在多晶铜表面（金属箔或薄膜）及其转移至任意衬底生长大面积石墨烯的当前方法在技术上是有吸引力的。然而，石墨烯的质量可以得到显著通过对单晶铜表面上生长了改善。这里表明，高品质大面积的石墨烯可以在外延单晶铜薄膜上可重复使用的基底面蓝宝石衬底转移到另一衬底上生长。同时使石墨烯生长在铜单晶的表面，该方法具有避免成本高，并与石墨烯传输过程中牺牲散装单晶铜相关联的石墨烯广泛损害的可能性。

提出了高分辨率X-射线散射通过在蓝宝石衬底上分子束外延生长的铌薄膜的结构连贯性的研究结果。在离面的Bragg峰的横向扫描，我们发现两个组成部分，其清晰的暗示mosaicities幅度比散装单晶铌更好的秩序，横向结构的相干长度超过104。此外，我们观察到，与锐利的组件相关联的平面正好与蓝宝石平面对齐。后的铌片的载氢，我们发现证据的横向相干长度的显着增加。


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利用不断增长的在常压下镓铝二进制流氮化铝层的新型液相外延法。在该方法中，将氮气注入通量。然后氮化的蓝宝石基片用作模板，以实现同质外延生长。使用氮化的蓝宝石基片的优点进行了论证;最佳焊剂组合物进行了研究。我们增长了1μm厚的c轴择优取向AlN层5小时，在1573 K的全宽的X射线摇摆曲线半氮化铝的最大值和分别为50和590弧秒。另外，表面形态和界面结构用扫描电子显微镜，激光显微镜，和高分辨率透射型电子显微镜进行观察。

通过应用常规外延晶体生长技术，这VLS过程中，也能够获得纳米线的生长过程中的精确定位控制。这项技术，气 - 液 - 固外延（VLSE），特别是在强大的高品质的纳米线阵列和单丝devices13的可控合成。例如，氧化锌更倾向于沿着方向生长，并容易形成高度取向的阵列时，外延生长的a面蓝宝石衬底上。可以实现对GaN10和硅/锗系统的生长控制的水平相近。因此能够使用该VLSE技术为纳米线阵列的生长与严格控制尺寸（直径<20纳米）和均匀性（<±10％）。此外，我们已经探索了不同类型的纳米线异质结构，包括coaxial15和纵向variations16。半导体异质结构使电子和空穴的限制，光导，并且两个子输运和载流子迁移率的调制。这个尺寸单分散性和异质结构的控制是至关重要的许多建议应用这些纳米线阵列，包括发光和场效应晶体管。


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蓝宝石具有从朝向的方向上的平面10°斜切角的邻位的基片已被空气中退火在1000〜1500℃的范围内这些表面的行为已经被表征为通过原子力显微镜观察的温度和热处理时间的函数。在1250℃下热处理可以稳定作出周期性间隔纳米一步束的表面。这样的阶梯状表面被用作模板，通过溶胶 - 凝胶浸涂制备氧化钇稳定的氧化锆薄膜的热退火成长自我图案外延氧化物纳米颗粒。掠入射小角X射线散射和高分辨透射电子显微镜被用来研究纳米粒子的形态及其与底物的外延关系。

溶胶 - 凝胶衍生的LiNbO3薄膜的结晶行为，在蓝宝石和氧化镁掺杂铌酸锂基片，通过原位TEM和高分辨率透射电子显微镜观察到。人们发现，非均相成核和结晶铌酸锂的生长与外延发生在膜和基板之间的界面，将得到的外延膜，以微晶的聚结而形成。在结晶行为的差异，进一步，被在基板上的膜之间观察到。在具有小的晶格失配与薄膜氧化镁掺杂铌酸锂衬底，所述成核产生容易和晶粒沿界面和朝向膜的表面上生长。然而，在具有大的晶格失配蓝宝石基板，微晶主要生长朝向膜的表面。在蓝宝石衬底上得到的膜含有大量的结构缺陷在晶界上。在结晶行为的差异进行了讨论。


