利用不斷增長的在常壓下鎵鋁二進位流氮化鋁層的新型液相外延法。在該方法中，將氮氣注入通量。然後氮化的藍寶石基片用作範本，以實現同質外延生長。使用氮化的藍寶石基片的優點進行了論證;最佳焊劑組合物進行了研究。我們增長了1μm厚的c軸擇優取向AlN層5小時，在1573 K的全寬的X射線搖擺曲線半氮化鋁的最大值和分別為50和590弧秒。另外，表面形態和介面結構用掃描電子顯微鏡，鐳射顯微鏡，和高解析度透射型電子顯微鏡進行觀察。

通過應用常規外延晶體生長技術，這VLS過程中，也能夠獲得納米線的生長過程中的精確定位控制。這項技術，氣 - 液 - 固外延（VLSE），特別是在強大的高品質的納米線陣列和單絲devices13的可控合成。例如，氧化鋅更傾向於沿著方向生長，並容易形成高度取向的陣列時，外延生長的a面藍寶石襯底上。可以實現對GaN10和矽/鍺系統的生長控制的水準相近。因此能夠使用該VLSE技術為納米線陣列的生長與嚴格控制尺寸（直徑<20納米）和均勻性（<±10％）。此外，我們已經探索了不同類型的納米線異質結構，包括coaxial15和縱向variations16。半導體異質結構使電子和空穴的限制，光導，並且兩個子輸運和載流子遷移率的調製。這個尺寸單分散性和異質結構的控制是至關重要的許多建議應用這些納米線陣列，包括發光和場效應電晶體。


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藍寶石具有從朝向的方向上的平面10°斜切角的鄰位的基片已被空氣中退火在1000〜1500℃的範圍內這些表面的行為已經被表徵為通過原子力顯微鏡觀察的溫度和熱處理時間的函數。在1250℃下熱處理可以穩定作出週期性間隔納米一步束的表面。這樣的階梯狀表面被用作範本，通過溶膠 - 凝膠浸塗製備氧化釔穩定的氧化鋯薄膜的熱退火成長自我圖案外延氧化物納米顆粒。掠入射小角X射線散射和高分辨透射電子顯微鏡被用來研究納米粒子的形態及其與底物的外延關係。

溶膠 - 凝膠衍生的LiNbO3薄膜的結晶行為，在藍寶石和氧化鎂摻雜鈮酸鋰基片，通過原位TEM和高解析度透射電子顯微鏡觀察到。人們發現，非均相成核和結晶鈮酸鋰的生長與外延發生在膜和基板之間的介面，將得到的外延膜，以微晶的聚結而形成。在結晶行為的差異，進一步，被在基板上的膜之間觀察到。在具有小的晶格失配與薄膜氧化鎂摻雜鈮酸鋰襯底，所述成核產生容易和晶粒沿介面和朝向膜的表面上生長。然而，在具有大的晶格失配藍寶石基板，微晶主要生長朝向膜的表面。在藍寶石襯底上得到的膜含有大量的結構缺陷在晶界上。在結晶行為的差異進行了討論。


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在成長形藍寶石晶體熱應力所使用的瞬態有限元仿真建模。邊界條件和品質的變化是固定在一個擴大重新劃分網格，並更新電網。實際應力得到考慮通過沿基底，棱柱形和金字塔形的滑移面位錯滑移塑膠放鬆。為此，該材料的蠕變現象在法律熱啟動塑性的框架中實現。該模型是由與定向機械試驗比較校準和驗證是通過生長類比和位元錯密度的測量作為生長的晶體進行。

二維，准穩態熱毛細模型，發展了微拉下來（ μ- PD）的系統來研究限制藍寶石的穩定增長。該模型採用的品質，能量和動量守恆方程，並且也占熔體液面，凝固前沿，並且晶體半徑的物理性質。極限點相對於拉速率下較高的梯度的熱條件找到，但被示出為展開以改變模具的加熱和環境溫度。都涉及到晶體大小和毛細管效應的極限點也相對於靜水頭（熔體高度）發現，但是，毛細管不穩定的經典標準示為無效。因此，獲得對μ -PD操作限制，它們的起源，以及它們的可能避免一個更基本的理解。


