钆镓石榴石单晶中的缺陷

一、引 言 做磁泡材料基片用的钆镓石榴石单晶(即Gd3Ga5O12,简写为GGG),要求有很高的完整性.GGG晶体中的缺陷,特别是露在晶片表面的缺陷,会影响外延磁性膜的质量.在外延膜中形成钉扎,阻碍磁泡运动.GGG晶体中发现的主要缺陷有包裹物、核心、生长条纹和位错.为了得到完整性好的晶体,观察和研究这些缺陷。找出消除这些缺陷的规律,就显得十分必要了. 二、实验方法 在需要检查的晶体部位。切取1.8—2.0mm厚的薄片,经研磨、抛光和超声清洗三道工序后,样品厚度约为1.2mm.这种抛光的片子就可在偏光显微镜下观察包裹物和核心两种缺陷.若要观察位…     

新型磁性二维材料Fe_3GeTe_2及其室温磁性调控

<正>现代微电子器件的发展,很大程度上依赖于工艺与材料的突破,其中特别是对磁性薄膜材料的基础研究,已经使自旋电子学领域有了革命性的进展。为了获得具有广泛应用前景且更高性能的电子学器件,对于新型的磁性薄膜材料的研究是非常重要的课题。传统的磁性薄膜材料[1,2]可通过分子束外延法制备,它们的磁性往往受限于特定的生长衬底,均匀的大面积薄膜的生长也极具挑战性。而随着石墨烯的发现,范德瓦尔斯晶体为我们提供了新     

晶格失配应力对单晶(BiTm)_3(GaFe)_5O_(12)膜磁畴结构的影响

利用液相外延工艺在钆镓石榴石衬底上制得了单晶(BiTm)_3(GaFe)_5O_(12)膜,研究了晶格失配应力对其磁畴结构的影响.研究发现,生长速率越快,膜的晶格常数越大;晶格失配应力可以在一定范围内调整膜的垂直各向异性;随着晶格失配应力由较大张应力逐渐转变为较大压应力,磁畴形状先由磁泡畴转变成迷宫畴,然后转变为过渡态部分弯曲的条状畴,最终转变为整齐排列的条状畴;失配应力同时对畴宽也有影响,膜受到的失配应力越大,畴宽越大.这一实验研究对基于控制晶格失配应力来调控单晶膜的各向异性和磁畴结构有指导意义.     

外延单晶薄膜的制备

一、引言由于外延单晶薄膜制备的成功,给器件制造提供了新的有用工艺技术。近年来用这一技术已制造出一些电子器件,他们具有独特的优越性能,例如饱和压降小,开关时间短等。这是外延生长单晶对器件的促进。但是由于器件的需要,对外延生长单晶薄膜又提出新的要求,例如不在锗上外延锗、硅上外延硅,而是在GaAs上外延锗,制成异质结,这样也促进了外延更广     

过渡金属硫族化合物柔性基底体系的模型与应用

柔性基底体系是晶体外延生长领域于20世纪90年代提出的概念.其核心思想是利用超薄的基底,使其在外延生长时能同时与外延晶膜发生应变,以抵消二者之间的晶格失配,从而减少外延晶膜中的位错,提高晶膜的质量.但是人工制备性能优良的超薄基底往往需要较为复杂的工艺.另一方面,过渡金属硫族化合物由于其层状结构特性和层间较弱的范德瓦耳斯相互作用,是天然的柔性基底.本文介绍近几年来新发展的过渡金属硫族化合物柔性基底体系的模型及应用.以Au-MoS₂作为柔性基底外延生长的原型,结合密度泛函理论、线性弹性理论以及位错理论构建模型,并根据计算结果解释了早先利用透射电子显微镜观测到的Au薄膜在MoS₂上外延生长的相关实验现象.此外,本文还介绍了受到该理论模型启发的相关实验工作,特别是利用Au薄膜分离大面积、单层、高质量MoS₂的技术.最后,讨论了在该领域内值得关注和进一步探索的理论问题.     

硅基GaN微腔制作及其激射特性(特邀)

提出了一种新的Si衬底上GaN微盘谐振腔的制备方式,避免了传统Si基GaN器件中晶体质量较差以及外延层较厚对器件性能的影响.本工作中GaN的外延生长使用蓝宝石衬底,随后将外延层转移至硅衬底上进行微盘谐振腔的制备.外延生长时靠近衬底侧的GaN富缺陷层可使用减薄抛光的方式去除,并且通过简单湿法刻蚀二氧化硅牺牲层即可实现Ga...     