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SAPMAC （用在冷却中心微拉和肩部蓝宝石生长技术）过程由几个不同的晶体生长阶段的数值模拟方法特性研究进行了分析，并与提拉法，温梯法和坩埚下降法技术相比在模拟与不同的晶体生长阶段的技术的结果，晶体生长的系统和控制技术进行了改进；常规SAPMAC炉与散热参数增加了修改，将加热温度降低，温度下降曲线的提高，另外的轴向和径向温度梯度调整，所以断面收缩，肩部延伸，异直径和拖尾的晶体生长过程中可以controlled.The实验结果证实，所生长的晶体具有更好的质量和更大的尺寸通过改进的系统晶体生长和控制技术。

这里呈现的研究的目的在于应用一种感应加热提拉炉的全局分析的实际蓝宝石晶体生长系统和预测系统中的温度和流场的特征。要做到这一点，对于在蓝宝石生长过程的开始阶段，熔体和气体对流的结合对系统的温度场辐射传热和晶体熔融界面的影响已经数值使用稳态二维有限被研究元素法。对于辐射热传递，通过所生长的晶体和表面对表面辐射的暴露表面的内部辐射已被考虑到。计算结果表明，有一个强大的旋涡出现从熔体和向上流动沿后热侧壁和沿向下的气体部分种子和晶面强烈的和大旋涡的自然对流。另外，波浪形已经观察到与朝向熔体偏转的晶体熔融接口。


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在成长形蓝宝石晶体热应力所使用的瞬态有限元仿真建模。边界条件和质量的变化是固定在一个扩大重新划分网格，并更新电网。实际应力得到考虑通过沿基底，棱柱形和金字塔形的滑移面位错滑移塑料放松。为此，该材料的蠕变现象在法律热激活塑性的框架中实现。该模型是由与定向机械试验比较校准和验证是通过生长模拟和位错密度的测量作为生长的晶体进行。

二维，准稳态热毛细模型，发展了微拉下来（ μ- PD）的系统来研究限制蓝宝石的稳定增长。该模型采用的质量，能量和动量守恒方程，并且也占熔体液面，凝固前沿，并且晶体半径的物理性质。极限点相对于拉速率下较高的梯度的热条件找到，但被示出为展开以改变模具的加热和环境温度。都涉及到晶体大小和毛细管效应的极限点也相对于静水头（熔体高度）发现，但是，毛细管不稳定的经典标准示为无效。因此，获得对μ -PD操作限制，它们的起源，以及它们的可能避免一个更基本的理解。


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用CVD法在氧化锌中的异质外延生长的各向异性进行了研究球面和透镜形状的蓝宝石基板上。 氧化锌的层形成含有的各种取向的单结晶许多地区的地图。通过结合等效类型这些地区，在氧化锌和蓝宝石之间的方位关系，六种不同的模式进行区分和分类。还研究了生长温度和对多种气体的反应速度和这些区域的程度的影响。结果，通过立体投影画，可提供用于选择和准备基板飞机取得高品质，即表面光滑，完美的高，高电子迁移率等具体的氧化锌的实用指南。

化学气相蓝宝石上（SOS）的低温沉积硅0.25 μm厚植入28Si +和通过炉内退火（FA ），并在实验室红外快速热退火（RTA）进行重结晶在固相上。可以同时使用退火方法得到的结晶质量的改善。 FA之后，就很难保持固有的高电阻率值（ Ω 104-105厘米）中观察到的生长的SOS膜，所以改进的过程，不能投入实际使用有效。然而，可以证明，通过适当地调节注入和RTA的条件下，在两种膜质量和膜自动搀杂显著改善可以完成。这项工作介绍了改性双固相外延，其中作为土生土长的SOS薄膜的内在高电阻率被保留的过程。抑制铝自掺杂的机理进行了讨论。


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使用维尔纳和泡生法生长的蓝宝石（α-Al2O3）的单晶用电子顺磁共振和γ-射线光谱学，12 MeV的轫致辐射激发了分析。它是建立在由泡生法在钼 - 钨坩埚中生长的最终蓝宝石单晶不受控制的杂质都从初始材料，并从炉和坩埚的材料供给。