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SAPMAC （用在冷卻中心微拉和肩部藍寶石生長技術）過程由幾個不同的晶體生長階段的數值類比方法特性研究進行了分析，並與提拉法，溫梯法和坩堝下降法技術相比在類比與不同的晶體生長階段的技術的結果，晶體生長的系統和控制技術進行了改進；常規SAPMAC爐與散熱參數增加了修改，將加熱溫度降低，溫度下降曲線的提高，另外的軸向和徑向溫度梯度調整，所以斷面收縮，肩部延伸，異直徑和拖尾的晶體生長過程中可以controlled.The實驗結果證實，所生長的晶體具有更好的品質和更大的尺寸通過改進的系統晶體生長和控制技術。

這裏呈現的研究的目的在於應用一種感應加熱提拉爐的全局分析的實際藍寶石晶體生長系統和預測系統中的溫度和流場的特徵。要做到這一點，對於在藍寶石生長過程的開始階段，熔體和氣體對流的結合對系統的溫度場輻射傳熱和晶體熔融介面的影響已經數值使用穩態二維有限被研究元素法。對於輻射熱傳遞，通過所生長的晶體和表面對表面輻射的暴露表面的內部輻射已被考慮到。計算結果表明，有一個強大的旋渦出現從熔體和向上流動沿後熱側壁和沿向下的氣體部分種子和晶面強烈的和大旋渦的自然對流。另外，波浪形已經觀察到與朝向熔體偏轉的晶體熔融介面。


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使用維爾納和泡生法生長的藍寶石（α-Al2O3）的單晶用電子順磁共振和γ-射線光譜學，12 MeV的軔致輻射激發了分析。它是建立在由泡生法在鉬 - 鎢坩堝中生長的最終藍寶石單晶不受控制的雜質都從初始材料，並從爐和坩堝的材料供給。

透明的高光學品質和大型鈦藍寶石（TI3 +摻雜Al2O3）的單晶已經為光放大長大的泡生法（KT）。本工作表明，通過KT生長技術的使用和生長條件的優化是可能的生長的Ti摻雜的氧化鋁，直徑100毫米和5公斤重量。我們已經證明，大量的Ti（0.25原子％）摻Al2O3晶體顯示出高的化學均勻性和良好的光學性能和放大能量沒有任何特殊的退火。鈦摻雜的藍寶石晶體的高功率鐳射應用，特別是對曾經從鐳射振盪器產生的最短脈衝。


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用CVD法在氧化鋅中的異質外延生長的各向異性進行了研究球面和透鏡形狀的藍寶石基板上。 氧化鋅的層形成含有的各種取向的單結晶許多地區的地圖。通過結合等效類型這些地區，在氧化鋅和藍寶石之間的方位關係，六種不同的模式進行區分和分類。還研究了生長溫度和對多種氣體的反應速度和這些區域的程度的影響。結果，通過立體投影畫，可提供用於選擇和準備基板飛機取得高品質，即表面光滑，完美的高，高電子遷移率等具體的氧化鋅的實用指南。

化學氣相藍寶石上（SOS）的低溫沉積矽0.25 μm厚植入28Si +和通過爐內退火（FA ），並在實驗室紅外快速熱退火（RTA）進行重結晶在固相上。可以同時使用退火方法得到的結晶品質的改善。 FA之後，就很難保持固有的高電阻率值（ Ω 104-105釐米）中觀察到的生長的SOS膜，所以改進的過程，不能投入實際使用有效。然而，可以證明，通過適當地調節注入和RTA的條件下，在兩種膜品質和膜自動攙雜顯著改善可以完成。這項工作介紹了改性雙固相外延，其中作為土生土長的SOS薄膜的內在高電阻率被保留的過程。抑制鋁自摻雜的機理進行了討論。


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涉及獨立式氮化鎵襯底由一種天然分離機構，有效地省去了後期生長工藝如鐳射剝離，化學蝕刻或機械研磨，以形成獨立式的氮化鎵襯底的形成。一個數字的氮化鎵厚膜的由氫化物氣相外延（HVPE）方法，從200微米到3.8毫米使用一個低溫氮化鎵或氮化鋁緩衝的成核步驟厚度不同生長到藍寶石基板上。我們已經發現，生長在低溫氮化鎵緩衝樣品自然從藍寶石基板生長後剝離在所研究的整個厚度範圍內。此外，我們還觀察到，較薄的膜具有高的裂紋密度導致幾個較小的獨立的片層間剝離。作為在氮化鎵厚度的增加，剝離片的面積也增加，最終導致初始藍寶石襯底面積和獨立氮化鎵區域之間的1對1的關係。然而，上生長的氮化鋁緩衝的氮化鎵薄膜沒有脫層。這些結果是通過計算熱應力的氮化鎵薄膜和襯底作為使用的Stoney方程薄膜厚度的函數，並假設在氮化鎵緩衝經歷分解在生長溫度下評價。

