單晶的案例
單晶到單晶的配體交換賦予MOFs材料功能化
特別是經歷單晶到單晶轉換(SC?SC)的MOFs材料能為研究化合物的構效關系提供精確結構平臺。其中，溶劑輔助配體交換作為一種SC-SC轉換方法，被認為是設計和合成不同孔道尺寸的MOFs材料最有效和可行的策略之一。然而結構轉變后單晶數據的缺失和較差的水穩定性限制了相關MOFs材料的應用前景。因此，開發水穩定的MOFs材料勢在必行，這不僅可以研究配體交換的機理，也可以為功能化材料的設計提供更好的思路。
【成果簡介】
近日，鄭州大學侯紅衛教授課題組采用單晶到單晶的配體交換方法實現了對MOF材料的磁學行為和去除重金屬離子（Hg2+）性能的高效調節，以標題“Modulation of Magnetic Behavior andHg2+ Removal by SolventAssisted Linker Exchange Based on a Water-Stable 3D MOF”在Chem. Mater.上發表，論文第一作者為鄭州大學化學與分子工程學院博士研究生邵志超，通訊作者為鄭州大學侯紅衛教授。該團隊一直致力于研究MOFs材料中單晶到單晶轉變以及重金屬離子去除方面的探索，相關成果發表在J. Am. Chem. Soc., 2008,130,15222-15223，Chem. Sci.,2017,8,7611-7619，Chem. Commun., 2017,53, 10314-10317，Chem. Commun., 2011,47, 5271-5273等等。
本篇Chem. Mater.報道了一例三維的水穩定性MOF材料，并利用溶劑輔助配體交換法實現了高效的結構轉變。利用理論計算方法以及對核殼結構中間體的分析詳細的闡述了這個單晶到單晶的轉變機理。
展開 日本尖端科技-單晶葉片材料研究利器--計算設備硬件配置
日本在單晶葉片材料的研究方面擁有較為先進的技術。單晶葉片材料是用于航空發動機和渦輪機等高溫、高壓條件下工作的關鍵部件。在單晶葉片材料的研究中，通常涉及以下方面：
1) 材料合成與制備：研究人員會根據需要的性能指標，通過特殊的生長工藝制備單晶葉片材料，以確保其具有良好的高溫、高壓性能。
2) 結構與形態研究：對單晶葉片材料的晶體結構和晶界形態進行研究，以了解其在高溫環境下的力學性能和熱穩定性。
3) 性能測試與評估：通過實驗和測試手段，對單晶葉片材料的高溫強度、疲勞壽命等性能進行評估。
4) 失效分析：對單晶葉片材料在實際工作條件下的失效原因進行分析，以指導材料的改進和優化。
5) 仿真與模擬：利用計算機仿真軟件對單晶葉片材料的性能進行預測和優化，加速材料研發過程。
在單晶葉片材料的研究中，可能會使用多種不同的軟件工具來輔助設計和分析材料性能，例如：
1) 材料建模與仿真軟件：用于模擬單晶葉片材料的晶體結構和性能，例如VASP、Quantum ESPRESSO等。
2) 有限元分析軟件：用于模擬單晶葉片材料在高溫、高壓條件下的力學響應和熱穩定性，例如ANSYS、ABAQUS等。
3) 失效分析軟件：用于分析單晶葉片材料的失效原因和機理，例如MATLAB、Python等。
主要組成部分包括材料樣品、實驗設備、測試儀器、計算機硬件等。在研究單晶葉片材料時，研究人員通常會配備先進的實驗設備和計算機硬件，以確保研究的準確性和高效性。此外，需要對材料的生長和制備過程進行精確控制和優化，確保所得的單晶葉片材料具有優異的性能和穩定性。
展開 原位拉曼光譜研究鉑單晶表面氧還原反應機理取得新突破
