GaN在Si(001)上的ECR等离子体增强MOCVD直接生长研究

研究了用电子回旋共振(ECR)等离子体增强金属有机物化学气相沉积(PEMOCVD)技术在Si(001)衬底上,低温(620～720℃)下GaN薄膜的直接外延生长及晶相结构.高分辨透射电镜(HRTEM)和X射线衍射(XRD)结果表明:在Si(001)衬底上外延出了高度c轴取向纤锌矿结构的GaN膜,但在GaN/Si(001)界面处自然形成了一层非晶层,其两个表面平坦而陡峭,厚度均匀(≈2nm).分析认为,在初始成核阶段N与Si之间反应所产生的这层SixNy非晶层使GaN的β相没有形成.XRD和原子力显微镜(AFM)结果表明,衬底表面的原位氢等离子体清洗,GaN初始成核及后续生长条件对GaN膜的晶体质量非常重要.     

GaN在Si(001)上的ECR等离子体增强MOCVD直接生长研究

研究了用电子回旋共振(ECR)等离子体增强金属有机物化学气相沉积(PEMOCVD)技术在Si(001)衬底上,低温(620～720℃)下GaN薄膜的直接外延生长及晶相结构.高分辨透射电镜(HRTEM)和X射线衍射(XRD)结果表明:在Si(001)衬底上外延出了高度c轴取向纤锌矿结构的GaN膜,但在GaN/Si(001)界面处自然形成了一层非晶层,其两个表面平坦而陡峭,厚度均匀(≈2nm).分析认为,在初始成核阶段N与Si之间反应所产生的这层SixNy非晶层使GaN的β相没有形成.XRD和原子力显微镜(AFM)结果表明,衬底表面的原位氢等离子体清洗,GaN初始成核及后续生长条件对GaN膜的晶体质量非常重要.     

银纳米团簇在HOPG表面上的控制生长

由于银与高定向热解石墨(highly oriented pyrolytic graphite,HOPG)面间的相互作用很小,银在HOPG表面上的生长通常采取三维的Volmer-Weber模式,得到空间分布不均匀的银团簇。本文分别采用加热氧化和氩离子轰击来改变HOPG衬底的表面结构,并用扫描隧道显微镜(STM)研究了银在它们上面的生长过程。实验结果表明：在氩离子轰击过的HOPG表面上,可以得到大小基本一致、空间分布均匀的银纳米团簇,实现了银团簇的控制生长．氩离子轰击导致了平整的HOPG表面产生缺陷,这些缺陷对银原子的扩散进行限制并成为优先成核中心,最终形成均匀的银纳米团簇。     

Au(111)表面Dy@C82分子单层膜的STM研究

利用超高真空扫描隧道显微镜(UHV-STM),在低温(78K)下研究了不同覆盖度下Dy@C82(Ⅰ)膜在Au(111)表面的生长和结构.Dy@C82分子首先吸附于金台阶,进而延伸至金台面上形成紧密排列的一维分子链或二维分子岛.高分辨STM图像显示ZDy@C82分子具有多种不同的内部结构,表明Dy@C82分子在金表面的取向是无序的.     

硅基高质量氧化锌外延薄膜的界面控制

本文利用反射式高能电子衍射(RHEED)、高分辨透射电镜和选区电子衍射方法,系统研究了Si(111)衬底上制备高质量氧化锌单晶薄膜的界面控制工艺.发现低温下Mg(0001)/Si(111)界面互扩散得到有效抑制,形成了高质量的单晶镁膜,进一步通过低温氧化法和分子束外延法实现了单晶MgO缓冲层的制备,从而为ZnO的外延生长提供了模板.在这一低温界面控制工艺中,Mg膜有效防止了Si表面的氧化,而MgO膜不仅为ZnO的成核与生长提供了优良的缓冲层,且极大地弛豫了由于衬底与ZnO之间的晶格失配所引起的应变.上述低温工艺也可用来控制其它活性金属膜与硅的界面,从而在硅衬底上获得高质量的氧化物模板.     

GaAs（331）A衬底上分子束外延生长自组织InAs纳米结构形貌演化机制

采用分子束外延方法在GaAs(331)A高指数衬底上制备自对齐InAs量子线(QWR)或者三维(3D)岛状结构。InAs量子线(QWR)选择性生长在GaAs层的台阶边缘。通过原子力显微镜(AFM)仔细研究了InAs纳米微结构的表面形貌，发现不同的生长条件如衬底温度、生长速率和InAs层厚度等，对InAs表面形貌有很大的影响。低温更容易导致线状纳米微结构的形成，而高温更利于3D岛状结构形成。表面形貌的转变归结于表面能同应变能之间的竞争。     

硅(001)衬底上生长的ZnO薄膜的AFM研究

对采用电子束反应蒸镀方法在低温下在硅（001）衬底上外延生长的ZnO薄膜的表面构像进行了原子力显微镜（AFM）观察，分析研究不同的衬底温度对薄膜表面形貌及结构特性的影响。在250℃衬底温度下获得的ZnO薄膜，膜表面平整，结构致密，表面平均不平整度小于3nm，说明在该衬底温度下获得的ZnO薄膜是高透明度、高质量、高度取向的单晶薄膜。     