氮化鎵納米線通過氫化物氣相外延催化成長是證明。鎳 - 金被用作催化劑。納米線的生長被限制在圖案化的催化劑區域。用透射電子顯微鏡，X-射線衍射和低溫光致發光的納米線的表徵表明，該納米線是化學計量2H-氮化鎵單結晶中的方向生長在藍寶石上生長時，偶爾堆垛層錯沿著c軸在大多數的電線作為唯一的缺陷型觀察。紅移的光致發光觀察太大，僅靠觀察到的微小應變來解釋，而只是輕微受溫度影響，提示幾個因素的疊加。


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微納米氧化鋅晶須和點都用金/鉑催化劑陣列被選擇性地生長在藍寶石襯底。催化劑陣列的製作是採用納米壓痕測試儀，它比傳統的微納米製造技術簡單。電流加熱（ECH ）方法被用於提供氧化鋅的來源從加熱的氧化鋅陶瓷棒至約1000 ℃。鬍鬚和點生長在一個金像爐內的氣 - 液 - 固（VLS ）生長模式。 SEM圖像識別中在940 ℃下生長的晶體結構的巨大差異，具體來說，晶須的金催化劑和點的鉑催化劑。

晶須的特徵在於直徑為10納米至亞微米，長度從亞微米到幾十微米。但是，點具有約100nm的均一直徑。我們發現增長開始在陣列金催化劑的位置。與此相反，點形成，但沒有晶須周圍鉑催化劑觀察到。這些功能在不同的催化劑熔點的術語解釋： VLS生長在940 ℃下實現的金催化劑，但不為鉑催化劑卓越的品質氧化鋅晶須和點晶是由微型光致發光（ PL）測量證實。


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藍寶石基板退火在1200℃在N2：O2（3：1）開發平臺和步形態，理想的III族氮化物生長的分子束外延。在藍寶石基板上，使用鎵的前生長沉積和解吸的就地處理，被證明是陰性的氮化鎵生長。氮化轉化的藍寶石襯底表面到類似的氮化鋁（失配<2.5％）的橫向結構。氮化後的表面的晶格參數不依賴於襯底的溫度。氮化鋁成核層生長條件進行了優化，氮化鎵生長。理想的鋁 / 氮光通量之比被發現是0.6為9納米厚的成核層。

氧化鋅納米線製備了在金塗層藍寶石襯底上通過使用脈衝Nd：YAG鐳射的氧化鋅靶在爐中。氧化鋅納米線具有各種尺寸和形狀與爐內不同的襯底的位置。的長度和這些氧化鋅納米線的直徑為約3-4微米和120-200納米，分別用掃描電子顯微鏡（SEM）證實。納米線的直徑控制是通過改變基片的位置來實現。觀察到在室溫下的納米線從近帶邊發射（NBE）紫外發射。的形成機理和對氧化鋅納米線的結構和光學特性的基板不同位置的效果進行了討論。


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密切注意在生長過程中的晶體的熱環境的晶體生長參數和特性，導致改善的EFG生長的圓頂坯的晶體結構。這些近淨成形80毫米藍寶石毛坯已經製造生產出高品質的成品圓頂。熱膨脹係數（CTE） ，導熱係數，光學散射，雨水沖刷和折射率（DN/DT ）的熱膨脹係數作為波長的函數的新的測量已經完成和資料列。

壓力和不斷增長的薄壁，多邊形管的變形動態三維有限元類比。作為一個例子，八角矽管由邊緣限定薄膜供給生長（EFG ）方法的生長選擇。在用厚管中的幾100μm量級生長過程中不斷增加的應變能由壁的撓度以規則間隔週期性地減小。對變形行為的各種溫度分佈的影響進行了研究。這種模式的EFG生長矽八角形的適用性是通過實驗觀察的方式進行討論。


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