InP中的原子象和刃型位错

本文介绍使用JEOL—4000EX电子显微镜,观察半导体InP材料中[001]方向的原子象和小区域的微畸变。近年来,由于高分辨工作的发展,Hashimoto等人在观察不同材料的原子象方面,做了很多工作。但是在同一带轴所有重轻原子都同时成象,目前的报导还很少。本文报导InP材料[001]带轴的高分辨结构象,在特定的条件下重原子In和轻原子P可同时成象。计算机模拟象与实验结果是一致的。InP是闪型矿结构,空间群F(?)3m,面心立方点阵,晶胞常数a=5.868A,P原子的面心立方亚点阵     

掺Fe元素的InP晶体中扩展位错的运动

利用LEG法制备掺Fe0.03wt.%的InP晶体。样品观察在JEM-4000EX高分辨电镜上进行,电压为400kV,点分辨率为0.19nm(Cs=1mm),电镜中电子束产生的辐照为2.5×103e/cm2s。InP晶体是立方闪锌矿结构,空间群为F43m,单胞参数为a=0.5868nm。图1是InP扩展螺位错在[110]方向投影的高分辨像。图中亮点对应原子位置。很明显,一层(111)原子被抽去。图中用黑点标出了扩展位错的螺型分量。扩展位错包括两个Burgers矢量为1/6[211]和1/6[121]的Shockley不全位错,其间是内禀层错。扩展位错之间的距离为17.9nm。层错能可根据下式计算[1]:R=μb2(2-3V)/8πd…     

磷化铟晶体的高分辨电子显微术研究

本文报导了半导体InP材料〔001〕带轴的高分辨结构象主要实验结果。采用400kV电子束,欠焦量为大约650A,同时In及P的结构象的最佳厚度约为260A。当厚度减缩到150A左右,只剩下P的原子象。当厚度增加到370A,只剩有In的原子象。实验得到的高分辨结构象和计算机模拟象是基本一致。当试样发生弯曲时,入射束与〔001〕带轴之间的夹角是0.18度。高分辨结构象代表In原子和P原子的亮点联接在一起。计算机模拟象证实了这一实验结果。     

HREM观察钆镓柘榴石晶体的结构

本工作用高分辨电子显微术观察钆镓柘榴石(Gd_3Ga_5O_(12),GGG)晶体的结构,晶胞参数为a=12.383A。钆镓柘榴石是磁泡存储器衬底材料,磁泡存储器已有产品。图1是沿[001]方向拍摄的GGG高分辨电子显微象,图右上角为电子衍射图,图右下角是计算机模拟象,欠焦量为—108A,计算机模拟象与实验象相符合。图2是GGG的结构模型。     

Y1Ba2Cu3O7—8超导体层错的高分辨电镜研究

我们在运用高分辨电子显微术,在T_c为90K通过固态反应制备的YBaCuO超导体中观察到两种类型的层错,其层错面均为(001)面。结构象衬度及晶体周期性分析表明层错均为附加Cu-O链插入包含基本Cu-O面的两层Ba-O层之间所致,两种层错分别具有位移矢量R_1=[0,/2,c/b]和R_2=[a/2,b/2,c/b]。图1为[100]带轴的高分辨象,图中显示了R_1型层错并标出了层错附近原子排列情况,结构模型在[100]方向的投影如图4A区所示。图2是与图1同一样品稍不同区域不同欠焦量的[100]带轴高分辨象。图中B区沿水平方向晶格参数与A区相同,故A、B两区具有相同的晶带轴B区显示的层错与A区不同,具有位移矢量R_2,图中标出了原子排列情况,结构模型如图4B区所示。(001)层错可以穿过整个晶粒,也可中止在其中。在层错中止处,存在伯格斯矢量和层错位移矢量相同的不全位错。图     

