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     

重掺杂n型GaN材料特性研究

采用金属有机化合物气相外延方法制备了不同SiH4流量下重掺杂n型GaN材料,研究发现在SiH4流量为20 cm3/min时样品获得较高的电子浓度,达到6.4×1019 cm-3,同时材料的结晶质量较好.光荧光测试发现重掺杂使GaN材料的杂质能带进入导带形成带尾态,使带边峰变得不尖锐,并且发现SiH4流量以及材料的刃位错密度与黄光带发光有关.采用Delta掺杂方式生长的重掺杂样品,样品表面粗糙度降低,晶体质量明显改善,但黄光带发光强度增强.缺陷选择性腐蚀研究发现Delta掺杂方式主要通过降低螺位错密度来改善晶体的质量.     

无位错非掺杂 InP 晶体生长

借助于缩颈工艺用液封直拉法生长了无位错非掺杂 InP 晶体,生长时需要在固-液交界面附近有一个低的温度梯度。温度梯度为55℃/cm 时,能生长在<111>p 方向拉制的无位错晶体,其直径可达15mm。从晶体各部位切出的片子的腐蚀表面上均未观察到腐蚀坑(D 或 S 坑),这就认为晶体中不存在微缺陷。     

微结构调控对Dy~(3+)掺杂GeSe_2-Ga_2Se_3-CsI玻璃红外发光性能的影响

采用传统熔融-淬冷法制备了掺杂O.1 mol%Dy~(3+)的GeSe_2-Ga_2Se_3-CsI玻璃,研究了其热稳定性、透过光谱和红外发射光谱,用拉曼光谱表征了玻璃结构.结果表明:在808 nm激发下,玻璃近红外发射荧光中心位于1.3μm,荧光半峰宽约90 nm;Dy~(3+)的1.3μm发光性能(~6F_(11/2)·~6H_(9/2)→~6H_(15/2)跃迁)由玻璃Dy~(3+)局域环境所决定.当I/Ga摩尔比固定为1时,Dy~(3+)的1.3μm荧光寿命随着[Ge(Ga)I_xSe_(4-x)]、[Ge(Ga)I_4]和[Ga_2I_7]-新的低声子能量基团的形成而增加;当I/Ga摩尔比变化时,微小的玻璃组分变化导致Dy~(3+)局域环境晶体场的变化,从而引起Dy~(3+):1.3 μm发光寿命急剧变化,其最大值可达到2885μs.Dy~(3+)掺杂的GeSe_2-Ga_2Se_3-CsI玻璃可通过微结构调控获得较优良的1.3μm红外光输出.     

LEC InP单晶缺陷的TEM研究

利用H—700H高压透射电镜(TEM)对掺杂、非掺杂液封直拉(LEC)InP单晶缺陷进行了观察分析。在InP单晶锭上平行于(100)、(111)面切割0.5mm样片,两面作研磨,机械抛光至0.3mm。然后对(100)片的两面、(111)片的P面用Br_2:CH_3OH或Br_2:C_2H_5OH化学减薄至0.5μm左右。在双束条件下进行TEM分析。未掺杂(100)InP片中观察到大量密集位错及矩形位错环。掺Sn(111)InP片中观察到层错及以沉淀核为中心的发射位错环。利用明暗场象位移条纹边缘衬度分析确定了层错属于非本征弗兰克外秉层错。按FS/RH法则规定了位错的柏氏矢量b、(g、b)S判据及环面倾斜分析表明位错环为间隙型棱柱位错环。     

不同元素掺杂对复合晶体Sr14(Cu1-yMy)24O41(M=Zn,NiCo)结构的影响

用常规的固相反应法制备了Zn2 ,Ni2 ,Co3 掺杂的3组复合晶体Sr14(Cu1-yMy)24O41(M=Zn,Ni,Co)系列样品.选区电子衍射研究表明,这些样品的自旋链亚结构的衍射点都出现了在a*和b*方向上扩展成衍射线的现象,而仅由自旋梯子亚结构产生的衍射斑点仍保持明锐.随着掺入离子的电子总自旋的增大,自旋链亚结构的衍射斑点扩展成衍射线的现象加重.掺入Co3 离子的复合晶体Sr14(Cu1-yMy)24O41中对应于自旋链亚结构的衍射斑点已完全扩展成垂直于c*的漫散射条纹.掺Co样品[001]带轴高分辨像显示,两套亚系统沿[001]方向的投影在口和b方向上的周期非常完整.这表明,Sr14(Cu1-yMy)24O41的自旋链亚结构仅在沿着c发生了初始相位无序.而掺入离子的电子总自旋的不同使这种初始相位无序的程度不同.     

