高分辨电子显微学与电子衍射相结合在测定晶体结构中的应用

本文简单介绍了高分辨电子显微学中测定晶体结构的尝试法及其局限法，以及以高分辨电子显微学与电子省射相结合为基础所建立的图像处理方法。并针对此图像处理方法提出了一种修正电子衍射强度的方法，它也建立在高分辨电子显微学和电子衍射相结合的基础上，文中重点介绍了此方法的步骤和应用效果。     

（Y0.6Ca0.4）（SrBa）（Cu0.5B0.5）Cu2O7—δ的电子晶体学研究

(Y0.6Ca0.4)(SrBa)(Cu0.5B0.5)Cu2O7-δ晶体是在YBa2Cu3O7-δ超导材料中用Ca、Sr、B原子分别部分取代Y、Ba、Cu.实验表明不同量B的掺入使晶体失去超导性质,而同时再掺入Ba和Ca则又恢复超导电性[1].对其晶体结构的研究可望有助于解释这些现象.本文用高分辨电子显微学与电子衍射相结合的电子晶体学图像处理方法[2]研究了该晶体的结构.目的是先通过对高分辨电子显微镜作解卷处理,测定出低分辨率的晶体结构,然后从解卷像出发,结合电子衍射数据进行相位外推,得到能分辨出所有原子的晶体结构像.     

电子全息在自旋电子学及半导体多量子阱材料研究中的应用

随着现代信息科学技术的发展，自旋阀、磁隧道结等自旋电子学材料及半导体量子阱等光电材料日益受到人们的关注。由于电子显微学方法在衍射、成像及谱学方面具备综合优势，近来已被广泛用于自旋电子学和量子阱光电材料研究领域，以揭示其显微结构和优异物理性能之间的内在联系。其中，普通的电子显微学方法，如透射电子显微术，特别是高分辨电子显微学等是研究这类低维超薄膜晶体结构及其界面关系的有力工具。     

GaN缺陷晶体高分辨电子显微像的解卷处理

拍摄高分辨电子显微像时未必总靠近Scherzer聚焦条件，且晶体有一定厚度，致使像未必反映晶体结构。对高分辨像进行解卷处理是校正像中畸变的晶体结构信息并提高图像分辨率的有效方法。本文用高分辨像图像解卷处理方法研究GaN材料中缺陷核心的原子配置。     

高分辨电子显微像的解卷处理程序:DEC

高分辨电子显微像因离焦量和晶体厚度等因素的影响，未必能正确反映晶体结构。为此，李方华等建立并发展了高分辨像的解卷处理技术，将单张高分辨像恢复为结构像，并提高像的分辨率。DEC是为高分辨像解卷处理编写的配套计算机程序，将此程序应用于Si0.75Ge0.24晶体中缺陷的实验高分辨像，     

晶体电子显微学与诺贝尔奖

瑞典皇家科学院在1982年10月18日的公告中宣布,当年的诺贝尔化学奖颁发给英国医学研究委员会分子生物实验室的克卢格(A.Klug)博士,以表彰他在发展晶体电子显微学(Crystallographic Electron Microscopy)及核酸—蛋白质复合体的晶体结构方面所做出的卓越贡献。这是主要从事电子显微学的科研工作者第一次获得这种国际上威望最高的自然科学奖,又发生在人们热烈庆祝电子显微镜问世五十周年之际,这对所有从事电子显微学的科研工作者都是很大的鼓舞。     

借助高分辨电子显微像校正电子衍射强度的动力学效应

针对高分辨电子显微学和电子衍射相结合测定晶体结构的图像处理技术，提出了一种借助高分辨电子显微像来校正低散射角电子衍射强度动力学效应的新方法，将此法试用于Ｂｉ２（Ｓｒ０．９Ｌａ０．１）２ＣｏＯｙ晶体结构分析，结果说明此法有效。     

固体科学中的电子显微学

电子显微镜自1932年问世以来,经过半个世纪的发展,不但作为显微镜主要指标的分辨率已由开始时的一百埃提高到2—3埃,可以直接分辨原子,并且还能进行毫微米(10埃)尺度的晶体结构及化学组成的分析,成为全面评价固体微观特征的综合性仪器。电子显微镜在固体科学中的应用经历了三个高潮:首先是50～60年代的薄晶体中位错等晶体缺陷的衍衬象的观察;其次是70年代的极薄晶体的高分辨结构象及原子象的观察;还有就是近几年来兴起的分析电子显微学,对几十埃区域的固体,用X射线能谱及电子能量损失谱进行成分分析以及用微束电子衍射进行结构分析。这些成就无疑地将推动包括固体物理、固体化学、固体电子学、材料科学、地质矿物、晶体学等学科在内的固体科学的发展。     