Bi2Sr2Can—1CunO2n＋4＋δ调制结构中的缺陷

众所周知,Bi系超导氧化物Bi_2Sr_2Ca_(n-1)Cu_nO_(2n+4+δ)晶体结构的特征是具有一维调制结构。其基本结构中的原子在位置和成份两方面沿[010]方向作周期性变化的结果,使(BiO)_2层中交替出现Bi密集和Bi疏稀的区域,形成a=0.54nm,b=2.7nm和C=2.46nm,3.1nm和3.7nm(对应于n=1,2和3的2201,2212和2223相)的调制结构。由于b和c较大,沿[100]方向较容易得到调制结构的晶格象。和一般晶体结构相类似,在调制结构中也会出现各种缺陷,我们利用[100]方向的晶格象。结合电子衍射图,研究了B_i系超导氧化物调制结构中的缺陷,讨论了它们的特征和作用。1.(001)90°旋转孪晶面(图1),一维调制使晶体对称性由四方降为正交,ab轴不等价,上部晶体沿[001]轴     

聚芳醚酮晶体中缺陷的高分辨电子显微象观察

高分子材料的一个显著特点就是其分子量非常大,它的聚集态结构就由此而显示出特殊性。高分子晶体与小分子或原子晶体间的差异表现在高分子晶体的点阵基元不是完整的分子或原子,而是高分子长链中的一部分。这样高分子晶体中的缺陷也有可能存在特殊形式。虽然高分辨电子显微术已能从原子水平分析晶体的结构,但是由于高分子晶体不耐电子辐照,它应用于高分子晶体方面的研究受到了一定的限制。我们采用了最小剂量高分辨象拍摄方法对聚芳醚酮晶体进行了研究。图1是聚芳醚酮晶体[012]高分辨晶格象,分子链轴方向[001]。标有箭头区域是由晶格象(100)所表现的混合位错。通过晶体完整区域围绕缺陷作布氏回路,得到布氏矢量1(?)=7(?)+n(?) 2。此处混合位错     

沿轴[111]切割的GaAs调制晶体的应用

目前调制红外辐射用的GaAs单晶都是43m立方系晶体。资料[2]曾指出,对振幅调制最有效的晶体切割法是使控制场垂直于面(110),而辐射沿轴[110]扩展。此时控制电压值与l/d(l——所用晶体的长度,d——厚度)成比。但由于GaAs晶体沿轴[111]生长,不能制得上述切面的长试样。     

TeO_2单晶体沿[001]直拉生长时容易出现系属结构缺陷的讨论

对于沿[001]生长的TeO_2单晶体,在生长过程中,常常观察到原生晶体在[001]和[010]生长稜附近,平行于生长轴出现有线条、线族.对这种结构缺陷的组态进行了研究,从微观结构分析得出这种线条、线族结构是对晶体生长轴旋转了一个小的晶体方向的微小晶粒的集合体,我们测得的旋转角大约在1°左右.从位错理论来解释所出现的这种晶体方向错乱引起的小角晶界现象,明确了这种结构缺陷是所谓的系属结构(Lineagestructure)缺陷.通过对晶体生长界面形态观察,从界面形态的差異(沿[001]轴向生长和沿[110]轴向生长的生长界面形态差異)讨论了晶体的生长机制,认为系属结构缺陷的发生与TeO_2晶体直拉生长时选择的拉晶轴向有很大的关系.     

层状钛酸(H2Ti3O7)形成的纳米管

通过二氧化钛与氢氧化钠溶液反应制备成功半径9nm的结晶度很好的米管材料。高分辨透射电镜研究显示大部分纳米管是顶端开口的螺旋型纳米管。用X射线能谱和能量损失谱研究了弧立纳米管的成分，发现氧与钛的原子比并不为一定值。化学分析和红外光谱研究显示材料中含成键的氢。综合电子衍射、X射线衍射、高分辨电子显微术和计算机模拟研究了纳米管的结构。该纳米管是由具有单斜结构的钛酸形成的，钛酸的（110）层面沿[001]方向卷曲形成管轴平行[010]的纳米管。     

