Sr/Si(100)表面TiSi2纳米岛的扫描隧道显微镜研究

为了解半导体衬底与氧化物之间存在的相互作用,以及量子尺寸效应对不同再构体的影响,制备了1—2个原子层厚的TiSi₂/Si(100)纳米岛,并使用扫描隧道显微镜(STM)表征手段详细地研究了TiSi₂ /Si(100)纳米岛的电子和几何特性. 结果发现:这些纳米岛表面显示出明显的金属性;其空态STM图像具有典型的偏压依赖性:在高偏压下STM 图像由三聚物形成的单胞构成,并在低偏压下STM 图像显示为密堆积的图案,这些不同的图案反映出不同能量位的态密度有明显差异. 关键词： 2纳米岛')" href="#">TiSi₂纳米岛 Sr/Si(100)表面 扫描隧道显微镜     

离子注入的铝在Si(100)表面的偏析及其引起的纳米团簇和合金晶粒形成现象的实验研究

通过高温退火注入了铝的Si(100)样品,探讨偏析出来的铝在硅表面的热力学行为.由900℃的退火实验发现,偏析出来的铝原子一方面形成Si(100)基底的外延铝膜和铝岛,另一方面与硅原子结合形成尺度约为2—3nm的铝硅团簇.而1200℃的退火实验显示,铝和硅的快速冷凝形成了立方晶系的Al₄Si合金晶粒、尺度约为20—30nm.细小的铝硅团簇在结构上独立于样品基底并且趋于聚集成团,很可能是在高温退火和快速降温过程中形成铝硅合金晶粒的前驱. 关键词： 硅表面 铝掺杂 团簇 4Si')" href="#">Al₄Si     

Sr/Si界面沉积SrTiO3初始生长阶段的扫描遂道显微术研究

本文工作利用脉冲激光沉积术(PLD)和超高真空扫描隧道显微术(UHV-STM),研究了在Sr/Si(001)-(2×1)衬底表面上真空室温沉积几个单层SrTiO₃薄膜的初始生长过程.经660 ℃退火处理后,Sr/Si衬底表面上形成了纳米岛状结构.经分析,这些纳米小岛为C49-TiSi₂和 C54-TiSi₂.实验结果表明,在没有氧气的情况下退火,Sr/Si界面无法有效阻止SrTiO₃薄膜与Si衬底之间的相互作用. 关键词： 脉冲激光沉积术(PLD) 扫描隧道显微镜(STM) 3')" href="#">SrTiO₃ 2')" href="#">C54-TiSi₂     

Si(111)表面在NH3气氛下形成Si3N4薄膜的STM研究

利用扫描隧道显微镜(STM)对Si(111)在氨气气氛下进行氮化所获得的氮化硅薄膜形貌和表面结构进行了系统分析,结果表明在1075—1275K的温度下对Si(111)进行氮化可以获得较平整的晶态βSi3N4薄膜,并在氮化膜表面观察到了Si3N4(0001)表面的(4×4)再构. 关键词：     

Si(111)-(7×7)表面上Ge量子点的自组织生长

用扫描隧道显微镜研究了Si(111)(7×7)表面上Ge量子点的自组织生长.室温下用固相外延法在硅基底上沉积亚单层的Ge,然后在适当的温度下退火可以聚集形成有序的Ge量子点.由于Ge在Si(111)(7×7)表面选择性的吸附而形成有序的Ge量子点. 关键词： 锗 硅 扫描隧道显微镜 自组织生长     

He注入单晶Si表面形貌的变化研究

沿Si的（100）面注入He离子, 能量为30 keV、 剂量为5×1016 ions/cm2。 注入后样品切成几块, 在真空炉中分别做退火处理, 退火温度从600 ℃到1 000 ℃, 退火时间均为30 min。 利用原子力显微镜研究了各个样品表面形貌的演化。 发现样品表面形貌与退火温度相关联。 假设在气泡中He原子与空位的比值很高, 导致样品内部存在高压的He泡, 从而使样品表面形貌发生变化。 探讨了在Si中He泡随退火温度的演化和He原子在材料中的释放机制及其对表面的影响。     

Si(113)表面原子结构的低能电子衍射研究

利用低能电子衍射(LEED)研究了离子轰击加退火处理的和淀积外延的两种Si(113)表面的原子结构。发现对于经750—800℃退火后的两种Si(113)表面,当其温度高于600℃时存在1×1非再构表面相。随着样品温度缓慢地冷却至室温,Si(113)-1×1表面经过3×1(约600—400℃)最后转变为3×2再构。当退火温度为600℃时,则只出现3×1再构,室温下的3×2和3×1表面都是很稳定的。讨论了表面杂质对Si(113)表面原子结构的影响。在衬底温度为580℃的Si(113)表面上进行淀积生长,当外延 关键词：     