分子束外延的新进展

一、引 言 用分子束生长单晶薄膜是1958年Günther提出来的想法.1968年Davey和Pankey利用Günther提出的方法第一次在GaAs和Ce单晶上外延生长了薄膜,同年Arthur也长出了CaAs薄膜,并初步研究了生长机理,以后又经过卓以和、江崎和张立纲等人的努力,特别是卓以和与他的贝尔实验室同事们在微波器件和光电器件方面卓有成效的工作,才使得分子束外延技术显示出它的生命力,达到今天这样高的水平.近年把调制掺杂技术用到分子束外延上,更增加了分子束外延的活力.现在已经看得很清楚,在微波、高速逻辑电路,在超大规模集成电路和光通讯等领域以及表…     

金属有机物化学气相沉积同质外延GaN薄膜表面形貌的改善

为了获得高质量的GaN薄膜材料,研究了金属有机物气相沉积系统中GaN插入层对GaN衬底同质外延层表面宏观缺陷和晶体质量的影响.研究发现,插入层生长温度是影响GaN同质外延膜表面形貌和晶体质量的关键因素.由于生长模式与插入层生长温度相关,随着插入层生长温度的降低,外延膜生长模式由准台阶流模式转变为层状模式,GaN同质外延膜表面丘壑状宏观缺陷逐渐减少,但微观位错密度逐渐增大.通过对插入层温度和厚度的优化,进一步调控外延层的生长模式,最终有效降低了外延层表面的宏观缺陷,获得了表面原子级光滑平整、位错密度极低的GaN同质外延膜,其X射线衍射摇摆曲线(002),(102)晶面半峰宽分别为125arcsec和85arcsec,表面粗糙度均方根大小为0.23nm.     

一次脉冲偏磁场作用下硬磁泡的形成

实验研究了一次脉冲偏场作用下外延石榴石膜硬磁泡的形成规律。通过实验和计算,证明了硬泡畴壁中同号的VBL一般地说并非一个脉冲产生一对。通过双重曝光照相法揭示出软畴段的硬化与畴段运动形式的关系,发现了最适于硬泡形成的两种运动形式,并阐明了“软硬磁泡形成的分界场”H_[b]的物理意义。 关键词：     

磁泡材料的磁滞迴线和泡阵磁畴的剩磁

本文采用一种用光电倍增管作为检测装置的技术,可以自动绘出透明磁性介质的磁滞迴线,测得了不同磁泡外延膜样品,在不同磁畴形状等条件下的磁迴线;解释了曲线的特点,并从实验上证实,具有泡阵磁畴的磁泡膜是处于一种特殊的剩磁状态。 关键词：     

石榴石磁泡薄膜各向异性常数K_u和K_l的转矩法测量

本文详细研究了GGG(Gd_3Ga_5O_(12))单晶基片的磁转矩与其几何参量及有关物理参量的关系,提出了由转矩曲线测量石榴石磁泡薄膜单轴各向异性常数K_u和立方磁晶各向异性常数K_l过程中扣除基片影响的一种方法。在此基础上利用二元回归法由实测的转矩曲线求出K_u和K_l,以及K_u和K_l的温度关系曲线。     

铬、钕双掺钆镓石榴石(Cr4+,Nd3+):Gd3 Ga5 O12激光晶体光学性能的研究

用提拉法生长了掺铬、钕的钆镓石榴石(Cr^4 ,Nd^3 ：GGG)自调Q激光品体。报道了室温下的吸收光谱和荧光光谱特性。分析了Cr离子浓度对光谱性质的影响。比较了Cr^4 ：GGG,Nd^3 ：GGG和(Cr^4 ,Nd^3 )：GGG晶体吸收光谱的关系。测量了(Cr^4 ,Nd^3 )：GGG晶体和Nd^3 ：GGG晶体的荧光寿命,它们分别是33μs和250μs。实验表明,(Cr^4 ,Nd^3 )：GGG晶体是一种非常有潜力的自调Q激光晶体,可以实现大功率激光器的小型化和全固态化。     

磁泡石榴石外延膜磁参数漂移的起因和抑制方法

本文研究了磁泡石榴石外延膜磁参数漂移的起因和抑制方法。我们认为石榴石外延膜磁参数漂移的主要起因是过饱和熔体的非自发成核和长大,并利用熔体营养料的有效浓度R_eff=R₄-R_n-R_e予以解释。外延过程熔体营养料浓度的消耗是R_n+R_e,而且R_n比R_e对石榴石外延膜磁参数的影响大得多。在回温控制过程中R_n=0,其熔体是相对稳定的。衬底的搅拌可加速熔体的非自发成核和长大。 关键词：     