【團隊在該領域工作匯總】
李劍鋒教授團隊借助于SHINERS技術在單晶界面研究的巨大優勢，實現了不同單晶表面催化反應過程的原位動態跟蹤，并獲得重要中間物種的直接光譜證據，證實了催化領域中長期以來的推測。在2015年，李劍鋒教授課題組利用原位SHINERS技術系統的研究了吡啶分子在Au(hkl)單晶表面的吸附過程（J. Am. Chem. Soc. 2015, 137, 2400?2408），實現了電化學信息和原位譜學信息的完美關聯。之后他們在Au(hkl)單晶表面的電氧化過程的研究中，首次獲得Au(hkl)單晶電極電氧化重要中間物種OH的原位光譜信息（J. Am. Chem. Soc. 2015, 137, 7648-7651）。近期，他們先后把SHINERS技術拓展到異質金屬單晶界面電子結構的研究（Angew. Chem. Int. Ed. 2018, 130(35), 11427-11431）和過渡金屬界面催化反應過程研究（Nature Energy 2018，doi:10.1038/s41560-018-0292-z），表征不同單晶界面電子結構變化和界面催化反應過程，為揭示單晶界面反應機理提供直接的原位光譜證據，也為后續催化劑的理性設計提供了基礎。課題組鏈接：http://jfli.xmu.edu.cn/
展開 陜西師范大學劉生忠團隊: 1300平方毫米高性能鈣鈦礦單晶數字傳感器
據我們所知，這是首例基于大尺寸單晶鈣鈦礦的高性能數字圖像傳感器的研究報道，為使用高性能鈣鈦礦單晶材料設計開發新型光電器件鋪平了道路。
上述研究工作分別得到中國國家重點研究與發展計劃（2017YFA0204800/ 2016YFA0202403），中央高校基礎研究基金（2018CBLZ006），國家自然科學基金項目（61674098/61604091），111項目（B14041），國家大學科研基金（批準號：GK261001009，GK201603107），長江學者創新團隊（IRT_14R33），中國國家千人計劃項目（1110010341）。
【圖文導讀】
圖一：單晶生長及XRD測試
圖1a）MAPbBr3單晶的LTGC結晶過程的示意圖。 b）通過LTGC工藝生長的MAPbBr3單晶的照片。 c）MAPbBr3單晶的粉末XRD。 插圖：用于測試的粉末照片。 d）在MAPbBr3單晶的最大面上的高分辨率XRD2θ掃描。 插圖：使用LTGC（25-60°C）工藝生長的MAPbBr3單晶的照片。 e）生長的MAPbBr3單晶的（001），（002），（003）和（004）衍射的高分辨率XRD搖擺曲線，顯示FWHM僅為0.019°，0.013°，0.019°， 對應于使用LTGC（25-60℃）（紅色）生長的單晶和使用高溫（0.133℃）生長的單晶（綠色）。
圖二：鈣鈦礦單晶光電性質測試
圖2. a）使用空間電荷限制電流（SCLC）方法測量的高質量單晶的暗電流-電壓特性。
b）使用LTGC在低溫25-60℃和高溫100℃下生長的MAPbBr3單晶的計算陷阱密度的統計。 c）LTGC MAPbBr3單晶的3D激發 - 發射圖。排放強度隨著顏色從藍色變為綠色并變為紅色而升高。
d）測量MAPbBr3單晶的穩態光致發光光譜。
展開 
高效單晶電池價格下跌；印度貿易壁壘影響有限
根據集邦咨詢旗下新能源研究中心集邦新能源網Energy Trend分析，雖然上周單晶硅片的報價再度下跌，但是多晶供應鏈在需求支撐下呈現出強大的價格抗跌性，使市場氛圍與上周十分相似。印度公布的新貿易壁壘政策確實為市場帶來新議題，但分析后可判斷印度國內的光伏產業才是首當其沖的對象，而早已多角化布局的大型整合廠則幾乎不受影響。
