人看到导致多态的核形成的早期阶段。我希望我们的研究为理解多态性的机制提供了第一步。”氯化钠结晶过程研究该团队的研究成果意义将不仅限于石墨、钻石等，晶体生长中的多态性也是许多制药和电子元件生产中的重要过程。附：关于实验使用的原子分辨率透射电镜原子分辨率透射电子显微镜(TEM)观察是在JEOL JEM-ARM200F仪器上进行的，该仪器配有像差校正器(点分辨率为0.10 nm)，在298和473 K, E = 80 kV加速度下，在1×10–5 Pa的样品柱中，实验采用1~3 μm的球差(Cs)值和电子剂量率(EDR 每秒每nm2电子数每)为2.0×106–1.0×107 e–nm–2 s–1 (200万倍放大)。在298 K以25fps（每秒帧速率）或在473 K以50fps的帧速率连续记录一系列图像， CMOS相机(Gatan OneView,原位模式,4096×4096像素)在binning 2模式下运行（输出图像大小：2048×2048像素，像素分辨率0.01nm，200万倍）和binning 4模式(输出图像大小:1024×1024像素,像素的分辨率在0.02 nm，200万倍)。所有图像都在Gatan DigitalMicrograph软件上自动处理。为了记录样品的原子分辨率视频，研究者首先在100,000倍的网格上观察整个碳纳米管团聚体，寻找适合仔细分析的锥形碳纳米管。为了深入分析，研究者将放大率提高到200万倍，并开始录像。在图像采集过程中调整了散焦值。图像记录在欠聚焦条件下(散焦值:10 - 20nm)。使用Gatan DigitalMicrograph软件，以.dm4格式录制。日本电子 JEM-ARM200F 透射电子显微镜Gatan OneView 数字成像系统

近日，德国ScIDre公司推出的HKZ系列高温高压光学浮区法单晶炉在中国科学院物理研究所怀柔园区材料基因组研究平台顺利完成安装调试。HKZ系列高温高压光学浮区法单晶炉能够提供2200–3000℃甚至更高的生长温度，晶体生长腔大压力可达300 bar，低可实现10-5 mbar的高真空，适用于生长各种超导材料单晶，介电和磁性材料单晶，氧化物及金属间化合物单晶等。ScIDre单晶炉技术特点：► 采用垂直式光路设计► 采用高照度氙灯，多种功率规格可选► 熔区温度：高可达3000℃► 熔区压力：10 bar/50 bar/100 bar/150 bar/300 bar等多种规格可选► 氧气/氩气/氮气/空气/混合气等多种气路可选► 采用光阑控制技术，加热功率从0-100% 连续可调► 样品腔可实现低10-5 mbar真空环境► 丰富的可升选件 中国科学院物理研究所除了聚焦基础前沿问题，扎根中关村科研攻关外，还积响应科技战略布局，投入北京科创中心怀柔科学城、粤港澳大湾区科创中心松山湖材料实验室以及长三角物理研究中心的建设。Quantum Design中国非常荣幸将德国ScIDre公司推出的HKZ高温高压光学浮区法单晶炉安装于该平台，该系统将为用户单位在氧化物晶体生长及各种新材料探索等诸领域的科研工作提供相关单晶样品制备支持！德国ScIDre公司的HKZ系列高温高压光学浮区法单晶炉外观图：系统内部结构实物图： 参考信息来源：http://www.iop.cas.cn/gkjj/skjj/

一、项目基本情况项目编号：OITC-G220220637项目名称：中国科学院青海盐湖研究所在线晶体晶面生长动力学测定仪采购项目预算金额：130.0000000 万元（人民币）采购需求：1、采购项目的名称、数量：包号货物名称数量（台/套）是否允许采购进口产品采购预算（万元人民币）1在线晶体晶面生长动力学测定仪1套否130投标人可对其中一个包或多个包进行投标，须以包为单位对包中全部内容进行投标，不得拆分，评标、授标以包为单位。2、技术要求详见公告附件。合同履行期限：交货期：合同签订后150日内本项目( 不接受 )联合体投标。二、申请人的资格要求：1.满足《中华人民共和国政府采购法》第二十二条规定；2.落实政府采购政策需满足的资格要求：本项目不属于专门面向中小微企业、监狱企业、残疾人福利性单位采购的项目。3.