温度对普通硬磁泡的影响

实验研究了温度对外延石榴石磁泡薄膜中硬磁泡及其相应硬条畴的影响。发现了一个与材料参量有关的临界温度T₀当试验温度T0时,硬条畴畴壁中的VBL链在升降温后不变;而当T>T₀时,VBL链消失,所有硬磁泡都软化为正常磁泡。当畴壁中的VBL处于压缩态时,较硬的硬磁泡在较低的温度下软化。软化时,VBL消失的方式是整个VBL链的解体。 关键词：     

铬、钕双掺钆镓石榴石(Cr~(4+),Nd~(3+))∶Gd_3Ga_5O_(12)激光晶体光学性能的研究

用提拉法生长了掺铬、钕的钆镓石榴石(Cr4+,Nd3+∶GGG)自调Q激光晶体。报道了室温下的吸收光谱和荧光光谱特性。分析了Cr离子浓度对光谱性质的影响。比较了Cr4+∶GGG,Nd3+∶GGG和(Cr4+,Nd3+)∶GGG晶体吸收光谱的关系。测量了(Cr4+,Nd3+)∶GGG晶体和Nd3+∶GGG晶体的荧光寿命,它们分别是33μs和250μs。实验表明,(Cr4+,Nd3+)∶GGG晶体是一种非常有潜力的自调Q激光晶体,可以实现大功率激光器的小型化和全固态化。     

磁控反应溅射AlN缓冲层对GaN基LED器件性能的影响

以直流磁控反应溅射法(RMS)在图形化蓝宝石衬底上制备的AlN薄膜作为缓冲层,采用金属有机化学气相沉积法(MOCVD)外延生长了GaN基LED。与MOCVD生长的低温GaN缓冲层相比,RMS制备的AlN缓冲层具有表面更平整、颗粒更小的形核岛,有利于促进GaN外延的横向生长,减少了形核岛合并时的界面数量和高度差异,降低了缺陷和位错产生的几率。研究结果表明,溅射AlN缓冲层取代传统低温GaN缓冲层后,外延生长的GaN材料具有更高的晶体质量,LED器件在亮度、漏电和抗静电能力等光电特性上均有明显提升。     

SiC晶体缺陷的阴极荧光无损表征研究

由于在研究SiC晶体缺陷对器件性能的影响的过程中,表征材料缺陷的常用的方法是破坏性的,因此寻找一种无损的测试方法对缺陷进行有效的表征显得尤为重要。基于阴极荧光(CL)的工作原理对4H-SiC同质外延材料的晶体缺陷进行了无损测试研究。结果发现利用阴极荧光可以观测到晶体内部的堆垛层错、刃位错和螺位错以及基面位错,其阴极荧光图中的形貌分别为直角三角形、点状和短棒状。因此该方法成为SiC晶体缺陷的无损表征时的一种有效的测试方法。如果利用该方法对材料的衬底和外延层缺陷分别进行观测就能建立起衬底和外延层缺陷之间的某种联系,另外对器件工作前后的缺陷进行表征,建立器件工作前后缺陷之间的联系,就可以进一步地研究材料缺陷对器件性能影响的问题。     

硅片制备中的损伤问题

单晶硅是目前制造半导体器件、集成电路的最重要的基本材料.但是,利用硅单晶来制造器件,必须经过切片、磨片、抛光等多道工艺,把它加工成符合要求的单晶硅片.这些要求包括:表面高度平整光洁,几何尺寸均匀,有精确的晶向,表面无任何的微小损伤. 七十年代,硅材料方面的大量工作在于从科学上弄清材料的性能.对于材料缺陷的研究,也主要在于研究晶体生长时存在于晶体内的缺陷,即原生缺陷.随着对材料性能和器件工艺问题的深入研究,人们发现,在器件工艺过程中还会诱生大量的缺陷,即所谓二次缺陷如氧化层错、外延层错、位错等.这些缺陷的出现,一方面…     

φ140mm提拉法Nd:GGG晶体研制成功

中国科学院安徽光机所晶体材料研究室殷绍唐研究组经过数年的努力,解决了大口径Nd:GGG晶体生长中的诸多难题,在2008年底取得了重要进展,用提拉法生长出质量优良、无开裂的φ141 mmNd:GGG晶体.     

液相外延(BiTm)_3(FeGa)_5O_(12)石榴石单晶薄膜的X射线双晶衍射仪研究

本文用X射线双晶衍射仪和光学偏光显微镜对不同液相外延温度生长的(BiTm)(FeGa)_5O_(12)石榴石单晶薄膜进行了研究。发现随着生长温度的下降,薄膜的点阵常数增加,比法拉第旋转角θ_F增大。同时发现液相外延单晶石榴石薄膜是由点阵常数或取向略有差别的两层组成。当薄膜的晶格失配大于10~(-3)时薄膜将破裂。