硅料
本周中國大陸國內硅料廠家檢修情況持續依計劃執行，硅料市場無過多變化。雖然上周單晶硅片報價下跌，但是多晶硅片有足夠的需求支撐，所以帶動硅料用料價格持平；然而目前市況也使其無力上漲。目前大陸國內多晶用硅料價位仍在RMB80~90/KG，單晶用硅料亦維持RMB95~105/KG的水平。海外硅料價格也沒有太大的變動。
硅片
本周單晶硅片價格如預期跟跌到RMB3.10~3.26/Pc。多晶硅片有下游需求的穩定支撐，本周以抗跌作收，目前價格穩定在RMB2.45/Pc，黑硅產品價格則為RMB2.50/Pc。海外市場的價格已開始反映降價，單晶硅片稍微調整至US$0.395~0.410/Pc，多晶價格則是US$0.311~0.375/Pc。同樣受惠于需求，多晶黑硅片的價格有稍微小漲至US$0.375/Pc。
電池片
本周電池廠的產能利用率逐漸提升，供需開始出現反轉現象；而海外市場有利空消息，也影響到廠家布局與市場動向。
大陸國內的一般多晶電池有光伏扶貧的需求支持，但高效多晶并無明顯行情。單晶電池則受上游的硅片調降價格，以及對于領跑者采購標案將出現低價的預期心理影響，價格看跌。目前大陸國內一般單晶電池價格仍維持在RMB1.05~1.15/W，高效單晶則已降至RMB1.15~1.21/W。多晶常規電池的價格為RMB0.93~1.10/W。
海外市場上，一般單晶的價格受到擠壓，稍微小跌至US$0.142~0.145/W。
展開 大面積、大規模制備單晶金屬箔片工藝的重大突破
【引言】
多晶金屬具有許多晶界（GBs）而表現出較差的電學和力學性能，而單晶金屬沒有GBs，表現出不同尋常的性能。例如，單晶Cu比多晶Cu電阻率低，這是因為在GBs處消除了電子散射；單晶高溫合金通過避免了晶界滑移，具有優異的抗蠕變能力。合成單晶金屬的傳統方法是通過塊狀晶體生長（Czochralski或Bridgman方法）。單晶薄金屬膜也可以通過沉積在單晶無機襯底的頂部制備而成。但是，這些方法生產的單晶金屬面積小且價格昂貴。在退火過程中進行晶粒生長，也是消除多晶中晶界的一種常用策略。晶粒生長產生單晶合金金屬板，但僅用于Cu-Al-Mn合金。
【成果簡介】
今日，在韓國基礎科學研究所Rodney S. Ruoff教授和Hyung-Joon Shin教授（共同通訊作者）團隊的帶領下，與蔚山國立科技研究所和成均館大學合作，報道了一種無接觸退火（CFA）策略，實現了通過商業多晶箔片普適性制備大面積單晶金屬箔片。研究人員通過使用多晶金屬箔片為原料，在H2氛圍下，以接近金屬熔點的溫度進行加熱處理，產生大面積的單晶金屬箔片。通過最小化接觸應力實現了32cm2的晶粒生長，從而產生面內和面外優先晶體取向，這一過程受驅于晶格旋轉過程中表面能最小化以及相鄰晶粒互相消耗。這一發現，可以實現大規模的單晶金屬箔片工業化生產。這些單晶金屬箔片在表面科學、基礎催化研究和各種其他應用領域中具有許多用途。
展開 金屬3D打印鎳單晶，加速航空發動機發展
除了鎳，這種激光增材制造技術，還可用于將其他金屬和合金加工成單晶物體。
△該團隊的研究結果已發表在Additive Manufacturing Letters，題目為《通過平頂激光束選擇性激光熔化制造純鎳單晶體》https://www.nanjixiong.com/thread-155903-1-1.html