无位错Si单晶剖析(三)

一、引言 近年来,国内外研究者对无位错Si单晶中的微观缺陷,都十分重视,已发表了比较系统的研究报告。应当说,无位错晶体的制备成功,这标志着科学研究工作向完整的理想的晶体已经跨进了一大步了。相对于有线缺陷的有位错晶体来说,无位错晶体的结构已比较完整了,但是,它的晶格还不是完整无缺的。到目前为止,人们借助于腐蚀法,X光貌相术,透射电子显微镜等手段,发现无位错Si单晶中还存在有结构缺陷,如位错环、生长条纹、杂质团、空位团以及不希望的杂质O,C,N等。上述这些发现,给科技工作者又提出了新的任务,要继续向完美晶体结构进军。国内在这方面的工作已有进展,都观察到了Si晶体中有严重的微观缺陷,并积极进行探讨。从目前来看,国际上在研究工作中所借助的手段有:(1)腐蚀法,(2)红外显微镜(IRM)配以缀蚀工艺,     

用液封法生长的InP单晶的制备和电学性质

已采用液封技术可靠地生长磷化铟的完整单晶。晶体是在一个压力箱室中约在27个大气压惰性气氛下从被液封的溶体中拉制出的。为了生产高质量的晶体,必须控制各种生长现象:基本的组分过冷以及双晶。这些方面将和观察到的位错及条纹一起进行讨论。同时也进行了有关生长高纯非掺杂 n 型材料及半绝缘材料的研究。对非掺杂的晶体的电学性质进行了分析。这些晶体的自由电子浓度在一个很大范围内变化可以用补偿来解释。     

采用含掺杂半导体光子晶体的太赫兹梳状滤波器

用a 介质（n 型掺杂GaAs）和b 介质（TiO2）组成一含缺陷层的光子晶体。数值计算表明:此光子晶体在3.0~4.5 THz 范围内出现了5 个透射率为1 的缺陷模，这些缺陷模有如下特征:当n型掺杂GaAs 的掺杂浓度n由1017/cm3 增加到1019/cm3 时，缺陷模的中心、半峰全宽度和透射率均保持不变，但若n增至1020/cm3，则缺陷模的透射率开始下降。入射角增加，缺陷模的透射率保持不变，但其中心发生蓝移，移动率为变量，且半峰全宽度变窄。a、b 两介质或缺陷层c 的几何厚度分别增加时，缺陷模的透射率和半峰全宽度分别保持不变，中心位置红移。这些现象为此类光子晶体实现太赫兹频段的梳状滤波提供了理论指导。     

循环形变〔245〕铜晶体的位错结构

单滑移铜晶体的循环应力-应变响应可以由形变过程中逐步形成特征性的位错组态:由基位错组成的驻留滑移带的楼梯结构(或位错墙结构)和基体的脉纹结构,以及位错在这二种组态中的运动来解释。实验表明,拉伸轴方向为[245]的铜晶体的循环应力——应变响应与文献中报导的[123]方向的单滑移晶体比较,具有较低的初始硬化速率,较高的驻留滑移带成核应力和饱和应力。 TEM观察揭示范性应变幅为3×10~(-3)下循环饱和的[245]晶体的位错结构与[123]晶体不同;驻留滑移带是由位错胞组成的,基体的位错脉纹则短而多叉。在(111)切面上,胞间的位向差使各位错晶胞显示出不同的衍     

大尺寸、高质量磷化铟单晶的生长与特性

对垂直梯度凝固法(VGF)和液封直拉法(LCE)生长的InP单晶片进行了研究,并作了全面质量比较。用来表征缺陷结构的方法有:1)腐蚀法揭示位错。2)透射X射线形貌术(TXRT)。3)透射阴极荧光(TCL)。经腐蚀处理后,发现VGF衬底从边缘到中心观察不到滑移,EPD低(<100/cm~2)而且均匀。其低的缺陷密度与在2×10~(17)～3×10~(1(?))/cm~3范围内S的掺杂浓度无关,而是因为生长过程中降低了径向和轴向温度梯度。与此相反,掺Sn和掺Fe的LEC材料中EPD全都超过10~4/cm~2水平。对于重掺S的LEC材料(>4×10~(18)/cm~3),在片子的周界处有相当多的滑移和位错。VGF材料的TXRT研究表明,它有大面积的无位错区(≥10cm~2)。相反,LEC材料甚至在低EPD区也有位错团。TXRT和TCL能揭示由于掺杂剂不均匀地进、晶体而产生的生长条纹。在LEC材料中,生长条纹有强烈的凹曲面,这表明生长界面不是平坦的,而且由于掺杂剂进入晶体有很大的波动,因此生长条纹有明显的对比度。发现VGF生长条纹是平坦的且其对比度很弱。     

分子束外延锗基碲镉汞薄膜原位砷掺杂研究

报道了基于Ge衬底分子束外延碲镉汞原位As掺杂材料的研究结果,进行了As掺杂碲镉汞薄膜生长的温度控制研究;分析了As束流对材料晶体质量的影响,结合SIMS测试技术得到了As杂质掺杂浓度与束源炉加热温度的关系;并利用傅里叶红外光谱仪、X射线双晶衍射、EPD检测等手段对晶体质量进行了分析表征,结果显示利用 MBE 方法可以生长出晶体质量良好、缺陷密度低的碲镉汞薄膜;进一步研究了As杂质的激活退火工艺及不同退火条件对材料电学参数的影响。     

[10·4]LiNbO_3晶体的X射线形貌分析

用X射线形貌术对[10·4]LiNbO_3晶体中的位错、亚晶界、铁电畴和长程应力场等缺陷进行了分析.     

