LaAlO3/BaTiO3超晶格薄膜的生长及结构分析

采用激光脉冲分子束外延技术,在(100)取向的SrTiO3 单晶基片上成功外延生长了LaAlO3/Ba TiO3 超晶格薄膜。在超晶格薄膜生长过程中,采用高能电子衍射技术(RHEED)对LaAlO3/BaTiO3 超晶格薄膜的生长过程以及平面晶格变化进行了分析。通过对超晶格薄膜中各层RHEED衍射条纹的分析计算发现超晶格薄膜存在一个临界厚度,其值约为 17nm,当超晶格薄膜的厚度小于该临界厚度时,晶格畸变在逐渐增加,当厚度超过该临界厚度时,晶格畸变因弛豫现象的产生而逐渐减小。超晶格薄膜中不同层的RHEED衍射条纹的差别说明了由于不同应力的作用使超晶格薄膜中LAO层和BTO层表面粗糙度不同。     

Ge/Si超导型和Ge_xSi_(1-x)/Si合金型超晶格的分子束外延生长和特性研究

用分子束外延(MBE)技术生长了Ge/Si超薄型超晶格和Ge_xSi_(1-x)/Si合金型超晶格。用RHEED强度振荡技术生长出了非常陡峭和平整的Si/Ge异质结界面。在Si(001)上生长的一个单原子层Ge和一个单原子层Si的多层结构是可以得到的最薄的超晶格。合金型超晶格的厚度可满足器件制造的要求并避免了失配位错的产生。用XTEM、RBS及X射线衍射对外延晶体质量作了签定,用Raman谱和电调制反射谱对超晶格的光学特性进行了研究。     

LaAlO3/BaTiO3超晶格薄膜界面结构分析

通过研究发现,利用激光分子束外延技术生长的LaAlO3/BaTiO3超晶格薄膜具有良好的电学性能,其剩余极化可达到25μc/cm2.性能决定于结构,因此本文分析研究了LaAlO3/BaTiO3超晶格薄膜的界面结构.首先通过高能电子衍射技术在薄膜生长过程中对各层的生长及界面状况进行观测,再通过小角X射线衍射曲线及其计算机拟合曲线进一步确定超晶格薄膜的界面及结构参数,如界面的粗糙度、单层厚度等.通过研究发现,由于晶格之间的差异,LaAlO3/BaTiO3超晶格薄膜中LaAlO3和BaTiO3层的生长过程及微结构存在着一定的差异.     

MOCVD 生长及 TEM 表征 GaAs/Al_xGa_(1-x)As 量子异质结构材料

本文报道 MOCVD 生长 GaAs/Al_xGa_(1-x)As 量子异质结构材料(超晶格、量子阱及量子共振隧穿二极管),采用横断面透射显微术表征了样品的界面结构。实验表明:多量子阱与超晶格的周期性良好,层与层之间界面清晰,采用[100]带轴入射,观察到超晶格的 TEM 卫星衍射斑,测量到量子阱中电子的子能级跃迁吸收。研究了生长工艺和材料结构的关系,分析了影响 RT 器件的因素。     

基于InP衬底的应变和应变补偿的InGaAs／InAlAs材料的高分辨X射线衍射分析

高分辨率X射线衍射技术被用来分析基于InP衬底的应变的InGaAs和InAlAs单层材料和应变补偿的InGaAs/InAlAs超晶格材料.通过倒空间mapping得到的单层材料的错向角大约为10-3度,可以忽略不计.通过摇摆曲线得到了单层材料的组分和体失配度,接着单层材料的结果被用来分析在相同的条件下利用MBE技术生长的超晶格材料.利用倒空间mapping精确得到了超晶格的平均垂直失配度和各层的厚度,通过X射线模拟软件得到的超晶格材料的模拟曲线和实测曲线吻合的很好.     

LaAlO3顶层结构对LaAlO3-BaTiO3铁电超晶格薄膜性能的影响

X射线衍射技术分析发现,通过生长一层较厚的LaAlO3顶层结构,可以把LaAlO3-BaTiO3超晶格中界面处的应变有效地控制在薄膜中,从而增加超晶格薄膜的平均面外晶格常数c.电学性能测试证明LaAlO3顶层结构的存在极大地改善了超晶格薄膜的电学性能,使其剩余极化强度增加了40多倍.     

