金刚石膜压阻效应的理论研究

在Fuchs-Sondheimer薄膜理论（F-S理论）和修正的价带分裂模型的基础上,考虑晶格散射、杂质散射和表面散射,通过求解弛豫近似下的Boltzmann方程,利用并联电阻模型从理论上研究了p-型异质外延金刚石膜的压阻效应,给出了压阻效应的计算表达式. 从理论上得到了和实验一致的压阻效应的主要特性. 提出了应力作用下分裂带间距变化的模型,对大应力时饱和压阻的理论和实验误差给出了合理解释.     

纳米单晶与多晶铜薄膜力学行为的数值模拟研究

通过对不同温度下单晶薄膜的拉伸性能的分子动力学模拟，从微观角度揭示了温度效应对材料性能的影响. 结果表明温度效应对材料的变形机理影响很大.0K温度下由于缺乏热激活软化的影响, 粒子运动所受到的阻碍较大, 薄膜的强度较高, 塑性变形主要来自于粒子的短程滑移.温度升高，粒子的热运动加剧，屈服强度降低, 塑性变形将主要来自于大范围的位错长程扩展.多晶薄膜的模拟结果表明, 虽然其晶粒形状较为特殊, 但是它仍然遵循反Hall-Petch关系.在模拟过程中，侧向应力最大值比拉伸方向应力的最大值滞后出现.位错只会从晶界产生并向晶粒内部传播，晶粒间界滑移是多晶薄膜塑性变形的主要来源.     

交变电场辅助的微波CVD金刚石成核研究

报道了一种新的适用于在绝缘衬底上生长金刚石薄膜的方法,利用在直流电压上叠加交流成分,作为微波等离子体的电场偏置,成功地在SiO₂衬底上首次实现了>10⁸cm^-2的金刚石成核.实验结果表明,金刚石薄膜的成核密度与偏压中交流信号的频率和幅度以及直流信号的幅度存在密切的关系.     

气体原子对多层膜X射线反射特性的影响

多层膜中气体原子能够增加入射 X射线散射, 减低多层膜衍射反射率. 当薄膜有气体原子存在时, 通常用平均散射因子代替本体材料散射因子计算薄膜的光学常数. 这样的处理方法是非常简单的, 鉴于此, 提出了一新方法研究气体原子对薄膜X射线反射特性的影响. 理论分析表明: 气体原子对薄膜反射特性的影响与掠入射角度、波长有关. 波长越短和掠入射角度越大, 气体原子的影响就越大, 反之就越小. 实验结果证明理论分析是正确的.     

纳米GaSb-SiO2镶嵌复合薄膜的制备及光学性质

用射频磁控溅射技术制备出纳米GaSb颗粒镶嵌在SiO2介质中的复合薄膜.透射电子显微镜观察表明, 纳米GaSb颗粒均匀地镶嵌在SiO2介质中.X射线衍射显示出GaSb (111),GaSb(220) 和GaSb(311)典型的面心立方闪锌矿结构特征.复合薄膜的室温光吸收谱表明,吸收边发生了较大的蓝移,并且,蓝移量随纳米GaSb的颗粒尺寸减小而增大.复合薄膜的室温Raman光谱表明: 薄膜的Raman散射峰较块体材料的有较大的红移和宽化.用量子限域理论和张应力效应对这些现象作了解释.     

用原位光发射谱研究电子增强热丝CVD金刚石膜生长过程

利用光发射谱对电子增强热丝CVD金刚石薄膜的生长过程进行了原位检测,并实现空间分辨测量,系统地研究了衬底偏压、甲烷浓度、衬底温度等反应条件对原位光发射谱的影响,给出了有关反应基团空间分布及电子能量状态等对金刚石生长极其重要的信息,并同薄膜的生长进行了比较.结果表明甲烷浓度和衬底温度对金刚石膜生长的影响分别来自不同反应机制,提高原子氢的浓度,同时降低CH基团的浓度是生长优质金刚石膜所需的条件.     

无规分形衬底上薄膜逾渗系统的1/f噪声功率谱

发展了一种用直流参量确定金属薄膜逾渗系统1/f噪声功率谱的方法,并运用这种新方法对淀积在具有无规自相似结构的α-Al₂O₃陶瓷自然断面上的低阻非平整Pt薄膜逾渗系统的噪声功率谱进行了深入系统的研究.结果表明:和通常的平整薄膜逾渗系统相比,这种非平整系统呈现更强烈的跳跃电导效应.     