Hg_(1—x)Cd_xTe晶体缺陷的X射线形貌观察

用X射线透射扫描形貌术观察了用于制备高性能红外探测器的块状Hg_(1-x)Cd_xTe晶体中的缺陷。结果表明:在用布里奇曼、碲熔剂和固态再结晶三种方法生长的Hg_(1-x)Cd_xTe晶体中观察到的主要缺陷是亚晶粒、嵌镶结构、位错和沉淀物;这三种方法生长的晶体的形貌象之间无明显的差别。     

Mg掺杂的AlGaN的MOCVD生长

文章主要研究利用金属有机物化学汽相沉积(MOCVD)方法制备的Mg掺杂AlGaN薄膜.根据Raman光谱对Mg掺杂AlGaN薄膜应力和X射线摇摆曲线对晶体质量的研究表明引入高温AlN插入层能有效调节应力,并提高薄膜质量,降低位错密度.实验发现在保持Mg掺杂量不变的情况下,随着Al组分的上升,材料中出现大量岛状晶核,粗糙度变大,晶体质量下降,由三维生长向二维生长的转变更加困难.同时研究发现Al组分的上升和Mg掺杂量的增加都会使得螺位错密度上升;Mg的掺杂对于刃位错有显著影响,而Al组分的上升对刃位错无明显影响.经过退火温度对空穴浓度影响的研究,发现对于P型Al0.1Ga0.9N样品,900℃为比较理想的退火温度.     

Mg掺杂的AlGaN的MOCVD生长

文章主要研究利用金属有机物化学汽相沉积(MOCVD)方法制备的Mg掺杂AlGaN薄膜。根据Raman光谱对Mg掺杂AlGaN薄膜应力和X射线摇摆曲线对晶体质量的研究表明引入高温AlN插入层能有效调节应力，并提高薄膜质量，降低位错密度。实验发现在保持Mg掺杂量不变的情况下，随着Al组分的上升，材料中出现大量岛状晶核，粗糙度变大，晶体质量下降，由三维生长向二维生长的转变更加困难。同时研究发现Al组分的上升和Mg掺杂量的增加都会使得螺位错密度上升;Mg的掺杂对于刃位错有显著影响，而Al组分的上升对刃位错无明显影响。经过退火温度对空穴浓度影响的研究，发现对于P型Al0.1Ga0.9N样品，900℃为比较理想的退火温度。     

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     

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     

非掺杂LEC砷化镓晶体中砷沉淀和位错关联性质

通过使用激光散射扫描的方法,定性地研究非掺杂半绝缘LEC砷化镓(100)方向生产的晶体中砷沉淀在晶体径向截面分布,得到了在一种特定热场中生长的晶体中存在4个砷沉淀的聚集中心结论,而这4个聚集中心却正好是晶体上位错密度相对较低的区域.作者主要研究了这种分布和位错之间的关系,分析其形成过程,并得出在晶体生长及后期退火过程中,位错在晶体中起到了输送砷原子的管道作用,加速了砷原子在晶体中的扩散过程,导致网格位错密集区的大直径砷沉淀的密度相对位错稀疏区和位错线区的砷沉淀密度较低.     

Ge/SiGe异质结构肖特基源漏MOSFET

制备了氧化铪(HfO2)高k介质栅Si基Ge/SiGe异质结构肖特基源漏场效应晶体管(SB-MOSFET)器件,研究了n型掺杂Si0.16Ge0.84层对器件特性的影响,分析了n型掺杂SiGe层降低器件关态电流的机理。使用UHV CVD沉积系统,采用低温Ge缓冲层技术进行了材料生长,首先在Si衬底上外延Ge缓冲层,随后生长32 nm Si0.16Ge0.84和12 nm Ge,并生长1 nm Si作为钝化层。使用原子力显微镜和X射线衍射对材料形貌和晶体质量进行表征,在源漏区沉积Ni薄膜并退火形成NiGe/Ge肖特基结,制备的p型沟道肖特基源漏MOSFET,其未掺杂Ge/SiGe异质结构MOSFET器件的空穴有效迁移率比相同工艺条件制备的硅器件的高1.5倍,比传统硅器件空穴有效迁移率提高了80%,掺杂器件的空穴有效迁移率与传统硅器件的相当。