电子显微镜的现状与展望

本文扼要介绍了电子显微镜的现状与展望，透射电子显微镜方面主要有：高分辨电子显微学及原子像的观察，像差校正电子显微镜，原子尺度电子全息学，表面的高分辨电子显微正面成像，超高压电子显微镜，中等电压电镜，１２０ｋＶ，１００ｋＶ分析电镜，场发射枪扫描透射电镜及能量选择电镜等，透射电镜将又一次面临新的重大突破，扫描电子显微镜方面主要有：分析扫描电镜和Ｘ射线能谱仪，Ｘ射线波谱仪和电子探针仪，场发射枪扫描电镜和     

一种用来精确测定材料价电子分布和界面点阵位移的电子衍射技术

作者开发了一种新的电子衍射技术来测量大单胞复杂晶体的电荷密度.该技术是在透射电子显微镜中把电子束聚焦在样品的上方从而在很多Bragg衍射盘中得到阴影像(简称为PARODI).对于楔型晶体,该技术提供了可同时记录许多衍射的厚度条纹的方法,它确保了所有衍射盘中的厚度变化和入射方向等实验条件是相同的.PARODI技术还被进一步扩展到使用相干光源这一新领域并用来精确测定晶体中缺陷的位移矢量.本文用该技术研究了Bi-2212高温超导体中的层错和扭转晶界并观察到了由面缺陷引起的相干条纹.通过使用相干PARODI技术,测量的Bi-2212中面缺陷的位移矢量的精度达到了1皮米(10-12 m),这是目前在测量缺陷位移方面达到的最高精度,比以前的技术提高了将近一个数量级.     

B5S4规则混层矿物新多型的高分辨电镜研究

利用高分辨电子显微技术（ＨＲＥＭ）研究了钙稀土氟碳酸盐矿物晶体结构中的混层现象，在ＢｍＳｎ型规则混层矿物中发现了Ｂ５Ｓ４－３Ｒ和６Ｒ两种新多型，确定了它们的晶体结构类型，晶胞参数等，揭示出Ｂ５Ｓ４规则混层矿物不同多型体的超微结构特征，讨论了Ｂ５Ｓ４－６Ｒ多型晶体结构沿Ｃ方向的无序夹层和堆垛层错等晶体缺陷现象。     

顺电相KTN中反射型全息相位栅的衍射效率分析

在顺电相光折变晶体中存储全息相位光栅是研制新型电控全息光开关的有效途径。为了提高光栅的衍射效率,将Kogelnik耦合波理论与Kukhtarev方程相结合,得出了顺电相钽铌酸钾晶体中反射型相位栅衍射效率的解析式,对影响光栅衍射效率的各因素进行了计算分析。结果表明,使写入光的入射角远离45°、增加晶体厚度和增大外加电场等措施都可以使反射型全息相位栅的衍射效率提高。45°入射角附近出现较宽的低衍射区。衍射效率对入射角、晶体厚度以及外加电场的变化敏感,其中任一个参量的较小改变都可以引起衍射效率的较大变化。晶体的吸收对衍射效率的影响可以忽略。分析结果有助于在实践中调整参量以获得较高的读出光衍射效率。     

A SAED and HREM study of structural defects in brownmillerite,LaBa(x)Sr(1-x)CuGaOy related oxides

The synthesis and microstructural characterization, by means of selected area electron diffraction (SAED) and high resolution electron microscopy (HREM), of the solid solution LaBa(x)Sr(1-x)CuGaO5 (0.1 < or = 5 x < or = 0.9) is reported. Although an average brownmillerite Ima2 structure is proposed for the whole compositional range, SAED and HREM clearly show that structural defects appear as barium content increases.     

ScAlN缓冲层厚度对Si(100)衬底上GaN外延层的影响

采用脉冲直流磁控溅射方法在Si(100)衬底上制备了ScAlN薄膜。以溅射的ScAlN作为缓冲层,在Si(100)衬底上用金属有机化学气相沉积(MOCVD)技术外延了GaN薄膜。使用高分辨X射线衍射、原子力显微镜和拉曼光谱研究了ScAlN缓冲层的厚度对ScAlN缓冲层和GaN外延层的影响。研究结果表明,ScAlN缓冲层的厚度是影响GaN薄膜晶体质量的重要因素。随着ScAlN厚度的增加,ScAlN的(002)面X射线衍射摇摆曲线半高宽持续减小,GaN的(002)面X射线衍射摇摆曲线半高宽先减小后增大。当ScAlN缓冲层厚度为500nm时,得到的GaN晶体质量最好,其中GaN(002)面的X射线衍射摇摆曲线半高宽为0.38°,由拉曼光谱计算得到的张应力为398.38MPa。     