镶嵌在氧化硅薄膜中纳米硅的Raman散射研究

系统研究了a- SiO_x 的Raman散射谱及其退火行为 ,并通过退火技术使Si从SiO_x 网络中分凝出来 ,形成纳米硅和SiO₂ 的镶嵌结构 .并利用Raman散射技术研究了这种复合薄膜中纳米硅的声子态 .发现在 1 0 0～ 6 0 0cm,sup>-1的波数范围内 ,纳米硅的Raman谱可用 5条Lorentz线得到很好地拟合 ,并对这 5条线的来源作了确认 ;观测到了在 6 0 0～ 1 1 0 0cm^-1范围内纳米硅的双声子散射 .研究结果表明 ,镶嵌在SiO₂ 介质中的纳米硅具有非晶硅相和纳米硅晶相共存的特点 ,两者均对Raman散射有贡献 .不仅观测到了声子限制效应使一级光学声子频率随纳米硅晶粒尺寸减小而红移这一现象 ,而且还发现 (与体硅相比 )声子限制效应对二级Raman散射具有增强效应 ,并对二级散射模的频率也会产生影响 .     

热阴极直流放电等离子体化学气相淀积金刚石膜过程中等离子体环境的研究 *

利用光发射谱和Langmuir探针对热阴极直流放电等离子体化学气相淀积(PCVD)金刚石薄膜的等离子体环境进行了原位诊断 ,根据探针和光谱诊断结果定量地计算了在放电电流密度变化过程中基态氢原子和基态CH基团数密度的变化 ,发现基态和激发态的原子氢和CH基团的数密度均因放电密度增加而提高 .电子密度、CH发射的相对强度均随放电电流密度的增加而线性增加 ,而不同的含碳活性粒子的产生与电子温度的升高有关 .将诊断结果与金刚石的生长相联系 ,表明激发态的原子氢的产生促进了金刚石的生长 ,等离子体环境中电子温度和密度的增加对金刚石生长速率提高起着重要的作用 .     

纳米GaSb-SiO2镶嵌复合薄膜的制备及光学性质

用射频磁控溅射技术制备出纳米GaSb颗粒镶嵌在SiO₂ 介质中的复合薄膜 .透射电子显微镜观察表明 ,纳米GaSb颗粒均匀地镶嵌在SiO₂ 介质中 .X射线衍射显示出GaSb ( 1 1 1 ) ,GaSb ( 2 2 0 )和GaSb ( 31 1 )典型的面心立方闪锌矿结构特征 .复合薄膜的室温光吸收谱表明 ,吸收边发生了较大的蓝移 ,并且 ,蓝移量随纳米GaSb的颗粒尺寸减小而增大 .复合薄膜的室温Raman光谱表明 :薄膜的Raman散射峰较块体材料的有较大的红移和宽化 .用量子限域理论和张应力效应对这些现象作了解释 .     

基片上二元组份薄膜的定量分析的Monte Carlo模拟计算方法

本文用Monte Carlo方法对入射电子在薄膜中的散射和特征X射线的发射进行数学模型,提出了基片上二元组份薄膜成份的模拟计算方法,用这一方法模拟计算了若干个二元组份薄膜的成份,得到了与实验测定值相一致的模拟计算结果。     

考虑钻具接头影响的环空压耗计算

控压钻井是针对"窄安全压力窗口"现象所引起的勘探开发过程中的钻井难题所提出的,井筒压力分布的准确预测是保证控压钻井顺利实施的前提,为提高井筒压力的预测精度需准确计算环空摩阻压耗,应用量纲分析理论,综合考虑钻具接头、钻具旋转的影响,修正了环空摩阻压耗计算模型,提高了井筒压力的预测精度.模型研究表明:随着钻井液排量的增加,钻井液从层流变为紊流,局部摩阻压耗明显增加;且井越深,接头的累计压耗越大,接头对总摩阻压耗的贡献增加.随着钻具旋转速度的增加,环空压耗的增加或减少取决于惯性力与剪切稀释的共同作用.     

铁磁Pr1-xSrxMnO3外延薄膜的输运性质与负磁电阻行为

利用脉冲激光淀积法生长了外延Pr_1-xSr_xMnO₃薄膜(其中x=0.1,0.2,0.3,和0.4).测量了薄膜样品在零场中与外加磁场下电阻率随温度的变化.对X≥0.2的样品在磁场下观察到负磁电阻效应.在logρ-l/T的坐标中,零磁场下的数据在很宽的温区显现很好的线性关系,具有热激活载流于输运特征.由实验数据线性拟合得到在样品成分0.1≤ X≤0.3范围的热激活能约为0.1eV.从对掺杂锰氧化物的电子结构分析出发,对这一材料的绝缘-金属相变,输运性质和负磁电阻行为进行了讨论.     