Si-W/Si/SiO2/Si(100)的横截面电子显微镜研究

本文用横截面电子显微镜法分析了Si-W/Si/SiO₂/Si(100)在440—1000℃退火后的晶化过程,以及各个界面的变化情况.发现Si-W合金膜中,WSi₂并未优先在表面、界面处形成晶核.当退火温度不高于700℃时,反应在合金膜内发生,表面、界面起伏和缓.退火温度高达800—1000℃时,界面、表面出现原子扩散,造成剧烈的界面起伏;表面则出现小的热沟槽,Si/SiO₂界面也出现高分辨电子显微镜才能观察到的起伏.表面、界面的原子迁移的动力来源于晶界与表面、界面张力.由于SiO₂中Si—O键很稳定,不易发生Si和O在界面处的互扩散,所以Si/SiO₂界面起伏很小. 关键词：     

C60分子在Si（111）-7×7表面分子束外延生长的STM研究

在超高真空中采用分子束外延(molecular beam epitaxial)技术进行C₆₀分子在硅（111）-7×7表面的生长,并利用扫描隧道显微镜进行原位研究.室温下,相对于无层错半胞（unfaulted half unit cell）,C₆₀更易于吸附在有层错半胞（faulted half unit cell）.表面台阶处的电子悬挂键密度最高,通过控制温度和时间进行退火处理后,C₆₀分子会向着台阶的方向扩散并聚集.测量分子在不同吸附位 关键词： 60分子')" href="#">C₆₀分子 分子束外延 Si(111)-7×7 超高真空扫描隧道显微镜     

用低能电子衍射研究氢在Si(100)表面吸附引起的相变

描述了用低能电子衍射(LEED)研究不同温度下在Si(100)-c(8×8)表面吸氢引起的一系列相变过程。实验发现:在液氮温度下,在Si(100)-c(8×8)表面连续吸氢将引起表面经Si(100)-(4×1)-H向(2×1)-H最终向(1×1)-H转变;而在从700℃到室温间的不同温度下饱和吸氢,实验中观察到:Si(100)-c(8×8)表面将先转变至Si(100)-c(4×4)-H,然后至(2×1)-最终至(1×1)-H。     

用硅离子注入方法制备的纳米硅的拉曼散射研究

在直角散射配置下测量了纳米硅样品的拉曼散射谱及其退火温度的关系。结果表明,在８００℃以下退火的样品只观察到单晶硅衬底的光学声子模,在９００℃以上退火,才观察到纳米硅的特征拉曼散射峰。在１２００℃下退火后,纳米硅的特征拉曼散射峰消失,观察到类似于非晶硅的光学声子特征峰,可能表示纳米硅不能承受这样的高温热退火。这些结果进一步证实了光致发光谱的结果。     

硅(001)图形衬底上锗硅纳米线的定位生长

纳米线的定位生长是实现纳米线量子器件寻址和集成的前提.结合自上而下的纳米加工和自下而上的自组装技术,通过分子束外延生长方法,在具有周期性凹槽结构的硅(001)图形衬底上首先低温生长硅锗薄膜然后升温退火,实现了有序锗硅纳米线在凹槽中的定位生长,锗硅纳米线的表面晶面为(105)晶面.详细研究了退火温度、硅锗的比例及图形周期对纳米线形成与否,以及纳米线尺寸的影响.     

Effects of rapid thermal annealing on crystallinity and Sn surface segregation of Ge_(1-x)Sn_x films on Si(100) and Si(111)

Germanium-tin films with rather high Sn content(28.04% and 29.61%) are deposited directly on Si(100) and Si(111)substrates by magnetron sputtering. The mechanism of the effect of rapid thermal annealing on the Sn surface segregation of Ge_(1-x)Sn_x films is investigated by x-ray photoelectron spectroscopy(XPS) and atomic force microscopy(AFM). The x-ray diffraction(XRD) is also performed to determine the crystallinities of the Ge_(1-x)Sn_x films. The experimental results indicate that root mean square(RMS) values of the annealed samples are comparatively small and have no noticeable changes for the as-grown sample when annealing temperature is below 400℃. The diameter of the Sn three-dimensional(3 D) island becomes larger than that of an as-grown sample when the annealing temperature is 700℃. In addition, the Sn surface composition decreases when annealing temperature ranges from 400℃ to 700℃. However, Sn bulk compositions in samples A and B are kept almost unchanged when the annealing temperature is below 600℃. The present investigation demonstrates that the crystallinity of Ge_(1-x)Sn_x/Si(111) has no obvious advantage over that of Ge_(1-x)Sn_x/Si(100) and the selection of Si(111) substrate is an effective method to improve the surface morphologies of Ge_(1-x)Sn_x films. We also find that more severe Sn surface segregation occurs in the Ge_(1-x)Sn_x/Si(111) sample during annealing than in the Ge_(1-x)Sn_x/Si(100) sample.     