超晶格插入层对Si基上GaN薄膜位错密度的影响

为了降低MOCVD外延生长Si基GaN的缺陷密度,尝试引入超品格插入层.界面突变的超晶格插入层能有效地阻挡由缓冲层延伸出来的位错.即使超晶格本身也产生位错,但位错的产生率比阻挡率低,所以超晶格总体起阻挡作用,可以减少后续生长的 HT-GaN(高温氮化镓)的位错密度.研究了超晶格厚度对 HT-GaN 的位错密度的影响.比较了超晶格厚度不同的3个样品,并采用高分辨双晶X射线衍射(DCXRD)对CaN进行结晶质量的分析,分别用 H3PO4 H2SO4 混合溶液和熔融 KOH 对样品进行腐蚀并用扫描电子显微镜(SEM)对腐蚀的样品进行观察.用 H3PO4 H2SO4 腐蚀过的样品比用KOH 腐蚀过的样品的位错密度大,进一步验证了之前有报道过的 H3PO4 H2SO4 溶液同时腐蚀螺位错和混合位错而 KOH只腐蚀螺位错.分析结果表明.引入适当厚度的超晶格插入层,可以有效地降低后续生长的 GaN 的位错密度.     

沟道应力对GaAs PHEMT材料电性能的影响

设计并用分子束外延(MBE)法制备了不同沟道结构的GaAs PHEMT材料,采用高分辨率X射线双晶衍射仪(DCXRD)、应力测试仪和霍尔测试仪对样品的结晶质量、薄层组分和厚度偏差、应力以及电子迁移率进行了分析表征。探讨了外延片应力与沟道结构的相关性,研究了沟道失配应力对电性能的影响机理。建立了GaAs PHEMT材料热应力引起电子传输特性退化的试验方法,进行了高温和低温存储后材料电性能的演化行为测试,并归纳了热应力引起材料电特性退化的实验结果。结果表明GaAs PHEMT材料经高、低温存储并恢复室温后仍能保持原有电性能,沟道应力对材料电性能的影响主要表现为失配应力。     

RLH/VLP-CVD低温赝同质外延硅膜微结构(英文)

The low-temperature processes for fabricating integrated circuits has become essential to the continuous development of smaller, faster solid-state devices and circuits. We have developed a new method, Rapid Lamp Heating/Very Low Pressure-Chemical Vapor Deposition for low-temperature silicon epitaxy. In this paper we study the microstructure of low-temperature(650-800℃) pseudo-homoepitaxial thin silicon films grown by RLH/VLP-CVD using HREM, TEM, SEM, X-ray diffraction technique and Raman spectroscopy. The results indicate that the epilayer is a high quality single crystal layer with a smooth and continuous interface.     

半导体异质结构材料的X射线晶体衍射测试分析

本文介绍Ｘ射线晶体衍射的测试原理，讨论了半导体薄片异质结构材料Ｘ射线晶体衍射测量中正、负失配，晶片微弯曲，摇摆曲线的对称性，复杂曲线的分解、干涉带等问题。指出了晶体衍射测试结果对ＭＯＣＶＤ、ＬＰＥ工艺调整的重要性。     

Improving Spatial Resolution of Real-Time Terahertz Near-Field Microscope

Terahertz (THz) wave imaging for biomaterial samples such as cells requires real-time acquisition and high spatial resolution beyond the diffraction limit. The existing THz near-field microscopes are based on raster-scanning techniques, and are therefore not able to image and trace morphological changes in a large area. With the recent advances in high-power THz sources, we demonstrated how to achieve high spatial resolution over a large size using a conventional charge-coupled-device (CCD) camera with the electro?Coptic (EO) sampling technique. In this paper, we determine a limiting factor that restricts spatial resolution in our near-field microscope. By calculating the imaging performance of the probe beam together with THz wave diffraction, we show that the most relevant factor is the diffraction inside the EO crystal. Near-field imaging of metal patterns using EO crystals with different thicknesses supports this calculation. A thin EO crystal is essential for achieving THz images with high spatial resolution.     

GSP 插入LCOS 的可行性探讨

硅基液晶(LCOS)是最适合用于全息视频显示的空间光调制器之一,但是受限于小衍射角和低分辨率的特性,当前市场上的LCOS并不完全适用。近年来出现的超常表面(例如,间隙表面等离子体激元)具有独特的特性,提供了一种新的对光传播进行控制的方法。文中采用数值方法研究了在LCOS中插入超常表面结构,旨在解决小衍射角和低分辨率的问题。为了实用化,使用铝作为金属层、三氧化二铝层作为电介质层,生成GSP结构。首先,研究了铝在可见光频率的光学特性以及相应的法布里珀罗共振子模型。然后将初始GSP结构插入到LCOS中,得到液晶中的电场分布,进一步观察液晶中指向矢分布的变化。数值模拟的结果表明,所提出的结构对远场衍射光具有一定的影响,并且全息显示的视场角也发生一些改变。因此,这里提出的在LCOS装置中插入GSP的方案在技术上是可行的。