本项目的特定资格要求：1）在中华人民共和国境内依法注册的，具有独立承担民事责任能力，遵守国家法律法规，具有良好信誉，具有履行合同能力和良好的履行合同的记录，具有良好资金、财务状况的法人实体；2）为本项目提供整体设计、规范编制或者项目管理、监理、检测等服务的供应商，不得参加本项目投标；3）投标单位负责人为同一人或者存在直接控股、管理关系的不同供应商，不得参加同一合同项下的政府采购活动；4）按本投标邀请的规定获取招标文件；5）投标人不得为列入失信被执行人、重大税收违法案件当事人名单、政府采购严重违法失信行为记录名单的供应商。三、获取招标文件时间：2022年04月06日 至 2022年04月15日，每天上午9:00至11:00，下午13:00至17:00。（北京时间，法定节假日除外）地点：www.o-science.com；北京市海淀区西三环北路甲2号院科技园6号楼13层01室方式：登录东方在线www.o-science.com注册并购买。售价：￥600.0 元，本公告包含的招标文件售价总和四、提交投标文件截止时间、开标时间和地点提交投标文件截止时间：2022年04月28日 09点30分（北京时间）开标时间：2022年04月28日 09点30分（北京时间）地点：北京市海淀区西三环北路甲2号院科技园6号楼13层第2会议室五、公告期限自本公告发布之日起5个工作日。六、其他补充事宜1、投标文件递交地点：北京市海淀区西三环北路甲2号院科技园6号楼13层第2会议室2、招标文件采用网上电子发售购买方式：1）有兴趣的投标人可登陆“东方在线”（http://www.o-science.com 招标在线频道），完成投标人注册手续（免费），然后登录系统浏览该项目下产品的“技术指标”，已注册的投标人无需重新注册。招标文件售价：每包人民币600 元。如决定购买招标文件，请完成标书款缴费及标书下载手续。2）投标人可以电汇的形式支付标书款（应以公司名义汇款至下述指定账号）。开户名称：东方国际招标有限责任公司开户行：招商银行北京西三环支行账 号：862081657710001投标人应在“东方在线“上填写开票信息。在投标人足额缴纳标书款后，标书款电子发票将发送至投标人在“东方在线”上登记的电子邮箱，投标人自行下载打印。3、以电汇方式购买招标文件和递交投标保证金的，须在电汇凭据附言栏中写明招标编号、包号及用途（如未标明招标编号，有可能导致投标无效）。4、采购项目需要落实的政府采购政策：（1）政府采购促进中小企业发展（2）政府采购支持监狱企业发展（3）政府采购促进残疾人就业（4）政府采购鼓励采购节能环保产品5、投标文件的递交：1）本项目采用不见面开标模式，原则上投标文件须密封后采用邮寄方式递交。投标文件必须在递交投标截止时间前送达，寄出后及时与我司联系，以确保于投标截止时间前送达投标文件递交地点，逾期送达或不符合规定的投标文件恕不接受。2）投标文件邮寄地址：北京市海淀区西三环北路甲2号院北京理工大学西门国防科技园6号楼13层1301室；收件人：冯宇图联系方式：010-68917571；133013715263）本项目开标过程将通过网络会议形式进行，请您在开标时间自行加入会议室。腾讯会议ID：135-359-639七、对本次招标提出询问，请按以下方式联系。1.采购人信息名 称：中国科学院青海盐湖研究所     地址：青海省西宁市新宁路18号        联系方式：0971-6302392      2.采购代理机构信息名 称：东方国际招标有限责任公司            地 址：北京市海淀区西三环北路甲2号院科技园6号楼13层01室联系方式：吴旭 李媛 冯宇图 010-68290510、010-68290524、010-68917573.项目联系方式项目联系人：吴旭 李媛 冯宇图 xwu@osic.com.cn电 话：   吴旭 李媛 冯宇图 010-68290510、010-68290524、010-68917571