SiO2/Si衬底上石墨烯的制备与结构表征

在分子束外延(MBE)设备中,利用直接沉积C原子的方法在覆盖有SiO₂的Si衬底(SiO₂/Si)上生长石墨烯,并通过Raman光谱和近边X射线吸收精细结构谱等实验技术对不同衬底温度(500℃,600℃,700℃,900℃,1100℃,1200℃)生长的薄膜进行结构表征.实验结果表明,在衬底温度较低时生长的薄膜是无定形碳,在衬底温度高于700℃时薄膜具有石墨烯的特征,而且石墨烯的结晶质量随着衬底温度的升高而改善,但过高的衬底温度会使石墨烯质量降低.衬底温度为1100℃时结晶质量最好.衬底温度较低时C原子活性较低,难以形成有序的C-sp²六方环.而衬底温度过高时(1200℃),衬底表面部分SiO₂分解,C原子与表面的Si原子或者O原子结合而阻止石墨烯的形成,并产生表面缺陷导致石墨烯结晶变差.     

Si(001)表面稀土金属硅化物纳米结构

稀土金属元素的硅化物在n型硅衬底上具有高电导率和低肖特基势垒的特点，在大规模集成的微电子器件领域具有很好的应用价值．文章系统介绍了在Si（001）表面自组装生长的稀土金属硅化物纳米结构的研究进展，较全面地讨论了退火温度、退火时间以及稀土金属表面覆盖度等生长条件对纳米结构生长的影响作用，并在此基础上分析了纳米线、纳米岛的晶化结构，衬底对纳米结构生长的影响，以及纳米结构的演化过程．搞清楚这些内在的生长机理，有助于人们今后实现可严格控制稀土金属硅化物纳米结构的形貌尺寸和分布的自组装生长．此外，文章还介绍了目前人们对稀土金属硅化物纳米线电学性质的研究进展．     

高温退火处理下SiNx薄膜组成及键合结构变化

采用等离子增强化学气相沉积法, 以氨气和硅烷为反应气体, p型单晶硅为衬底, 低温下(200 ℃)制备了非化学计量比氮化硅(SiN_x)薄膜. 在N₂氛围中, 于500–1100 ℃范围内对薄膜进行热退火处理. 室温下分别使用Fourier变换红外吸收(FTIR)光谱技术和X射线光电子能谱(XPS)技术测量未退火以及退火处理后SiN_x薄膜的Si–N, Si–H, N–H键键合结构和Si 2p, N 1s电子结合能以及薄膜内N和Si原子含量比值R的变化. 详细讨论了不同温度退火处理下SiN_x薄膜的FTIR和XPS光谱演化同薄膜内Si, N, H原子间键合方式变化之间的关系. 通过分析FTIR和XPS光谱发现退火温度低于800 ℃时, SiN_x薄膜内Si–H和N–H键断裂后主要形成Si–N键; 当退火温度高于800 ℃时薄膜内Si–H和N–H键断裂利于N元素逸出和Si纳米粒子的形成; 当退火温度达到1100 ℃时N₂与SiN_x薄膜产生化学反应导致薄膜内N和Si原子含量比值R增加. 这些结果有助于控制高温下SiN_x薄膜可能产生的化学反应和优化SiN_x薄膜内的Si纳米粒子制备参数. 关键词： x薄膜')" href="#">SiN_x薄膜 Fourier变换红外吸收光谱 X射线光电子能谱 键合结构     

锰的硅化物薄膜在Si(100)-2×1表面生长的STM研究

锰的硅化物在微电子器件、自旋电子学器件等领域具有良好的应用前景, 了解锰的硅化物薄膜在硅表面的生长规律是其走向实际应用的关键步骤之一. 本文采用分子束外延方法在Si(100)-2× 1表面沉积了约4个原子层的锰薄膜, 并利用超高真空扫描隧道显微镜研究了该薄膜与硅衬底之间在250-750℃范围内的固相反应情况. 室温下沉积在硅衬底表面的锰原子与衬底不发生反应, 薄膜由无序的锰团簇构成; 当退火温度高于290℃时, 锰原子与衬底开始发生反应, 生成外形不规则的枝晶状锰硅化物和富锰的三维小岛; 325℃时, 衬底上开始形成平板状的MnSi小岛; 525℃时, 枝晶状锰硅化物完全消失, 出现平板状的MnSi_1.7大岛; 高于600℃时, 富锰的三维小岛和平板状的MnSi小岛全部消失, 仅剩下平板状的MnSi_1.7大岛. 这些结果说明退火温度决定了薄膜的形态和结构. 在大约600℃退火时岛的尺寸随着退火时间的延长而逐渐增大, 表明岛的生长遵从扩散限制的Ostwald熟化机理.