硅基底电子束蒸发铝膜阳极氧化特性

研究了硅衬底上电子束蒸发铝膜,在H2SO4水溶液中阳极氧化形成硅衬底多孔氧化铝复合结构的过程.硅衬底电子束蒸发铝膜的阳极氧化过程主要由多孔氧化铝的生长、氧化铝生长向氧化硅生长的过渡和氧化硅生长三个阶段构成.硅衬底多孔氧化铝复合结构的透射电子显微镜观察表明,在硅衬底上形成了垂直于硅表面的氧化铝纳米孔,而孔底可形成SiO2层.有序结构多孔氧化铝的形成不依赖于铝膜的结晶状态,而是由阳极氧化过程的自组织作用所决定的.实验表明将多孔氧化铝制备工艺移植到硅基衬底上直接形成硅基衬底多孔氧化铝复合结构是可行的,它也为硅基纳米材料的制备提供了一种新的自组织模板.     

磁控溅射纳米PtSi薄膜表面和界面特征

采用磁控溅射方法在p-Si (111)衬底上淀积5nm Pt膜,退火后形成PtSi薄膜,利用原子力显微镜和高分辨电子显微镜观察了PtSi薄膜的表面和界面特征.实验结果表明,工艺条件影响PtSi薄膜的微观组织结构和表面形貌.随着衬底温度增加,薄膜表面由柱晶状团簇变为扁平状团簇,薄膜显微结构由多层变为单层.衬底加热有利于形成界面清晰、结构完整、成分单一的PtSi薄膜.     

磁控溅射纳米PtSi薄膜表面和界面特征

采用磁控溅射方法在p-Si (111)衬底上淀积5nm Pt膜,退火后形成PtSi薄膜,利用原子力显微镜和高分辨电子显微镜观察了PtSi薄膜的表面和界面特征.实验结果表明,工艺条件影响PtSi薄膜的微观组织结构和表面形貌.随着衬底温度增加,薄膜表面由柱晶状团簇变为扁平状团簇,薄膜显微结构由多层变为单层.衬底加热有利于形成界面清晰、结构完整、成分单一的PtSi薄膜.     

Sm在GaAs（100）表面的吸附和界面反应的SRPES研究

利用同步辐射光发射研究了Ｓｍ／ＧａＡｓ（１０）界面形成．高分辨的芯能级谱结果表明，在低覆盖度下（＜０．１ｎｍ），Ｓｍ与衬底的作用较弱，形成较突出的金属／半导体界面．当Ｓｍ的覆盖度增加时，Ａｓ和Ｇａ的表面发射峰很快消失，表明Ｓｍ与Ｇａ发生置换反应而与Ａｓ形成化学键．同时，Ｇａ原子会向Ｓｍ膜体内扩散且偏析到Ｓｍ膜表面，而Ａｓ－Ｓｍ化合物只停留在界面区域．当Ｓｍ膜厚度达到０．５ｎｍ时，Ｓｍ膜开始金属化．结合理论模型，文中还详细地讨论了界面形成和界面结构．     

用于制备SOI材料的基于硅片键合和双层多孔硅剥离的薄外延硅膜转移技术

采用在阳极化反应时改变电流强度的办法,在高掺杂的P型硅(111)衬底上制备了具有不同多孔度的双层结构多孔硅层.用超高真空电子束蒸发技术在多孔硅表面外延生长了一层高质量的单晶硅膜.在室温下,该外延硅片同另一生长有热二氧化硅的硅片键合在一起,在随后的热处理过程中,键合对可在多孔硅处裂开,从而使外延的单晶硅膜转移到具有二氧化硅的衬底上以形成SOI结构.扫描电镜、剖面投射电镜、扩展电阻和霍尔测试表明SOI样品具有较好的结构和电学性能.     

高Jc氧体物超导薄膜的XHREM研究

XHREM——横断面HREM技术是研究薄膜,特别是外延膜的结构和膜与衬底晶格间匹配情况以及衬底表面平整性对外延膜影响的有力工具。本文对用了磁控溅射法在SrTiO_3和LaAlO_3两种衬底上制备的高T_c氧化物超导薄膜的界面状态及膜的微观结构等做了晶格象观察。所观察的薄膜是超导临界电流密度(J_c)大于10~6A·cm~(-2)的高质量的YB_aCuO膜和GdBaCuO膜。图a是在SrTiO_3衬底上制备的GdBaCuO膜XHREM象。图中上半部是沿b轴方向投影的GdBaCuO膜的晶格象,晶格间距为11.6A和3.82A。下半部为沿SrTiO_3单晶(100)方向投影的晶格象。晶格间距为2.7A的二维点阵。从图a可知用磁控溅射法在SrTiO_3衬底上制备的高J.GdBaCuO膜基本上是C轴方向垂直膜面的单晶膜。图b是在     