众所周知，优质单晶样品是研究材料物理性质的重要条件之一，光学浮区法单晶生长技术因具有无需坩埚、无污染、生长快速、易于实时观察晶体生长状态等诸多优点，还有利于缩短晶体的研究周期加快难以生长晶体的研究进展，非常适合晶体生长，是目前比较公认的获得优质单晶样品的手段之一，现已被广泛应用于各种超导材料、介电、光学、半导体和磁性材料以及其它各种氧化物及金属间化合物的单晶生长。但浮区法单晶技术对于生长高熔点、易挥发性材料非常棘手，德国ScIDre公司推出的HKZ系列高温高压光学浮区炉成功地克服了这一技术难题。HKZ可提供高达3000℃以上的生长温度，晶体生长腔有多种压力规格可供选择，压力可高达300bar。HKZ的诞生进一步优化了光学浮区法单晶生长技术的设计理念，采用垂直式光路设计方案，使得高熔点、易挥发性材料的单晶生长成为了可能。德国ScIDre公司HKZ系列高温高压光学浮区炉具有以下技术特色：能够同时实现高压300bar大气压（选配）和高温3000℃（选配）环境；能够分别独立控制不同气体的流速和流量，能够实现样品生长的气体定速定量混合反应；在保持灯泡输出功率恒定的情况下，采用调节光阑（shutter）的方式对熔区进行控温，从而能够有效延长灯泡使用寿命；拥有丰富的功能选件可进行选择和拓展，包括专利熔区红外测温选件、10-5mbar量级真空度的高级真空选件、实现氧含量达10-12PPM级的气体除杂选件、对长成的单晶可提供高压氧环境退火装置选件。德国ScIDre公司HKZ系列高温高压光学浮区炉设备外观示意图近期，QuantumDesign中国售服团队和德国ScIDre制造商工程师协同工作，相继完成了北京航空航天大学、松山湖新材料实验室及北京师范大学等用户单位的HKZ设备的安装工作，我们期待德国ScIDre公司的HKZ系列高温高压光学浮区法单晶炉能在用户的实验室做出优秀的学术成果！用户简介：北京航空航天大学北京航空航天大学（下文简称：北航）是新中国第一所航空航天高等学府，现隶属于工业和信息化部。学校所在地北京，分为学院路校区、沙河校区（本次HKZ设备安装地点）。建校以来，北航一直是国家重点建设的高校，是全国第一批16所重点高校之一，也是80年代恢复学位制度后全国第一批设立研究生院的22所高校之一，首批进入“211工程”，2001年进入“985工程”，2017年入选国家“双一流”建设高校名单。自2004年以来获得15项国家级科技奖励一等奖、3项国家自然科学二等奖，创造了一所大学连续获国家高等级科技奖的纪录，被社会誉为科技创新的“北航模式”。用户赵侃老师研究方向：强关联量子磁性物质、拓扑磁性物态主要学术成果：1)阻挫磁性：针对以自旋冰为代表阻挫磁性绝缘体中磁交换相互作用强度偏弱的问题，首次在阻挫合金HoAgGe中实现Kagome自旋冰态。2)关联磁性：克服(Ga,Mn)As体系自旋电荷“捆绑”掺杂的局限性，开发自旋和电荷分离注入机制的新型稀磁半导体(Ba,K)(Zn,Mn)2As2。3)铁基超导：针对CaFe2As2塌缩四方相物理本质的争议，澄清相变驱动力为磁性的消失，层间As-As键仅为相变附带产物。4)拓扑物态：确认狄拉克半金属材料BaZnBi2和EuMnSb2，并首次在非共线反铁磁Mn3Ni1&minus xCuxN中实现不依赖于磁矩的拓扑反常霍尔效应(AHE)。（北京航空航天大学安装图片）北京师范大学北京师范大学是教育部直属重点大学，由北京校区（本次HKZ设备安装地点）、珠海校区两个校区（含四个校园）组成，是一所以教师教育、教育科学和文理基础学科为主要特色的著名学府，是中国历史上第一所师范大学。“七五”“八五”期间，北京师范大学被确定为国家首批重点建设的十所大学之一；“九五”期间，被首批列入“211工程”建设计划；“十五”期间，学校进入国家“985工程”建设计划。2017年，学校进入国家“世界一流大学”建设A类名单，11个学科进入国家“世界一流学科”建设名单。2022年，学校12个学科入选第二轮“双一流”建设学科，入选学科数量位居全国高校前列。