C_(14)LAVES相的层错与畴结构

本工作用高分辨电子显微术,研究了GH135合金中析出的C_(14)Laves相的层错及其有序排列产生的畴结构。该相六角点阵的参数a=0.47,c=0.78nm。象的模拟计算表明,当样品厚度为4nm左右,欠焦量为-40至-70nm时,高分辨象的一个白点对应于结构中的一五角形通道。这时象与结构是直接对应的。图1是Laves相[010]取向的低倍象,字母N、R处分别为(001)层错产生的MgNi_2和MgCu_2结构单元,倾斜和垂直的白箭头分别指示(101)和(100)两种非基面层错。图2左侧是(101)层错的高分辨象,右侧是相应的结构模型,层错区为一条μ相结构单元,C轴同Laves相的C轴成35°角。图3左侧是(100)层错的高倍象,右侧是根据象提出的结     

氟碳钡铈矿的HREM研究

氟碳钡铈矿(Cordylite)的理想化学式为BaCe_2(CO_3)_3F_2。付平秋等用电子探针测出此矿物含有钠[1]。X射线分析结果[1]认为此矿属六角晶系,晶胞参数a=5.09A,c=23.27A。空间群为P6_3/mmc。晶体的结构特征是钡原子各自构成垂直于c轴的面网。面网沿c轴方向按Ba—Ce—Ce—Ba—Ce—Ce—Ba……的顺序堆垛排列。CO_3也组成垂直于c轴的面网,处于Ba—Ce层或Na(F)—Ce层之间。图1为用JEM—200CX电子显微镜拍摄的高分辨电子显微象。入射电子束平行于b轴(或a轴)。图中方框部分放大后示于图2。氟碳钡铈矿与黄河矿(Huanghoite)以及氟碳铈钡矿(Cebaite)同属钡—铈氟碳酸盐矿物系列,它们有相近的结构特征,对后二者已做过较详细的HREM研究[2]。根据后二者晶体结构与高分辨电子显微象象衬之间的对应关系,不难得出图2中黑色部分对应于重原子及碳酸根的位置,白点对应于重原子和碳酸根原子围成的通道。符号B—B和C—C分别表示由钡原子和铈原子所组成的面网。图2中的插图是氟碳钡铈矿晶体沿b方向的投影,它同高分辨电子显微象符合得较好。     

LiTaO_3晶体中铁电畴界的高分辨点阵象的研究

铁电材料的高分辨点阵象与非铁电材料相比较,在实验上具有特殊的困难。由于电荷效应,试样在电子束照射下很不稳定,特别是对畴界密度较高的晶体。铁电畴界引起的局部地区电场梯度急剧变化,欲完全纠正物镜象散则相当困难。本文报导了LiTaO_3 [100]投影(即(?)或称X切割)的高分辨(2.7(?))点阵象。同时对完整晶体结构进行电子计算机计算象的模拟,并和实验观察的结果对比,象的符合程度是令人满意的。运用Ta和Li离子在结构模型中的位置构成的Ta.Li网络,定性地描述了点阵条纹的特征。并用暗场(移动光描法)和高分辨显微术相结合,定点定位地观察了LiTaO_3中180°铁电畴界。为180°位移型铁电畴界的结构和宽度,首次提供了原子尺寸范围的直接信息。依据结晶学关系,系统地分析了180°铁电畴结构的六种可能性。比较了高分辨点阵象和电子计算机模拟象,从而确定了180°畴界的结构。结果表明:极化矢量的反转是由于Li离子沿Z轴方向移到邻近的空氧八面体中,移动量为1/6C+R,R为一修正量。实验和结构模型均表明LiTaO_3中180°铁电畴界的宽度为零。     

高临界温度超导材料BiSrCaCu_2O_y的电子显微镜研究

新的高Tc超导材料B:SrCaCu_2O_y具有两个主要的超导相,它们的超导转变温度分别为89k(称之为A相)和110k(称之为B相)。电子衍射分析得到A相和B相的平均结构都是正交晶胞。A相的晶胞参数为a=0.541nm。b=0.543nmc=3.07nm,B相的晶胞参数为a=0.541nm,b=0.543nm,c=3.68nm。图1 a、b分别是A相沿[001]和[110]方向的高辩象,沿b方向有无公度的调制,调制周期约为2.53nm。这种超导材料具有沿c方向的层状组织,并且A相和B相存在交生(图2)。此外也观察到沿c方向周期为2.48nm的铋锶钙铜氧化物。     

