InAs和InSb(111)清洁表面存在In岛的实验证据

用电子能量损失谱证实了,在超高真空中用氩离子刻蚀所获得的 InAs(111)和 InSb(111)清洁表面上会形成In岛.而生成In岛的容易程度按InP、IuAs、InSb的次序递减.     

In/InP(110)及P/InP(110)表面电子态

以 In/InP(110)及 P/InP(110)表面模拟富 In及富P的InP表面,采用半经验的紧束缚方法计算了 In/InP(110)及 P/InP(110)表面的电子能态.并与实验结果相比较,讨论了InP(110)表面化学成分偏析对费米能级钉扎的影响.     

金刚石膜和类金刚石膜的电子能量损失谱和喇曼光谱的研究

用电子能量损失谱(EELS)研究了金刚石膜、类金刚石膜和高取向石墨的特征能量损失峰.金刚石膜的特征峰主要是5.4eV和15eV的带间跃迁,23eV和34eV的表面等离子激元和体等离子激元.类金刚石膜的特征峰主要是 4.5eV的π电子的体等离子激元,13eV的带间跃迁,22.4eV的(π+ σ)电子的体等离子激元.石墨的特征峰主要是6eV的π电子的等离子激元,13eV带间跃迁和C轴方向等离子激元,20eV的C轴方向的等离子激元和25.6eV的基面等离子激元.比较了α-C和α-C:H能量损失谱和喇曼光谱,利用hω_(p(π+σ))和hω_(p(x))峰位计算了类金刚石膜中sp~3键和sp~2键的比例.研究了不同CH_4浓度生长的金刚石膜的能量损失谱,利用hω_(p(π+σ))和hω_(p(x))峰位计算金刚石膜中类金刚石第二相内的sp~2键和sp~3键的比例,利用第二相的体等离子激元损失峰hω_(p(π+σ))与金刚石的体等离子激元损失峰hω_(p(σ))的强度比来估价第二相的多少.     

Si(111)面氟吸附的研究

本文先用集团模型和电荷自治的EHT方法研究了Ⅶ族元素F在 Si(111)面的化学吸附,利用能量极小原理确定了化学吸附位置;在此基础上,采用薄片(SLAB)模型和EHT经验紧束缚方法对吸附体系的电子结构作了计算.计算结果表明,F可以吸附在Si(111)面的顶位和三度空位上,但以顶位为更稳状态.顶位吸附时,F与表面的距离为1.53A,吸附能为4.7eV;三度位吸附时,F与表面的距离为-2.2A,吸附能为3.1eV.吸附后,F对总态密度和能带的贡献主要局域在真空能级下-17eV～-19eV之间.此外,顶位吸附使原清洁表面悬键引起的表面态消失.     

Pb/Si(001)系统界面反应的ELS研究

用可调探测深度电子能量损失谱(TRLS)及俄歇电子谱(AES)研究 Pb/Si(001)系统界面反应.结果表明:在室温下,Pb与Si发生相互作用、强烈互混,形成界面相,其厚度约(15±3)A,同时此相有确定的Pb/Si原子比,其根据是这个相有能量确定的、峰宽很窄的体等离激元峰,此峰能量为10.7eV,峰宽与Si的体等离激元峰相似.互混发生在氧污染很小的条件下,仅0.6ML 的氧就足以阻止互混的发生,形成陡变的无相互作用的 Pb/Si 界面.     

高压液封直拉InP单晶的低温光致发光研究

研究了高压液封直拉InP 单晶在 4.2 K、1.8K和 4.2至～40K三种温区的光致发光谱.除看到了1.416eV处的近带边峰和1.1-1.2eV处与P空位有关的络合物峰外,还观察到1.377eV(A峰)和1.368eV处(B峰)的两个峰及它们在低能方向的一级、二级、三级声子伴线.初步确定A峰、B峰分别与受主杂质Zn、Cd有关.实验测定了InP中纵向光学声子(Lo)的能量约为43meV,并给出了电子、声子耦合强度s值.     

GaAs和Si的电子亲合势和功函数的比较研究

利用 He灯光源(21.2eV和 40.8 eV)和柏林 BESSY同步辐射光源(108.6eV),分别测量了GaAs和Si的(111)、(110)、(111)和(001)表面的包括芯态光电子峰(GaAs的Ga 3d和Si的2p)的光电子谱.这些表面是利用离子轰击加高温退火的方法,分别在以[110]晶向为轴的GaAs和Si单晶圆柱体上制备的.另外,还利用分子束外延方法在GaAs 圆柱面上制备其外延表面,这样得到的(111)和(001)面是富As的.根据光电子谱的低能(二次电子)阈值和芯态光电子峰的能量位置,确定各种表面的功函数φ和电子亲合势x. 结果表明,由于GaAs晶体的极性和表面成分的差异,它的x值随晶向的变化比Si的大.不同晶向Si的x值的微弱变化,可能是由于不同的表面原子再构产生不同的表面偶极子引起的.对于GaAs的不同晶面,φ和x的变化基本上是平行的,表明不同晶向表面能带的弯曲大致相同;对于Si,_▲~＇φ的变化比x的变化明显,表明其表面能带的弯曲与晶向有关.     