用户谈国太老师、鲁兴业老师研究方向：关联电子材料的散射谱学主要研究内容：样品生长和表征结合多种实验和表征手段以全面研究新奇关联电子材料的结构、有序相和动力学采用输运、中子散射和共振非弹性X射线散射研究关联电子材料中的量子态/演生序及其相关涨落关注的材料主要包括：铁基和铜氧化物高温超导体、5d过渡族金属氧化物（如铱氧化物）、低维量子磁体、量子自旋液体等等（北京师范大学安装照片）松山湖材料实验室松山湖材料实验室（以下简称“实验室”）坐落于粤港澳大湾区重要节点城市东莞，于2017年12月22日启动建设，2018年4月完成注册，是广东省第一批省实验室之一，布局有前沿科学研究、公共技术平台和大科学装置、创新样板工厂、粤港澳交叉科学中心四大核心板块，探索形成“前沿基础研究→应用基础研究→产业技术研究→产业转化”的全链条创新模式，定位于成为有国际影响力的新材料研发南方基地、国家物质科学研究的重要组成部分、粤港澳交叉开放的新窗口。用户郭汉杰老师研究方向：强关联物理与量子磁性材料相关领域主要研究专长：光学浮区法晶体生长晶体结构及XRD精修磁结构分析中子/X射线散射及μSR（松山湖材料实验室照片）

XRT 在半导体材料晶体缺陷表征中的应用介绍‍半导体（semiconductor）指常温下导电性能介于导体与绝缘体之间的材料。半导体在集成电路、消费电子、通信系统、光伏发电、照明、大功率电源转换等领域都有应用，如二极管就是采用半导体制作的器件。无论从科技或是经济发展的角度来看，半导体的重要性都是非常巨大的。大部分的电子产品，如计算机、移动电话或是数字录音机当中的核心单元都和半导体有着极为密切的关联。按照半导体材料发展历程和材料本征禁带宽度，习惯上按照如下方法进行分类：第一代半导体材料主要是指硅（Si）、锗（Ge）这类半导体材料，主要兴起于二十世纪五十年代，其兴起也带动了以集成电路为核心的微电子产业的快速发展，并被广泛的应用于消费电子、通信、光伏、军事以及航空航天等多个领域。就应用和市场需求量而言，半导体Si材料仍是半导体行业中体量最大的，产品规格以8-12英寸为主。第二代半导体材料是以砷化镓（GaAs）、磷化铟（InP）为主的化合物半导体，其主要被用于制作高频、高速以及大功率电子器件，在卫星通讯、移动通讯以及光通讯等领域有较为广泛的应用。相比于第一代半导体而言，化合物半导体长晶和加工工艺复杂，产品附加值要高一些，产品规格以3-6英寸为主，国内部分厂家可以提供8英寸晶圆。第三代半导体材料包括了以碳化硅（SiC）、氮化镓（GaN）为代表的宽禁带化合物半导体。相比于第一代及第二代半导体材料，第三代半导体材料在耐高温、耐高压、高频工作，以及承受大电流等多个方面具备明显的优势，因而更适合于制作高温、高频、抗辐射及大功率器件，在电力电子器件、微波射频等领域的应用优势更为明显。产品规格以2-6英寸为主。图1不同半导体材料禁带宽度及应用[1]在半导体材料制备和应用过程中，对于晶体缺陷的要求与控制是十分重要的。因为晶体缺陷的类型、大小和多少直接决定了半导体器件性能的优劣和使用稳定性等性能指标。所以，无论是在晶体长晶环节还是晶片加工及晶圆外延等环节，都要进行晶体/晶圆缺陷检查，确保使用在器件上芯片是满足设计要求的。晶圆中常见的缺陷主要有如下几类，参见图2[2]。点缺陷：在三维空间各方向上尺寸都很小的缺陷。空位、间隙原子、替位原子等；线缺陷：在两个方向上尺寸很小，而另一个方向上尺寸较大的缺陷。如位错，刃型位错和螺型位错；面缺陷：在一个方向上尺寸很小，在另外两个方向上尺寸较大的缺陷。如晶界、相界、表面等。体缺陷：杂质沉积、孔洞及析出相等。图2 半导体材料中常见晶体缺陷对于上述提到的四类半导体材料缺陷中，第一类缺陷属于原子层面的缺陷，通常是从掺杂及长晶工艺优化等角度去进行改进。通常不作为生产过程控制的主要参数，一般选择用其他方法进行测量，如采用FTIR方法可以测量Si晶体中代位C原子和间隙氧原子的浓度。第二到四类缺陷，则需要在加工环节进行100%直接或间接检测，确保所生产晶圆/芯片缺陷指标满足订单要求。对于这类缺陷传统方法就是采用腐蚀性化学药液（如熔融的KOH）对晶、体/圆进行腐蚀。在腐蚀过程中由于晶体有缺陷的区域会优先腐蚀，无缺陷区域则腐蚀速度相对较慢，所以在规定腐蚀时间后在晶圆表面会有腐蚀坑（Etch Pit）出现，这是一种破坏性的检测方法。腐蚀好的晶圆在显微镜下对这些腐蚀坑识别和计数，就可以得到该晶体的缺陷信息, 图3 为SiC 晶圆通过KOH腐蚀得到缺陷照片，缺陷主要有刃型位错、螺型位错和微管等[2]。图3 SiC 晶片腐蚀后缺陷形貌[3]对于半导体晶圆，上述传统缺陷表征方法最大的问题就是破坏性的，检测后的晶圆无法继续使用只能做报废处理。