碲镉汞晶体辐射损伤的高分辨电镜研究

碲镉汞晶体是应用于红外探测的重要半导体材料。它属于闪锌矿结构,分子式Hg_((?)-x)Cd、Te。其中x=0.2～0.3。Anderson等人曾使用电镜技术对碲镉汞晶体进行过研究,结果发现Te沉淀、孪晶、位错和亚晶界现象。我们的研究采用高分辨电子显微术,首先从[110]方向观察碲镉汞晶体。通过电子衍射和晶格象等技术,第一次发现碲镉汞在200KV电子辐射下会产生较强的结构损伤。这些结构损伤包括:1)电子辐射使碲镉汞晶体产     

InP薄膜网格结构二维光子晶体

使用转移矩阵方法设计了InP薄膜正方网格结构二维光子晶体的带隙结构.计算结果表明由单胞参数为250nm,填充比为0.45组成的正方网格结构,在可见光和近红外波段有两个不完全带隙存在,透射率接近于零.     

InP薄膜网格结构二维光子晶体

使用转移矩阵方法设计了InP薄膜正方网格结构二维光子晶体的带隙结构.计算结果表明:由单胞参数为250nm,填充比为0.45组成的正方网格结构,在可见光和近红外波段有两个不完全带隙存在,透射率接近于零.     

[110]/(001)单轴应力对硅价带结构及空穴有效质量的影响

采用K.P微扰法研究了当硅在[110]/(001)方向受一单轴应力作用时, 应力对硅价带结构及有效质量的影响。结果表明：硅在压应力作用下的价带分裂能要大于同样大小的张应力作用下的价带分裂能;在常见的几种晶向中,有效质量沿[110]晶向是最小的。从抑制带间散射,减小有效质量增强迁移率的角度考虑,沿应力方向的[110]晶向最适宜作为载流子的输运方向。所获得的结论可为单轴应变硅器件应力及导电沟道方向的选择设计提供理论参考。     

NaxCoO2（0．75≤x≤1．0）中超结构的透射电镜研究

近期 ,日本科学家Takada等发现了新型层状水合物超导体Na0 3 CoO2 ·1 3H2 O[1] 。该超导体具有层状结构 ,属于强关联体系 ,由于它在导电性和晶体结构上均类似于高温超导体 ,所以引起了科学界的广泛关注。我们用传统的固态反应法得到其母体NaxCoO2[2 ] ,并对其进行了透射电子显微镜研究。图a和b是Na0 75CoO2 的分别沿 [0 10 ]和 [0 0 1]带轴的电子衍射图 ,所有衍射斑点都能准确地指标化 ,分析表明该化合物为六方晶系 ,其空间群为P6 3 mmc ,晶胞参数为a =0 2 8nm ,c =1 0 92nm。图c和d是温度为 10 0K时所拍摄的电子衍射花样 ,显示…     

聚芳醚酮片晶形态的高分辨电子显微象研究

高分子本体结晶或溶液结晶,其聚集态结构一般是球晶,球晶是片晶组成的多晶体。因结晶条件和分子结构的不同,球晶的大小和形态也就不同。为了深入了解刚性链高分子聚芳醚酮的聚集态结构,我们首先对聚芳醚酮片晶形态进行了高分辨电子显微象研究。图1是聚芳醚酮片晶截面[100]取向的高分辨晶格象。图中最明显可见的是间距为0.63nm的(010)晶面的晶格象。另外,还可以发现有些区域出现了二倍于(010)晶面间距的超结构条纹(A区),有些区域出现二分之一(010)晶面间距的(020)晶格条纹(B区),还有些区域晶格条纹消失(C区)。从晶