用于制备SOI材料的基于硅片键合和双层多孔硅剥离的薄外延硅膜转移技术

采用在阳极化反应时改变电流强度的办法 ,在高掺杂的 P型硅 (111)衬底上制备了具有不同多孔度的双层结构多孔硅层 .用超高真空电子束蒸发技术在多孔硅表面外延生长了一层高质量的单晶硅膜 .在室温下 ,该外延硅片同另一生长有热二氧化硅的硅片键合在一起 ,在随后的热处理过程中 ,键合对可在多孔硅处裂开 ,从而使外延的单晶硅膜转移到具有二氧化硅的衬底上以形成 SOI结构 .扫描电镜、剖面投射电镜、扩展电阻和霍尔测试表明 SOI样品具有较好的结构和电学性能     

银纳米线在Si(5512)表面上自组装(英文)

由于银不会在硅表面与硅形成任何硅化物,银线成为在具有排状结构的Si(5512)表面自组装纳米线的候选材料。本研究试用不同的银覆盖度和退火温度制作高纵横比的银纳米线。当覆盖度为0.1单原子层,先后两次退火温度分别为500℃和600～700℃,经缓慢冷却过程,非常规则的银链优先吸附在Si(5512)面的四聚体上,从而形成高纵横比的银纳米线。这一自组装的两步退火过程可理解为:低温退火使吸附的银原子与Si表面结合;高温退火提供银原子扩散到Si表面四聚体位置的能量。     

用闭管化学气相输运方法制备Hg_(1-x)Cd_xSe外延膜

应用闭管化学气相输运方法在CdSe衬底(0001)和(0001)面上制备了Hg_(1-x)Cd_xSe外延膜.膜表面光滑平坦,其二次电子形貌线扫描平直均匀.腐蚀坑密度为10~5/cm~2量级,与衬底基本一致.光学显微镜下观察表明膜厚均匀,结线平直.X光省射劳厄衍射斑点表明,小温差下生长出的外延膜具有纤维锌矿结构,较大温差下生长出的外延膜具有闪锌矿结构.用电解液电反射谱法测量了外延膜的组分x值,结果表明,通过改变生长条件可以得到0.1     

不同衬底上溅射Cu膜的表面形貌

采用磁控溅射工艺在石英、云母与Ti/Si衬底上制备100 nm厚Cu膜,并在300℃条件下进行原位退火.用原子力显微镜(AFM)观察薄膜表面形貌,基于粗糙度方法与分形理论对其量化表征.结果表明:分形维数Di比粗糙度Rrms更能准确地表征薄膜表面几何形态;石英衬底上Cu膜具有较为复杂的表面结构,其Df值大于沉积在云母和Ti/Si衬底上薄膜的;经过退火处理后,所有薄膜的表面形貌均趋于平滑化,Df值减小.     

硅基底电子束蒸发铝膜阳极氧化特性

研究了硅衬底上电子束蒸发铝膜 ,在 H2 SO4 水溶液中阳极氧化形成硅衬底多孔氧化铝复合结构的过程 .硅衬底电子束蒸发铝膜的阳极氧化过程主要由多孔氧化铝的生长、氧化铝生长向氧化硅生长的过渡和氧化硅生长三个阶段构成 .硅衬底多孔氧化铝复合结构的透射电子显微镜观察表明 ,在硅衬底上形成了垂直于硅表面的氧化铝纳米孔 ,而孔底可形成 Si O2 层 .有序结构多孔氧化铝的形成不依赖于铝膜的结晶状态 ,而是由阳极氧化过程的自组织作用所决定的 .实验表明将多孔氧化铝制备工艺移植到硅基衬底上直接形成硅基衬底多孔氧化铝复合结构是可行的     

飞秒激光诱导石墨表面周期性纳米结构

介绍了使用近阈值飞秒激光(脉宽130 fs,中心波长800 nm)烧蚀高定向热解石墨(HOPG)的实验,研究了激光强度与烧蚀深度、激光强度与烧蚀面积之间的关系,计算得到石墨的烧蚀阈值为0.44 J/cm2.使用SEM观察样品表面的烧蚀凹坑,发现两种不同的周期性纳米结构,其周期分别为400 nm和100 nm左右.通过改变脉冲数量、激光能量等参数,分析了各种结构的形成条件.     

低阻硅衬底上形成的低损耗共平面波导传输线

在厚膜多孔硅 (PS) /氧化多孔硅 (OPS)衬底上 ,结合聚酰亚胺涂层改善表面 ,研制低损耗、高性能射频 (RF) /微波 (MW)共平面波导CPW(CoplanarWaveguide) .通过在N和P型硅上形成不同厚度PS膜 ,并对其上的CPW进行分析比较 ,厚膜PS与石英的共面波导插入损耗非常接近 ,远小于在 2 0 0 0Ω·cm高阻硅上形成的多晶硅 -氧化硅组合衬底 :在 0 33GHz范围 ,插入损耗小于 5dB/ 1.2cm ;33 4 0GHz范围 ,小于 7.5dB/ 1.2cm .