对于像第二代和第三代半导体材料而言，晶体生长技术要求水平较高，成品和晶圆数量受晶棒长度及其他加工方式限制而良率相对不高。像国内部分企业SiC 晶棒成品长度一般在20mm左右。如果按照单片晶圆成品厚度约在0.5mm，除去切割和研磨、抛光损耗，基本上0.8mm才能出一片合格晶圆。如果在晶棒头、尾各取一片晶圆去做缺陷检测，则有约8%的成本损耗。所以很多半导体厂家都希望有一种可以用于半导体晶体材料缺陷的表征的无损检测技术。日本理学株式会社（www.rigaku.com）作为全球著名的X-Ray 仪器制造商，自1923年以来，理学公司一直专注于X射线仪器领域的研发和生产。该公司生产制造的XRT (X-ray Topography)检测系统则是利用X射线的布拉格衍射原理和晶格畸变（缺陷）造成特征峰宽化和强度变化等特性，再结合理学公司开发的X射线形貌技术，可以对晶体内缺陷进行成像。这种XRT检测技术最大的优点就是无损检测，在不破坏晶圆的情况下实现2-12英寸半导体晶体中线缺陷、面缺陷和体缺陷的检测和表征。图4 XRT设备实物图图5 XRT 缺陷表征原理示意图[3]工作模式：XRT主要有反射成像和透射成像两种模式，反射模式是Cu靶，透射模式则是Mo靶，参见图6。透射模式成像后可以进行3D重构和成像，参见图7 SiC晶圆缺陷图片。图6 XRT 反射模式和透射模式[3]图7 SiC 晶圆缺陷表征[3]系统软件介绍：该仪器标配的图像分析软件可以对检测样品内的缺陷进行统计，给出缺陷数量和分布信息，参见图8。图 8 XRT 标配软件数据结果界面[3]后续我们会针对XRT在不同半导体材料检测和应用案例刊发几期相关介绍，敬请期待。附：[1] 第三代半导体-氮化镓(GaN) 技术洞察报告,P3 [2] 理学XRT 内部资料；[3] 理学XRT公开彩页.

近日，中国科学院深圳先进技术研究院材料所喻学锋、刘延亮团队与医工所葛永帅团队合作，在权威刊物Advanced Science在线发表研究论文“PbI2-DMSO Assisted In-situ Growth of Perovskite Wafer for Sensitive Direct X-ray Detector”。 该成果聚焦钙钛矿直接型X射线探测器中钙钛矿晶片材料缺陷密度高、载流子传输效率低的科学问题，原创性地开发了一种钙钛矿晶体的原位生长技术，极大提高了钙钛矿晶片的光电性能，实现了高效直接X射线探测及扫描成像。本工作为制备高灵敏、高分辨直接X射线探测器提供了新的技术路线，有望应用于未来高端医疗影像诊断和芯片无损检测等领域。喻学锋研究员、葛永帅研究员和刘延亮副研究员为本文共同通讯作者，刘文俊硕士生和史桐雨博士生为本文的共同第一作者。 论文线上截图论文链接：http://doi.org/10.1002/advs.202204512X射线探测在医学诊疗、安防检查、工业无损检测等领域应用广泛。然而，目前商用的闪烁体间接X射线探测器存在二次光电转化效率低、可见光色散等难以克服的问题，导致探测灵敏度低、辐射剂量高、空间分辨率差，无法满足高端医学影像、芯片检测等领域的需求。相比之下，基于半导体材料的直接X射线探测器可通过一次光电转换，直接将X射线转换成电信号，因此可具有更高的光电转换效率、探测灵敏度和空间分辨率。然而，目前常用的直接X射线探测半导体材料面临对X射线吸收弱（硅、非晶硒）、热稳定性差（非晶硒）、造价高昂（碲化镉、碲锌镉）等问题，极大地限制了其推广应用。因此，发展新型高效半导体光电转换材料是直接X射线成像探测器走向应用的关键。 　 近年来，金属卤化物钙钛矿半导体凭借优异的本征性能，如重原子X光吸收、载流子迁移率高和寿命长等，在直接X射线探测领域备受关注。钙钛矿材料对X射线的探测灵敏度可达100000 μC Gyair-1cm-2，远优于商用的硅、非晶硒、碲锌镉。通过简单等静压方法制备的钙钛矿晶片尺寸和厚度可控，非常适用于直接X射线检测。然而，钙钛矿晶片常常面临晶体生长不完全、电荷缺陷密度高的问题，严重影响了X射线探测器的效率及工作稳定性。 针对上述问题，结合之前的研究基础，从提升钙钛矿结晶度、降低钙钛矿晶片缺陷密度出发，本研究工作创新性地开发了一种PbI2-DMSO固体添加剂，促进了厚钙钛矿晶片的原位再生长，提高了材料的结晶度、降低缺陷密度、提高载流子迁移率和寿命。