粒子流特性对脉冲激光烧蚀淀积类金刚石薄膜的影响

采用两种不同脉宽 ( 30ns,5 0 0fs)的KrF准分子激光淀积类金刚石薄膜 ,通过等离子体发射光谱和离子探针的测量 ,研究了激光等离子体成分、平均离子能量和通量等随激光能量密度、淀积距离的变化 ,对两种脉宽的激光等离子体淀积的薄膜结构和性能进行了比较 ,并且研究了激光等离子体特性对淀积薄膜类金刚石性能的影响     

传压介质对Bi2Ti4O11软模相变的影响

本文使用金刚石对顶砧装置,红宝石压标,采用背向散射的方法,分别测量了室温下Bi₂Ti₄O₁₁在不加传压介质,传压介质为凡士林油及体积比为16:3:1的甲醇、乙醇和水的混合溶液3种情况下的高压Raman光谱.实验结果表明:常压下频率为38cm^-1的谱线对传压介质的传压性能反应很敏感,随着静水压传压性能的提高,该谱线的强度、线宽、在相变压力点的频率值及它随压力的频移速率都出现了明显差异,其相变压力显著降低.本文初步讨论了发生在Bi₂Ti₄O₁₁中相变的机制.     

利用金刚石对顶砧超高压装置测量金属高压电阻变化率的实验方法的建立及锰铜高压电阻变化率的测量

本文建立了一个利用金刚石对顶砧超高压装置测量金属高压电阻变化率的实验方法,并用这种方法研究了锰铜的高压电阻变化率,压力达18.5GPa。实验表明:在低于13GPa的压力范围内,锰铜电阻随压力的变化呈一线性关系,在13—18.5GPa的压力范围内则是另一线性关系。在13GPa附近,出现一个线性关系的“转折点”。在“转折点”以下我们测得的压阻系数为0.024GPa^-1与Barsis和Kume以及苏昉等人最新给出的结果都符合得很好。在“转折点”以上,需用新的线性关系来描述,对应的压阻系数为0.020GPa^-1。     

同时观察纳米锰钙钛矿中的隧穿型GMR及本征CMR

采用溶胶 凝胶法制备出稀土锰钙钛矿La_0.85Sr_0.15MnO₃ 的纳米微粒 .通过控制烧结条件获得了一系列具有不同晶粒尺寸的锰钙钛矿块材 .变温电阻实验显示 ,该类锰钙钛矿颗粒材料的输运性质 ,包括其磁电阻效应 ,随晶粒尺寸的增加呈系统性变化 ,从一个界面效应主导型输运行为转变为锰钙钛矿晶体的本征输运行为 ,从而其磁电阻效应亦由界面隧穿型GMR转变为本征CMR .当晶粒尺寸适中 (～ 1 0 0nm)时 ,可在一块样品中同时观察到这两种磁电阻效应 .并且 ,这两种磁电阻效应的共同作用可在磁电阻-温度(MR-T)曲线上造就一“平台” ,即磁电阻效应可以在相当宽的温度范围内不随温度变化     

低温磁控溅射有机衬底和玻璃衬底ZnO:Al透明导电膜的结构及特性

利用射频磁控溅射法在有机薄膜衬底和7059玻璃衬底上制备出了具有良好附着性的低电阻率的ZnO:Al透明导电膜,对在低温（25～210℃）下制备薄膜的结构和光电特性进行了比较研究. 铝掺杂的氧化锌薄膜是多晶膜,具有六角纤锌矿结构,最佳取向为（002）方向.薄膜的最低电阻率分别为1.0×10^-3和8.4×10^-4Ω·cm,在可见光区的平均透过率分别达到了72%和85%.     

Si(111)衬底GaN薄膜的制备与特性

用溅射后退火反应法在Si(111)衬底上制备的高质量GaN薄膜. XRD, XPS, SEM和PL测量结果表明该方法制备的GaN是六角纤锌矿结构的多晶. GaN的最大晶粒尺寸约为100 nm. 在354 nm处发现强室温光致发光峰, 带隙相对于体GaN发生了轻微蓝移.     

异常大磁阻La-Sn-Mn-O外延单晶薄膜的研究 *

首次报道采用脉冲激光沉积方法在(100)LaAlO₃ 单晶基底上外延生长La-Sn-Mn-O薄膜 ,由X射线的衍射分析确定薄膜属于钙钛矿型结构 .薄膜在低温发生金属到半导体转变 ,它的电阻随磁场的变化而变化 ,其磁阻的最大变化率约为 1 0 3 ,表明此薄膜具有异常大磁阻效应 .磁化强度的测量表明其室温为顺磁性低温为铁磁性 .居里温度值与薄膜出现最大磁阻变化率的温度值十分接近 ,表明其中的磁阻效应是与铁磁到顺磁转变紧密相连的 .为进一步探讨La-Sn-Mn-O在将来集成薄膜器件中的应用前景 ,测量了薄膜表面的平整度 .