隨著對高溫部件（如噴氣發動機）使用的增加，對通過3D打印開發鎳基高溫合金部件的需求也在增加。由于單晶在高溫下比多晶更堅固，因此它們作為耐熱材料的實際應用很有發展前景。最后，使用更便宜和可以廣泛使用的3D打印技術，與其他金屬和合金一起使用，加速耐熱噴氣發動機部件的開發，以創建一系列非常適合航空航天和發電應用的單晶體。
展開 基于晶體塑性有限元方法模擬不同取向單晶鋁簡單拉伸過程中的響應情況和取向演化情況------案例二十四
案例說明
1，建立柱狀單晶鋁模型（直徑10um，高度25um）如下：
2，賦予單晶鋁對應的的單晶材料材料參數，（本案例主要考慮在立方金屬軋板中常見的典型取向）見下表（研究選取了前七種情況+taylor取向）
典型取向
3，進行網格劃分，采用C3D8R單元，共包含網格為5004個單元,網格模型如下：
4，X0面所有自由度均為0，X1面施加X正方向20%工程應變的拉伸位移邊界條件
5，后處理與結果展示（默認圖片中單晶取向與表順序相同）
不同取向單晶拉伸的應力分布云圖
不同取向單晶的累計塑性應變分布云圖
不同取向單晶拉伸過程中應力應變響應
同取向單晶拉伸過程中取向演化（紅色為初始取向，藍色為變形后的取向）
立方取向單晶織構演化
旋轉立方取向單晶織構演化
銅型取向單晶織構演化
黃銅取向單晶織構演化
戈斯取向單晶織構演化
S取向單晶織構演化
R取向單晶織構演化
Taylor取向單晶織構演化
展開 3D打印鎳基單晶高溫合金
鎳基單晶高溫合金是航空航天等領域的關鍵材料，用于高溫零部件的制造。目前，這些零部件的制備工藝主要以定向凝固精密鑄造為主。對金屬3D打印技術而言，能否實現單晶組織的連續生長是一個巨大挑戰。以往的研究主要集中在利用3D打印技術分層疊加原理，對單晶基體（如燃氣輪機的渦輪葉片）進行修復，目前可以實現成形若干層單晶組織。
據研究人員報到，該研究成功的秘訣是采用了精確的工藝參數控制合金的熔化及凝固過程。研究者認為，所采用的工藝為何能夠制備出單晶仍需要深入分析，初步認為是所采用的掃描策略對晶粒的生長具有選擇效果，因而能夠實現單晶的制備。由圖1可以看出，制備的塊狀試樣上部縱截面上，枝晶細密且連續生長，沒有明顯的裂紋等缺陷。
該研究突破了較大體積鎳基高溫合金單晶組織的3D打印，使3D打印技術用于單晶高溫合金零部件的制造成為可能，對于3D打印技術進一步應用于航空航天等領域熱端零部件的制造具有重要意義。
來源：機械制造系統工程國家重點實驗室
展開 天津大學:基于N型二維有機單晶的高性能場效應晶體管和近紅外光電晶體管
TFT-CN二維單晶的光學顯微鏡表征
a)TFT-CN二維單晶的光學顯微鏡照片；（b-d）TFT-CN二維單晶的偏光顯微鏡照片，顏色的均一變化證明了整個單晶取向相同沒有晶界。
圖2. TFT-CN二維單晶的晶體堆積方式的表征。
（a）TFT-CN二維單晶的粉末XRD衍射譜與單晶XRD衍射譜對照證明晶體c軸垂直于基底生長；
（b）TFT-CN二維單晶的原子力顯微鏡表征，證明晶體厚度僅為4.8 nm；
（c-f）TFT-CN二維單晶的透射電子顯微鏡表征和大范圍的選區電子衍射花樣證明在一個很大范圍內晶體質量較高而且取向一致沒有晶界；
（g-h）晶體的單晶結構和分子間距。
圖3. TFT-CN二維單晶基N型場效應晶體管性能。
（a）TFT-CN二維單晶基晶體管示意圖，插圖為溝道的光學顯微鏡照片；
（b）典型的TFT-CN二維單晶基晶體管轉移曲線和漏電流曲線；
（c）24個TFT-CN二維單晶基晶體管器件的遷移率分布圖；