并且通过减缓钙钛矿的结晶过程，降低成核密度形成连续的大晶粒钙钛矿晶片，进一步促进器件表面晶界融合、提高电荷传输性能，从而获得高效钙钛矿直接X射线探测器。探测器灵敏度可达1.58×104μC Gyair-1cm-2,最低可探测剂量可达410 nGyair s-1，并且用平面扫描的方式，实现了高清X射线探测成像。这项工作为钙钛矿材料开拓了新的应用方向，同时也为高质量钙钛矿晶片的制备提供了一种有效策略，具有很大科学和应用价值。 该研究工作获得了国家自然科学基金重点项目、国家自然科学基金青年项目、中科院青年创新促进会、深圳市杰青及中科院特别研究助理等项目的资助。 原位生长钙钛矿晶片用于高灵敏直接X射线探测X射线探测扫描成像

p 低维有机晶态材料具有规整度高和结构缺陷少的特点，是揭示材料本征特性和构筑高性能光电器件的最佳选择之一，近年来在有机半导体电子学和纳米光子学等方面取得重要应用。考虑有机分子的组装特点，通常使用具有较强分子间作用力的平面型有机分子来制备高规整度的低维晶体。相比较，钌、铱等过渡金属配合物虽然被广泛用于多种光电领域，但因其溶解性较差和分子结构非平面型的特点，相关低维晶态材料的可控制备鲜有报道。/pp style="text-align: justify " 在国家自然科学基金委和中国科学院先导项目支持下，中科院化学研究所光化学实验室姚建年/钟羽武研究团队近年来在光功能金属配合物的设计合成与光电性能方面开展了系统性工作（J. Am. Chem. Soc.2015, 137, 4058 Angew. Chem. Int. Ed.2015, 54, 9192 Coord. Chem. Rev.2016, 312, 22 Sci. China Chem.2017, 5, 583）。在此基础上，他们近期选取两种结构和溶解度相似的金属铱、钌光功能配合物作为能量给、受体，制备了双组份均匀掺杂或异质结纳米棒晶体，实现高效三线态能量转移和微纳尺度下多级组装过程的原位观察（J. Am. Chem. Soc.2018, 140, 4269-4278）。/pp style="text-align: justify " 最近，科研人员通过溶液再沉淀法成功制备了甲基化苯基吡啶金属铱配合物的高质量一维管状微纳晶体，并进一步通过晶体掺杂，得到了两种不同铱配合物的二元能量转移晶体，实现聚集发光淬灭(ACQ)受体的光放大和微纳尺度温度响应功能。研究表明，当受体的掺杂量为0.2%时，此类晶体可以实现接近80%的三线态能量转移效率和800倍以上的受体磷光放大。在常温时，晶体表现出受体的红色磷光，固态量子产率达到40%。随着温度的降低，晶体的激子能量转移受到抑制，给体的绿色发光重新被激活，实现微纳尺度下发光颜色变化的原位调控与温敏监测。该工作表明了过渡金属配合物在低维晶体制备与光功能方面的独特应用，并为三线态激子能量转移的机制研究提供重要信息（Angew. Chem. Int. Ed.2018, 57, 7820-7825）。/ppbr//pp style="text-align: center "img src="http://img1.17img.cn/17img/images/201807/insimg/e32021df-136a-457d-afb5-bfd3ccfeb16d.jpg" title="3.jpg"//pp style="text-align: center "图：基于金属配合物低维晶体的光放大与温度响应/ppbr//p

