离子束外延生长(Ga,Mn,As)的退火研究

利用俄歇电子能谱(AES)和X射线衍射(XRD)分析了室温条件下离子束外延生长Ga、Mn、As样品,在不同的温度条件下进行退火后组分和元素分布的变化。结果表明退火有助于样品内部元素的均匀分布,温度为400℃会导致MnO2和Ga5.2Mn的结晶。     

离子束外延生长（Ga，Mn，As）的退火研究

利用俄歇电子能谱(AES)和X射线衍射(XRD)分析了室温条件下离子束外延生长Ca、Mn、As样品，在不同的温度条件下进行退火后组分和元素分布的变化。结果表明退火有助于样品内部元素的均匀分布，温度为400℃会导致MnO2和Ga5.2Mn的结晶。     

离子注入制备GaAs:Mn薄膜的性质研究

采用高能离子注入的方式,在半绝缘性的GaAs衬底中掺杂引入Mn离子制备了磁性半导体.借助于X-射线衍射仪(XRD)进行了结构分析,没有发现新的衍射峰,并运用高分辨率X射线衍射仪(HR-XRD)分析了Mn离子注入后衬底(004)峰的微小变化.根据原子力显微镜的结果发现,注入后的样品表面没有发生明显的变化.通过使用超导量子干涉仪SQUID进行变温分析,在所分析范围内M-T曲线存在拐点,但其所对应的铁磁性转变温度低于室温.     

GaAs和（Cs，O）／GaAs热处理工艺的XPS研究

用X射线光电子能谱(XPS)研究了GaAs(100)面基片的化学清洗、热净化、(Cs，O)激活后加热的处理效果。GaAs的氧化过程是：首先，As氧化为低价态，然后Ga被氧化，再就是As氧化为高价。确保样品从刻蚀清洗到超高真空环境中，表面Ga没有被氧化，就可在较低的温度热净化，获得As稳定的且原子级清洁的GaAs表面。净化后GaAs表面Ga含量越高，则(Cs，O)激活后形成氧化物越多，从而形成了界面势垒，使电子逸出概率降低。     

GaAs和(Cs,O)/GaAs热处理工艺的XPS研究

用X射线光电子能谱(XPS)研究了GaAs(100)面基片的化学清洗、热净化、(Cs,O)激活后加热的处理效果。GaAs的氧化过程是:首先,As氧化为低价态,然后Ga被氧化,再就是As氧化为高价。确保样品从刻蚀清洗到超高真空环境中,表面Ga没有被氧化,就可在较低的温度热净化,获得As稳定的且原子级清洁的GaAs表面。净化后GaAs表面Ga含量越高,则(Cs,O)激活后形成氧化物越多,从而形成了界面势垒,使电子逸出概率降低。     

（Cs,O）／GaAs热退火的变角XPS定量研究

用变角X射线光电子能谱(XPS)技术分析了GaAs光阴极的表面及其在热退火后的效应,首次定量地计算了(Cs,O)/GaAs系统的表面(Cs,O)层和界面(Ga,As)弛豫层的厚度和组分.(Cs,O)/GaAs系统在625～650℃的热退火后,(Ga,As)驰豫层厚度减薄,Ga,As的原子浓度增大;且消除了O与As的化学连接.     

室温铁磁性GaN:Cr薄膜的性质研究

采用高能离子注入的方式,在GaN衬底中掺杂引入Cr离子制备了磁性半导体.借助于X射线衍射仪(XRD)进行了注入前后结构的对比分析,没有发现新的衍射峰,并运用高分辨率X射线衍射仪(HR-XRD)分析了Mn离子注入后衬底(0002)峰的微小变化.根据原子力显微镜的结果,发现注入后的样品表面起伏比较大,发生明显的变化.通过使用超导量子干涉仪SQUID进行变温分析,在所分析的10～300K范围内,磁化强度变化幅度较小,样品在室温条件下仍然保持铁磁性.     

短波长特征X射线衍射的衍射峰赝偏移现象的产生原因及解决措施

利用短波长特征X射线衍射仪对样品进行应力测试,测试样品表面附近的衍射峰时发现,衍射角明显偏离理论衍射角。通过理论和试验对该衍射峰赝偏移的原因进行了分析,并提出了解决措施。结果表明:由于短波长特征X射线波长短、衍射角小,入射准直器和接收准直器形成的规范体积截面为长菱形,当样品未充满规范体积时,导致衍射峰赝偏移,进而造成衍射角测试存在误差,影响应变计算结果的准确性。可通过减小准直器宽度、采用高角度衍射峰、使用对称法、翻转样品及应用理想参考样品等方法降低衍射峰赝偏移对应变计算结果的影响。     

在RHEED实时监控下GaAs晶体生长研究

采用分子束外延技术,利用RHEED图像可研究GaAs表面重构方式和生长机制。报道了一种新型的分子束外延方法,在RHEED实时监控下,利用GaAs(001)基片同质外延GaAs。通过改变生长和退火的时间与温度(420、500、580℃),结合RHEED图像演变与GaAs表面平整度(粗糙化)的联系,得到表面原子级平整的GaAs样品。完成生长后对样品做EDS分析,确定样品为高纯度GaAs。利用这种方法,得到厚度约为4μm砷化镓晶体。     

GaAs(001)表面重构

GaAs的高迁移率与其表面重构和表面形貌有密切关联,对于GaAs表面重构的研究一直是研究低维半导体的重点和难点。重点回顾了几十年来研究者们对于GaAs(001)表面重构的研究成果,结合所在实验室最近的实验数据,对GaAs(001)表面重构的相关研究成果进行了汇总和遴选,重点讲述了在实际应用中常用的几种表面重构;从富As表面的C(4×4)重构、不同(2×4)重构到逐渐富Ga的(n×6)重构、(4×2)重构,结合RHEED衍射花样、STM扫描图片以及球棍模型,对它们的倒、实空间图像以及理论模型都进行了深入的探讨和研究,为将来进行GaAs(001)表面的更深入研究打下基础并提供数据和理论支持。