自组织InAs/GaAs量子点的X射线双晶衍射研究

用X射线双晶衍射方法测定了自组织生长的InAs／GaAs量子点的摇摆曲线，根据Takagi-Taupin方程对曲线进行了拟合。在考虑量子点层晶格失配的情况下，理论曲线和实验曲线符合得很好，从而确定了量子点垂直样品表面的失配度，约为4～6％，这与宏观连续体弹性理论的预测相近。结合电镜、原子力显微镜的观察结果表明对子单层沉积方法获得的量子点层采用化合物构层进行拟合所得结果是合理的。     

应变补偿1eV吸收带边GaInAsN/GaAs超晶格太阳能电池格层设计

本文采用计算超晶格电子态常用的Kronig-Penney模型和形变势理论,从理论上探讨了GaInNAs/GaAs超晶格能带系统的能带结构,计算得到了能带结构随各亚层参量变化的一般性规律、超晶格的能量色散关系、应变造成的影响以及不同亚层厚度的系统禁带宽度。计算了超晶格的阱层材料在不同的组分选择下,GaInAsN/GaAs超晶格吸收带边为1eV的超晶格相关参数的对应关系以及超晶格应变状态。计算表明采用高In低N的GaInNAs材料作为GaInNAs/GaAs超晶格的阱层时更有利于获得高质量且较厚的GaInNAs/GaAs超晶格有源区,并且此时可以获得较好的应变补偿;进一步对超晶格太阳能电池的内量子效率进行了模拟计算,分析了1eV吸收带边GaInAsN/GaAs超晶格太阳能电池对提高整体光电转换效率的可行性。     

a-Si/a-SiN_x超晶格材料光学特性

采用射频磁控反应溅射技术制备不同Si层厚度的a-Si/a-SiNx超晶格材料.利用红外光谱(IR)、能谱(EDS)、X射线衍射谱(XRD)、吸收谱和光致发光(PL)谱对超晶格材料的成分、结构和发光特性进行研究.结果表明,样品的光学吸收边和PL峰随着Si层的厚度的变化而发生明显偏移,观察到了明显的量子限制效应.在氮气保护下以1000℃对样品进行热退火处理,发现Si层厚的样品退火后发光峰相对于退火前发生了蓝移,这归因于样品中nc-Si颗粒的形成.     

半绝缘Si/SiO_2超晶格结构在交流电场下的电致发光特性

本文研究了SiO2和Si层的厚度分别为2-8nm和1.5-3nm的Si/SiO2超晶格在交流电场下的电致发光特性。以超晶格中SiO2层内加速的过热电子碰撞激发纳米Si层中密集的硅量子点,获得了Si/SiO2超晶格蓝绿色交流电致发光。Si/SiO2超晶格的电致发光亮度随电压升高呈现指数增强,最高发光亮度可达到1.4cd/m2。随着Si层厚度的增加,Si/SiO2超晶格电致发光谱的低能侧发光峰相对增强,可以归结为纳米Si层厚度对其中硅量子点尺寸分布的限制作用。当超晶格中SiO2层厚度小于过热电子的平均自由程时,过热电子的平均能量减小导致短波侧的发光强度迅速下降,电致发光强度随之迅速降低。     

半导体超晶格、量子阱材料的进展

本文回顾了超晶格概念的提出及材料制备技术的进展;描述了半导体超晶格,量子阱材料的物理图象和基本特性,及其相关元器件的重要意义;综述了当前半导体超晶格,量子阱材料的研究进展及其应用,包括:(1)异质结构;(2)调制掺杂;(3)渐变带隙及带隙工程;(4)应变层超晶格;(5)新概念及新效应探索。文末概述了作者在量子阱超晶格材料的设计与性能预测方面进行的一些工作。     

Quantum confinement effects of Si/SiGe strained-layer superlattices grown by an ultrahigh vacuum/chemical vapor deposition technique

Well-resolved band-edge luminescence is observed for Si_0.86Ge_0.14/Si strained-layer superlattices grown by an ultrahigh vacuum/chemical vapour deposition technique at 550 C. High-resolution double-crystal X-ray diffraction (HRXRD) and cross-sectional transmission electron microscopy (XTEM) were used to determine the strain and other parameters for these strained-layer superlattices. Quantum confinement is observed for a SiGe well as thin as 1.3 nm. The blue shift of the emission peaks with decreasing well width is found to be in good agreement with theoretical calculation.     