1月18日，中共中央、国务院在北京隆重召开2012年度国家科学技术奖励大会。胡锦涛、习近平等党和国家领导人出席奖励大会并为获奖人员颁奖。山东大学晶体材料研究所王继扬教授完成的“硼酸盐激光自倍频晶体和小功率绿光激光器件商品化制备技术及应用”项目荣获国家技术发明二等奖。此外，山东大学作为合作单位获得一项国家科技进步二等奖。　　王继扬教授及其课题组在国家自然科学基金和“973”专项支持下，在蒋民华院士学术思想指导下，坚持复合功能晶体研究，与中科院理化所许祖彦院士课题组合作，突破传统思想，发现硼酸钙氧盐类晶体的最大有效非线性系数在非主平面方向。他通过对多种硼酸钙氧盐晶体生长和激光特性的筛选研究，发现硼酸钙氧钇钕晶体综合性能优良，具有实用化前景，通过产学研结合实现了激光自倍频晶体元件和激光自倍频绿光器件模组的商品化生产，根据市场需求开发了多种产品，并已获得广泛应用，在国际上首次实现了激光自倍频晶体及其器件的商品化，开辟了激光自倍频晶体与器件应用的商品化领域，创造了具有特色和优势的小功率绿光全固态激光器新品种，发展了激光自倍频功能复合模型，丰富了功能晶体学科，是复合功能晶体研究领域的重大突破。

近期，德国Scientific Instruments Dresden GmbH（下文简称：ScIDre）公司生产的HKZ系列高温高压光学浮区炉在中国电子科技集团公司第九研究所顺利完成安装调试。图1：德国ScIDre制造商工程师安装现场图片图2：设备运行、调试现场图片 光学浮区法单晶生长工艺具有无需坩埚、无污染、生长快速、易于实时观察晶体生长状态等诸多优点，有利于缩短晶体的研究周期并加快难以生长晶体的研究进展，非常适合晶体生长研究，是目前比较公认的获得优质单晶样品的手段之一，现已被广泛应用于各种超导材料、介电和磁性材料以及其它各种氧化物及金属间化合物的单晶生长。 目前，高熔点、易挥发性材料是浮区法单晶生长领域的技术难点之一。针对于此，德国ScIDre公司研发推出了HKZ系列高温高压光学浮区法单晶炉，设备可提供高达3000℃以上的生长温度，同时晶体生长腔可实现高达300bar的压力，可通过高压手段达到抑制挥发的作用。HKZ的诞生进一步优化了光学浮区法单晶炉的生长工艺条件，拓宽了光学浮区技术的应用场景，使得高熔点、易挥发性材料的单晶生长成为了可能。 图3：德国ScIDre公司HKZ系列高温高压光学浮区法单晶炉德国ScIDre公司HKZ系列高温高压光学浮区法单晶炉技术特色：☛ 采用垂直式光路设计方案，加热更均匀☛ 可同时实现压力高达300bar（选配）和温度高达3000℃（选配）；☛ 能够独立控制不同气体的流速和流量，能够实现样品生长的气体定速、定量混合供气；☛ 在保持氙灯输出功率恒定的情况下，采用调节光阑（shutter）的方式对熔区进行控温；☛ 能够针对不同温度需求采用不同功率的氙灯，从而对灯泡进行有效利用，充分发挥灯泡使用效率和寿命；☛ 拥有丰富的功能选件可进行选择和拓展，包括专利熔区红外测温选件、1×10-5mbar的高真空选件、实现氧含量达10-12PPM的气体除杂选件、对长成的单晶可提供高压氧环境退火装置选件等。 图4：高温高压光学浮区法单晶炉光路原理示意图 中国电子科技集团公司第九研究所（西南应用磁学研究所），主要从事磁性功能材料方向的研发、生产和基础研究，是我国磁学领域重要的综合性应用磁学研究机构之一。Quantum Design中国非常荣幸将德国ScIDre公司生产的HKZ高温高压光学浮区法单晶炉安装于中国电子科技集团公司第九研究所，该系统将为用户单位在磁性功能材料及其他新材料探索等诸领域的科研工作提供相关单晶样品制备支持！

低维磁性材料具有非常丰富和奇特的物理性质，且与多铁性和高温超导电性等材料密切相关。对低维磁性材料的物理性质进行研究有助于探索相关奇异现象的根本机制，从而对寻求新的功能材料提供帮助。因此，近年来关于低维磁性材料的研究吸引了科学家们的广泛关注。近日，德国马普固体化学物理研究所的学者A. C. Komarek等人[1,2]在准一维伊辛自旋链材料CoGeO3中发现了非常明显的1/3磁化平台，并通过中子衍射手段详细探究了其微观自旋结构。研究表明，初的零场反铁磁自旋结构的变化，类似于反铁磁“畴壁边界”的形成，从而产生一种具有1/3整数传播矢量的调制磁结构。净磁矩出现在这些“畴壁”上，而所有反铁磁链排列的三分之二仍然可以保留。同时A. C. Komarek等人也提出了一个基于各向异性受挫方形晶格的微观模型来解释其实验结果。更为详细的报道可参考相关文献[1,2]。A. C. Komarek等人所用的CoGeO3单晶样品由高压光学浮区法单晶炉(型号：HKZ, 制造商：德国ScIDre公司)制备获得[2]，文章中报道的CoGeO3单晶生长参数为：Ar/O2混合气（比例98:2），压力80 bar，生长速度3.6 mm/hour。