透明的高光学质量和大型钛蓝宝石（TI3 +掺杂Al2O3）的单晶已经为光放大长大的泡生法（KT）。本工作表明，通过KT生长技术的使用和生长条件的优化是可能的生长的Ti掺杂的氧化铝，直径100毫米和5公斤重量。我们已经证明，大量的Ti（0.25原子％）掺Al2O3晶体显示出高的化学均匀性和良好的光学性能和放大能量没有任何特殊的退火。钛掺杂的蓝宝石晶体的高功率激光应用，特别是对曾经从激光振荡器产生的最短脉冲。


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微纳米氧化锌晶须和点都用金/铂催化剂阵列被选择性地生长在蓝宝石衬底。催化剂阵列的制作是采用纳米压痕测试仪，它比传统的微纳米制造技术简单。电流加热（ECH ）方法被用于提供氧化锌的来源从加热的氧化锌陶瓷棒至约1000 ℃。胡须和点生长在一个金像炉内的气 - 液 - 固（VLS ）生长模式。 SEM图像识别中在940 ℃下生长的晶体结构的巨大差异，具体来说，晶须的金催化剂和点的铂催化剂。

晶须的特征在于直径为10纳米至亚微米，长度从亚微米到几十微米。但是，点具有约100nm的均一直径。我们发现增长开始在阵列金催化剂的位置。与此相反，点形成，但没有晶须周围铂催化剂观察到。这些功能在不同的催化剂熔点的术语解释： VLS生长在940 ℃下实现的金催化剂，但不为铂催化剂卓越的品质氧化锌晶须和点晶是由微型光致发光（ PL）测量证实。


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涉及独立式氮化镓衬底由一种天然分离机构，有效地省去了后期生长工艺如激光剥离，化学蚀刻或机械研磨，以形成独立式的氮化镓衬底的形成。一个数字的氮化镓厚膜的由氢化物气相外延（HVPE）方法，从200微米到3.8毫米使用一个低温氮化镓或氮化铝缓冲的成核步骤厚度不同生长到蓝宝石基板上。我们已经发现，生长在低温氮化镓缓冲样品自然从蓝宝石基板生长后剥离在所研究的整个厚度范围内。此外，我们还观察到，较薄的膜具有高的裂纹密度导致几个较小的独立的片层间剥离。作为在氮化镓厚度的增加，剥离片的面积也增加，最终导致初始蓝宝石衬底面积和独立氮化镓区域之间的1对1的关系。然而，上生长的氮化铝缓冲的氮化镓薄膜没有脱层。这些结果是通过计算热应力的氮化镓薄膜和衬底作为使用的Stoney方程薄膜厚度的函数，并假设在氮化镓缓冲经历分解在生长温度下评价。

氮化镓纳米线通过氢化物气相外延催化成长是证明。镍 - 金被用作催化剂。纳米线的生长被限制在图案化的催化剂区域。用透射电子显微镜，X-射线衍射和低温光致发光的纳米线的表征表明，该纳米线是化学计量2H-氮化镓单结晶中的方向生长在蓝宝石上生长时，偶尔堆垛层错沿着c轴在大多数的电线作为唯一的缺陷型观察。红移的光致发光观察太大，仅靠观察到的微小应变来解释，而只是轻微受温度影响，提示几个因素的叠加。


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密切注意在生长过程中的晶体的热环境的晶体生长参数和特性，导致改善的EFG生长的圆顶坯的晶体结构。这些近净成形80毫米蓝宝石毛坯已经制造生产出高品质的成品圆顶。热膨胀系数（CTE） ，导热系数，光学散射，雨水冲刷和折射率（DN/DT ）的热膨胀系数作为波长的函数的新的测量已经完成和数据列。

压力和不断增长的薄壁，多边形管的变形动态三维有限元模拟。作为一个例子，八角硅管由边缘限定薄膜供给生长（EFG ）方法的生长选择。在用厚管中的几100μm量级生长过程中不断增加的应变能由壁的挠度以规则间隔周期性地减小。对变形行为的各种温度分布的影响进行了研究。这种模式的EFG生长硅八角形的适用性是通过实验观察的方式进行讨论。


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