从熔体中生长 ZnO 晶体

氧化锌 (ZnO) 的独特性质使其在发光二极管、激光器和压电换能器等截然不同的应用中备受关注。这些应用大多基于在合适衬底（优选块体 ZnO）上生长的外延 ZnO 层。不幸的是，ZnO 的热化学性质使得单晶生长十分困难：其三相点为 1975°C、1.06 bar，且在熔点处的高氧逸度 $p_{O_2} = 0.35$ bar，导致普遍观点认为技术应用的 ZnO 晶体只能通过水热法或从固态 ZnO 的“冷坩埚”中生长。众所周知，这两种方法均存在显著缺陷。我们的热力学计算和晶体生长实验表明，与广泛接受的假设相反，如果使用具有“自调节”$p_{O_2}$ 的气氛，ZnO 可以在金属坩埚中熔化。这一新结果被认为为利用 Bridgman 法等成熟标准技术生长 ZnO 晶体提供了新前景。