（d）典型的TFT-CN二維單晶基晶體管線性區輸出曲線，證明了電極與半導體之間的良好的接觸和較低的注入勢壘。
圖4. TFT-CN二維單晶基紅外光電晶體管性能。
（a）TFT-CN二維單晶基紅外光電晶體管示意圖；
（b）暗態和不同強度的808nm激光下晶體管的轉移曲線 （1P=1 μW cm-2）；
（c）閾值電壓移動和源漏電流與光強之間的線性關系；
（d）暗態和179.5μW cm-2 的808nm激光下晶體管的輸出曲線；
（e）飽和區和耗盡區的響應度與光照強度的線性關系；
（f）飽和區和耗盡區的敏感度和歸一化探測度與光照強度的關系，其中器件在耗盡區附近運行時（VGS=-2V）和179.5μW cm-2 的808nm激光下，敏感度最大達到5×105，歸一化探測度最大6×1014Jones。
展開 青科大李志波教授、趙英杰教授等JACS：大尺寸二維聚合物單晶的制備及高效剝離
目前，制備2DPs的方法主要有界面法，溶劑熱法以及單晶到單晶轉變（SCSC）。其中，單晶到單晶的轉變（SCSC）是對于科研人員是“地獄級別”的挑戰，但通過這種辦法制備出的2DPs可以獲取其原子結構。因此，完成單晶到單晶的轉變需要實現兩個關鍵步驟：（1）設計的單體需要借助非共價的超分子弱作用力，調控組裝單元的排列模式，使其實現從無序到有序的組裝過程，形成理想的二維“預組織”結構；（2）在外部條件刺激下，晶格內排列好的單體能發生聚合反應，形成共價鍵。聚合時產生的內應力會導致單晶破裂，從而無法使用XRD去解析2DPs的原子結構（圖1）。
青島科技大學的
趙英杰教授團隊自2016年以來一直從事晶態二維高分子材料的制備，先后在溶液中、界面上實現了晶態二維高分子材料的制備（
J. Am. Chem. Soc.,
2018,
140, 10016;
Angew. Chem. Int. Ed.,
2019,
58, 13897;
Angew. Chem. Int. Ed.,
2019,
58, 5376;
J. Am. Chem. Soc.,
2020,
142, 5958）。
圖1. 單晶到單晶轉變（SCSC）的示意圖
近日，
青島科技大學李志波教授、
趙英杰教授以及德國
烏爾姆大學材料科學電子顯微小組
戚浩遠博士團隊
通過固相聚合法成功獲得一例單晶二維聚合物。
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單晶材料的“一百種”生長方法，你了解幾個？
起源
單晶是由單個晶體構成的材料，單晶在自然界存在，如金剛石晶體等，也可由人工制成，如鍺和硅單晶等。單晶是由一個晶核長成的，其所有晶胞均呈相同的位向，因而具有各向異性。
圖1：不同種類晶體
圖2：三種晶體
2.制備
單晶材料的制備是將物質的非晶態、多晶態或能夠形成該物質的反應物通過一定的物理或化學手段轉變成單晶狀態的過程。
生長塊狀單晶材料有熔體法、常溫溶液法、高溫溶液法及其它相關方法。
熔融法
從熔體中生長晶體是制備大單晶和特定形狀的單晶最常用的和最重要的一種方法，電子學、光學等現代技術應用中所需要的單晶材料，大部分是用熔體生長方法制備的，如單晶硅，GaAs（氮化鎵），LiNbO3（鈮酸鋰），Nd：YAG（摻釹的鐿鋁石榴石），Al2O3（白寶石）等以及某些堿土金屬和堿土金屬的鹵族化合物等，許多晶體品種早已開始進行不同規模的工業生產。與其他方法相比，熔體生長通常具有生長快、晶體的純度和完整性高等優點。
熔融法生長晶體的簡單原理是將生長晶體的原料熔化，在一定條件下使之凝固，變成單晶。這里包含原料熔化和熔體凝固兩大步驟，熔體必須在受控制的條件下的實現定向凝固，生長過程是通過固-液界面的移動來完成的。