Tailored elastic behavior of multilayers through controlled interface structure

Summary Atomistic simulations are reviewed that elucidate the causes of the anomalous elastic behavior of thin films and composition-modulated superlattice materials. The investigation of free-standing thin films and of superlattices, composed of grain boundaries, shows that the elastic anomalies are not an electronic but a structural interface effect that is intricately connected with the local atomic disorder at the interfaces. The consequent predictions that (i)coherent strained-layer superlattices should show the smallest elastic anomalies and (ii) making the interfaces incoherent should enhance all anomalies, are validated by simulations of dissimilar-material superlattices. Such simulations can be an effective aid in tailoring the elastic behavior of composite materials because, in contrast with experiments, they allow one to systematically investigate simple, but well-characterized model systems with increasing complexity. This unique capability of simulations has enabled us to elucidate the underlying driving forces and, in particular, (i) to deconvolute the distinct effects due to the inhomogeneous atomic disorder, localized at the interfaces from the consequent interface-stress-induced anisotropic lattice-parameter changes and (ii) to separate the homogeneous effects of thermal disordering from the inhomogeneous effects due to the interfaces.     

金属配位聚合物研究进展

主要论述了金属配位聚合物的合成、结构和功能性质等。并对金属蒸气合成 ( MVS)技术在制备这类新型高分子材料中的应用作了详细介绍。     

Coherency strains in compositionally modulated systems and superlattices: spinodal decomposition and magnetoelasticity

Systems with a coherently modulated composition are considered with regard to their elastic properties. The (stress-free) coherency strains are considered in a new frame where the standard state is redefined on the basis of the property under study. These strains are used in the study of the thermodynamics of spinodal decomposition in solids with a (generally) anisotropic distortion into a cubic matrix. Finally, the influence of these strains is considered in the study of magnetostrictive effects in such modulated systems or strained-layer superlattices.     

壳聚糖缓释肥料包膜的制备和结构表征

以壳聚糖、聚乙烯醇、淀粉为原料,通过共混、交联制备了缓释肥料包膜,采用傅立叶变换红外光谱仪、X射线衍射仪、热分析仪和扫描电子显微镜对其进行结构表征,结果表明原料之间并不是简单的组合而是产生了相互作用,形成了一个新的稳定体。     

材料现代分析方法与新材料技术的发展

着重从宏观的角度论述材料现代分析方法与新材料技术发展的关系。从材料科学研究的实质出发，其目的在于解释材料的宏观性能与微观组织结构的关系，指出材料现代分析方法是进行材料科学研究以及材料工程应用及失效分析必不可少的研究方法，是对材料的组元、成分、结构特征以及组织形貌或缺陷等进行观察和分析的重要手段，列举了主要材料现代分析的方法和技术的进展。阐述了在新材料的研究及产品的应用中，材料检测评价技术所起的重要地位和作用。     

InAs/GaInSb应变层超晶格材料的界面结构

介绍了InAs／GaInSb应变层超晶格材料的界面结合类型及其对材料界面结构和光电性能的影响,分析了在超晶格界面处的原子置换和扩散现象。同时,总结了分子束外延生长过程中控制InAs／GaInSb超晶格界面结构的生长工艺,指出采用原子迁移增强（MEE）外延生长技术,可以有效地抑制界面处原子的置换和扩散现象。     

双模数复合材料层板分析中的一种新方法——有限层元素法

一种分析双模数复合材料层板的新方法——有限层元素法在本文中提出,与文献[1]提出的有限层法相比,精度有明显提高。与其它文献中的已有解比较,吻合较好。      

超临界流体插嵌技术的研究与应用

对国内外超临界流体插嵌技术的研究进行了综述,介绍了超临界流体插嵌技术在高聚物材料改性、缓释材料的制备、均匀共混材料的制备等方面的应用,并就这一新兴技术的发展前景作了展望。