Si/GaP(111)和(-1-1-1)界面的研究

本文报道用EHT方法计算Si/GaP(111)、(111)和(110)界面的电子结构,得到它们的价带不连续值△E_v分别为:0.88eV、0.97eV和0.87eV,这和Si/GaP的实验结果:△E_v=0.80eV和0.95eV相符合.不同晶向△E_v相差达0.1eV.分析Si和GaP价带顶位置的变化情况,发现对Si/GaP(111),界面态对价带顶的影响不大.但对于Si/GaP(111)异质结,由于界面态的影响,使Si价带顶明显上移.此时,界面态对△E_v的非线性影响不可忽略。     

CWCO_2激光在硅中引入的位错深能谱研究

用高功率密度的CWCO_2激光扫描在硅中引入了较单纯清洁的位错,并利用DLTS技术对其深能级谱进行了测量.在p型和n型硅中分别测到 E_v+0.33eV和 E_c-0.37eV,E_c-0.50eV三个深能级谱峰.实验结果表明,位错线上的断键是重构的,重构后只有少部分位错态是电活性的.氢等离子体退火对电活性的位错态有显著的钝化作用.     

Mo和Ta的有效电子能量损失函数

在用Monte Carlo方法模拟电子与物质相互作用过程时，常用Mott截面描述电子与原子的弹性碰撞，而用介电函数理论描述电子的非弹性散射。Penn利用光学能量损失函数Im{-1／ε（q=0，ω）}外推法获得了描述动量转移不为零的能量损失函数Im{-1／ε（q，ω）}。该介电函数主要描述由于体激发而引起的能量损失，但当入射电子能量降低，或电子掠入、出射时，电子在表面区域会引起较强的表面电子激发模式，在电子能量损失谱中对应特征的能量损失，如表面等离子体激元峰，故常用的光学能量损失函数不适于描述电子的表面激发行为。     

表面势垒层厚度对量子阱束缚电子态的影响

采用包络函数方法在四带k·p模型基础上计算了晶格匹配的量子阱 InP/Ca_(0.47)In_(0.53)As/InP中束缚电子能级及波函数,讨论了表面势垒层厚度对量子阱中束缚电子能级、波函数以及相应于电子基态能级与重空穴基态能级间的荧光谱峰位置的影响.文中也讨论了在势阱与势垒边界处的不同衔接条件对量子阱中束缚电子能级计算结果的影响.     

氧在GaP(-1-1-1)表面上的吸附特性

利用单色的HeII(40.8eV)光电子谱研究了氧在GaP(111)表面上的化学吸附特征.实验表明,在室温下被吸附的氧存在两种形态:α氧和β氧。α氧在价带中的两个光电子峰分别低于价带顶6.0和10.0eV; β氧在价带顶下5.2eV处有一个主峰和在8—9eV处有一个肩峰,它对应于离解态的氧与表面原子的键合.β氧引起Ga3d能级的化学位移为0.8±0.1eV,而α氧不引起位移.在～250℃下退火,大部分的α氧脱附,并有小部分转变为β氧,后者在～550℃时脱附.所有这些结果都与氧在GaAs表面上的吸附特性类似.     

Si/GaP(111)和(■)界面的研究

本文报道用EHT方法计算Si/GaP(111)、(111)和(110)界面的电子结构,得到它们的价带不连续值△E_v分别为:0.88eV、0.97eV和0.87eV,这和Si/GaP的实验结果:△E_v=0.80eV和0.95eV相符合.不同晶向△E_v相差达0.1eV.分析Si和GaP价带顶位置的变化情况,发现对Si/GaP(111),界面态对价带顶的影响不大.但对于Si/GaP(111)异质结,由于界面态的影响,使Si价带顶明显上移.此时,界面态对△E_v的非线性影响不可忽略。     

Si(001)-(2×1)的金属性表面态

利用角分辨紫外光电子谱仪,首次发现在 Si(001)-(2×1)面上存在着金属性表面态,该态位于能量为～0.1eV(E_F以下)Γ对称点附近,而且存在范围很窄.在(001)的邻面上未发现这种态.我们认为Si(001)面的金属性表面态可能来自表面部分的对称双聚键.     

Analysis of PTCDA/ITO Surface and Interface Using X-ray Photoelectron Spectroscopy and Atomic Force Microscopy

利用X射线光电子能谱(XPS)对苝四甲酸二酐[3,4,9,10-perylenetetracarboxylic dianhydride(PTCDA)]/铟锡氧化物(ITO)表面和界面进行了研究.用原子力显微镜(AFM)对PTCDA/ITO样品的表面形貌进行了分析.XPS表明,在原始表面的C1s精细谱存在两个主谱峰和一个伴峰,主谱峰分别由结合能为284.6eV的苝环中的C原子和结合能为288.7eV的酸酐基团中的C原子激发;而结合能为290.4eV的伴峰的存在,说明发生了来源于ITO膜中的氧对C原子的氧化现象.O原子在C=O键和C-O-C键的结合能分别为531.5和533.4eV.在界面处,C1s谱中较高结合能峰消失,且峰值向低结合能方向发生0.2eV的化学位移;O1s谱向低结合能方向发生1.5eV的化学位移.由此可以推断,在界面处PTCDA与ITO的结合是PTCDA中的苝环与ITO中的In空位的结合.AFM的结果显示,PTCDA薄膜为岛状结构,岛的直径约为100～300nm,表面起伏约为14nm.相邻两层PTC-DA分子由于存在离域大π键而交叠和PTCDA分子中的苝环与ITO的In空位的紧密结合是最终导致PTCDA岛状结构形成的原因.     