CoGeO3单晶实物图片 引自[2] 德国ScIDre公司推出的HKZ系列高温高压光学浮区法单晶炉高可实现3000℃及以上的生长温度，晶体生长腔大压力可达300 bar，可实现10-5 mbar的高真空环境，适用于生长各种超导材料、介电材料、磁性材料、电池材料等各种氧化物及金属间化合物单晶生长。德国ScIDre公司推出的HKZ系列高温高压光学浮区炉外观图 参考文献：[1] Emergent 1/3 magnetization plateaus in pyroxene CoGeO3, H. Guo, L. Zhao, M. Baenitz, X. Fabrèges, A. Gukasov, A. Melendez Sans, D. I. Khomskii, L. H. Tjeng, and A. C. Komarek, Phys. Rev. Research 3, L032037[2] Single Crystal Growth and Physical Properties of Pyroxene CoGeO3，Zhao, L. Hu, Z. Guo, H. Geibel, C. Lin, H.-J. Chen, C.-T. Khomskii, D. Tjeng, L.H. Komarek, A.C. Crystals 2021, 11, 378.

超导材料和性质的研究一直是当前凝聚态物理领域的热点之一，自从上个世纪在铜氧化物或酮酸盐中发现高温超导以来，关于其他类铜氧化物材料及其高温超导电性的研究也从未停止过。由于镍在元素周期表中处于铜的邻近位置，二者在性质上有些共同之处，因此镍氧化物或镍酸盐也常被认为是一种极具潜力的高温超导备选材料。 2019年平面镍酸盐中超导性的发现再次向人们提出了Ni1+化合物和Cu2+铜酸盐两种超导体的电子结构和相关性对比研究问题。近期，Haoxiang Li等人[1]对三层镍酸盐Pr4Ni3O8做了角分辨光电子能谱（ARPES）研究，研究表明Pr4Ni3O8具有类似于空穴掺杂铜酸盐的费米面，二者类似但却又非常不同。具体来说，Pr4Ni3O8费米面的主要部分与双层铜酸盐的主要部分非常相似，但Pr4Ni3O8的费米面还有一个额外的部分可以容纳额外的空穴掺杂。Haoxiang Li等人发现镍酸盐中的电子相关性大约是铜酸盐的两倍，并且几乎与k无关，这表明其起源于局域效应，可能是莫特相互作用；而铜酸盐中的相互作用则不那么局域化。尽管如此，镍酸盐仍然表现出电子散射率中的奇异金属行为。了解这两个强相关超导体家族之间的异同极具挑战性。关于该项工作的更多研究内容可参考文献[1]。Crystal structure and Fermi surface of Pr4Ni3O8 图片引自[1]Comparing electronic correlation effects of Pr4Ni3O8 and cuprates 图片引自[1] Haoxiang Li等人在该项研究中所用的Pr4Ni3O8单晶样品是在德国ScIDre公司的HKZ系列高温高压光学浮区法单晶生长设备中制备获得（O2气氛，140 bar压力）。德国ScIDre公司推出的HKZ系列高温高压光学浮区法单晶炉可实现高达3000℃及以上的生长温度，晶体生长腔压力可达300 bar，可实现10-5 mbar的高真空环境，适用于生长各种超导材料、介电材料、磁性材料、电池材料等各种氧化物及金属间化合物单晶生长。德国ScIDre公司推出的HKZ系列高温高压光学浮区法单晶炉外观图（点击查看设备详情） [1] Electronic structure and correlations in planar trilayer nickelate Pr4Ni3O8 Li H, Hao P, Zhang J, Gordon K, Linn AG, Chen X, Zheng H, Zhou X, Mitchell JF, Dessau DS. Sci. Adv. 9, eade4418 (2023) 13 January 2023 Doi: 10.1126/sciadv.ade4418