要使熔體中晶體生長，必須使體系的溫度低于平衡溫度。體系溫度低于平衡溫度的狀態成為過冷。的絕對值為過冷度，表示體系過冷程度的大小。過冷度是熔體法晶體生長的驅動力。
展開 光伏價格：上游平穩下游續跌 單晶電池片、組件價格持續下修
原標題:【周價格評析】上游價格平穩下游續跌 單晶電池片、組件價格持續下修
6吋氮化鎵單晶面世！關鍵技術揭秘
● 早在2021年6月，
住友化學
表示將投入100億日元（約5.86億人民幣），從2022年開始
量產
4英寸GaN單晶襯底。
而且他們還表示已經成功制作了6英寸的GaN襯底，并
加快
了量產技術的
建立
。
未來5年，住友化學的目標是將GaN襯底營收
提升3倍
，從光電領域轉入更大的功率半導體領域。
● 2021年3月，
三菱化學
曾透露，他們已開發出4英寸GaN單晶襯底，計劃于2022年4月開始供應并且正在開發6英寸的產品。
而且，其晶體缺陷僅為普通GaN襯底的大約1/100-1/1000，“
幾乎沒有缺陷
”。
國內企業氮化鎵單晶進展
放眼國內，近幾年內，
吳越半導體
、
蘇州納維
、
廣東光大
、
上
海瀚鎵
和
鎵特半導體
以及
東莞
中稼
在氮化鎵單晶方面均取得了良好成果。
2021年12月，吳越半導體舉行了GaN晶體出片儀式，展出了全球范圍內
首次
厚度突破
1 厘米
的氮化鎵晶體。
據悉，2020年2月，吳越半導體、先導集團與高新區管委會簽訂合作協議，在無錫高新區實施
2-6 英寸氮化鎵自支撐單晶襯底產業化項目
——首個落戶于無錫先導集成電路裝備材料產業園的項目。
2021年1月，蘇州納維舉行總部大樓奠基儀式，項目建成后，GaN單晶襯底及外延片年產能達
5萬片
。在2017年，該公司推出4英寸GaN單晶襯底，并突破了6英寸的關鍵核心技術。
展開 碳化硅單晶襯底加工技術現狀及發展趨勢
摘 要:
碳化硅單晶具有極高的硬度和脆性，傳統加工方式已經不能有效地獲得具有超高光滑表面的碳化硅晶片。針對碳化硅單晶襯底加工技術，本文綜述了碳化硅單晶切片、薄化與拋光工藝段的研究現狀，分析對比了切片、薄化、拋光加工工藝機理，指出了加工過程中的關鍵影響因素和未來發展趨勢。
1、背景與意義
作為半導體產業中的襯底材料，碳化硅單晶具有優異的熱、電性能，在高溫、高頻、大功率、抗輻射集成電子器件領域有著廣泛的應用前景。碳化硅襯底加工精度直接影響器件性能，因此外延應用對碳化硅晶片表面質量的要求極為嚴苛。碳化硅硬度高、脆性大、化學性質穩定，傳統加工方法不完全適用。受加工技術的制約，目前高表面質量碳化硅晶片的加工效率極低。
碳化硅單晶的加工過程主要分為切片、薄化和拋光。全球碳化硅制造加工技術和產業尚未成熟，在一定程度上限制了碳化硅器件市場的發展，要充分實現碳化硅襯底的優異性能，開發高表面質量碳化硅晶片加工技術是關鍵所在。本文主要針對碳化硅晶片的加工工藝做相關論述。
2 碳化硅單晶的切片
作為碳化硅單晶加工過程的第一道工序，切片的性能決定了后續薄化、拋光的加工水平。切片加工易在晶片表面和亞表面產生裂紋，增加晶片的破片率和制造成本，因此控制晶片表層裂紋損傷，對推動碳化硅器件制造技術的發展具有重要意義。
2. 1 切片技術發展現狀及趨勢
傳統的鋸切工具如內圓鋸片、金剛石帶鋸，轉彎半徑受限，切縫較寬，出片率較低，不適用于碳化硅晶體切割。
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