PTCDA/ITO表面和界面的AFM和XPS分析

利用X射线光电子能谱(XPS)对苝四甲酸二酐[3,4,9,10-perylenetetracarboxylic dianhydride(PTCDA)]/铟锡氧化物(ITO)表面和界面进行了研究.用原子力显微镜(AFM)对PTCDA/ITO样品的表面形貌进行了分析.XPS表明,在原始表面的C1s精细谱存在两个主谱峰和一个伴峰,主谱峰分别由结合能为284.6eV的苝环中的C原子和结合能为288.7eV的酸酐基团中的C原子激发;而结合能为290.4eV的伴峰的存在,说明发生了来源于ITO膜中的氧对C原子的氧化现象.O原子在C=O键和C-O-C键的结合能分别为531.5和533.4eV.在界面处,C1s谱中较高结合能峰消失,且峰值向低结合能方向发生0.2eV的化学位移;O1s谱向低结合能方向发生1.5eV的化学位移.由此可以推断,在界面处PTCDA与ITO的结合是PTCDA中的苝环与ITO中的In空位的结合.AFM的结果显示,PTCDA薄膜为岛状结构,岛的直径约为100～300nm,表面起伏约为14nm.相邻两层PTC-DA分子由于存在离域大π键而交叠和PTCDA分子中的苝环与ITO的In空位的紧密结合是最终导致PTCDA岛状结构形成的原因.     

n-InP中深能级的研究

本文主要利用夹有薄氧化层、势垒高度约为0.65eV的Au/InP肖特基势垒来研究未掺VPE n-InP、未掺及轻掺Fe InP体材料中的深能级.共测到七个电子陷阱和两个空穴陷阱,对其中两个电子陷阱进行了详细的研究.我们在掺Fe晶体中测到一个电子发射激活能为0.69eV的电子陷阱,考虑到其中包含有0.050eV的俘获势垒,则能级值应为0.64eV,这与用Hall方法在掺Fe半绝缘材料中发现的0.65eV能级较一致,所以我们认为该能级与铁有关.另外在所有的材料中都存在0.62eV的电子陷阱,估计该能级与本征缺陷有关.     

Ag3PO4(111)清洁面的原子弛豫对其体系能量及电子结构的影响

采用基于密度泛函理论的第一性原理GGA+U方法,研究了Ag3PO4(111)面的原子弛豫对其体系能量及电子结构的影响.发现Ag3PO4(111)面原子弛豫后,表面两个三配位的Ag原子均向里移动超过0.06 nm,而表面次层的O原子则均向外移动0.004 nm,导致弛豫后暴露在最表面的是O原子.而且弛豫使表面原子的核外电荷向表面内部发生了一定程度转移,表面键的杂化作用使共价左右增强,表面键长缩短.计算出的能带结构和态密度显示出原子弛豫窄化了价带宽度0.15 eV,增加了带隙宽度0.26 eV.同时未弛豫结构中存在于价带顶和导带底的两个表面峰在弛豫后完全消失,弛豫使Ag3PO4表面从金属特征向半导体特征转变.     

InP上Al膜的阳极氧化及其特性研究

本文报道了半导体InP上Al膜阳极氧化的研究,并用AES,V-V,DLTS和椭圆仪等测试方法研究了氧化膜的稳定性、电学特性、组分的纵向分布以及Al_2O_3/InP的界面特性,研究结果表明,阳极氧化Al_2O_3的介电常数为11～12,Al_2O_3/InP界面存在一个能量上连续分布的电子陷阱,DLTS峰值对应的能级位置约在E_c-E_c=0.5eV,其俘获截面约为10~(-15)cm~2,Al_2O_3/InP的界面态密度为10~(11)cm~(-2)eV~(-1)。阳极氧化Al_2O_3的稳定性要比InP自身氧化物好得多,更适于用作器件的钝化保护和扩散掩蔽膜。     

用HREELS和UPS研究多孔硅的电子结构

使用高分辨电子能量损失谱(HREELS)和紫外光电子能谱(UPS)研究了新腐蚀的多孔硅(PS)样品的电子结构。实验结果表明,从HREELS谱中能量损失阚值测得的PS的能隙移到2．9eV,与文献报道的光激发谱(PLE)结果相近。UPS结果表明PS的费米能级到价带顶的距离不同于单晶Si。结合HREELS和UPS结果可以初步得出PS与Si界面的能带排列。