InAlAs/InGaAs/InP异质结构的X射线双晶衍射研究

本文应用X射线双晶衍射技术结合X射线衍射动力学理论的计算模拟,研究了MBE生长的InGaAs/InAlAs/InP异质结结构材料的外延层生长条件与层厚、成分的关系,X射线双晶衍射形貌图表明:衬底和外延膜存在位错和沉淀物等缺陷,衬底的不完美性直接影响外延膜的质量,文中还应用X射线衍射动力学理论对所观察到的沉淀物衬度进行解释,指出沉淀物周围点阵受张应变场。     

GaAs/Si外延层X射线双晶衍射摇摆曲线的动力学模拟和位错密度的测量

利用X射线衍射动力学理论和位错的小角晶界模型,分析了GaAs/Si外延层中位错对X射线双晶衍射摇摆曲线的影响,认为GaAs/Si外延层并不是严格取向一致的完整单晶膜,而是存在着许多小角晶界的镶嵌晶体,并推导出了其中镶嵌块的晶向分布函数和晶格应变分布函数,模拟出了GaAs/Si外延层X射线双晶衍射摇摆曲线,由此曲线计算出了GaAs/Si外延层中的位错密度.同时还得到了Si衬底上GaAs外延层中镶嵌块的大小.为分析高失配外延材料的双晶衍射摇摆曲线提供了新的方法.     

镁离子内扩散铌酸锂单晶光纤的研究

利用镁离子内扩散铌酸锂单晶光纤,实现了晶纤具有芯-包层波导结构,得到了包层晶纤的损耗比扩镁前晶纤损耗降低约14倍的好结果,并对镁离子内扩散机理、晶格发生畸变的原因等进行了分析和讨论.通过X射线衍射分析和扫描电子显微镜观察扩镁表面,发现在表面富镁层有一新化合物结构,可能是Li-Mg-Nb-O组成的三元系相结构,并提出和实验证实这一富镁层的新化合物是镁离子内扩散铌酸锂晶纤的真正扩散源.     

铋系超导体晶格振动行为X射线衍射研究

本文利用变温X射线衍射方法研究了铋系高温超导相晶格振动行为。变温X射线衍射的研究工作集中在(002)晶面上,它能反映与超导电性有密切关系的Cu-O层和Bi-O层的晶格振动信息。在温度为130和200K附近的两个温度区间上,(002)峰的衍射强度I(T)与晶格常数C(T)随温度变化的异常行为表明在超导转变温度T。以上,(002)晶面出现了明显的晶格软化效应。结合Mssbauer谱的研究结果,我们认为Cu-O层声子模的软化是超导转变的前驱效应。     

铋系超导体反常晶格膨胀X射线衍射研究

本文利用变温X射线衍射方法研究了室温至液氮温度区间铋系超导体晶格热膨胀与畸变特性.在从正常态向超导态转变过程中,铋系2223相和2212相均在高温区和低温区发生反常热膨胀.发生在超导转变前的晶格反常热膨胀与Mossbauer谱和超声内耗测量得到晶格软化温度相对应,这种结构上的反常行为是超导转变的前驱效应.     

高TcYBa2Cu3O7/PrBa2Cu3O7超晶格的微结构分析

利用高分辨透射电子显微镜对高T_c YBa₂Cu₃O₇/PrBa₂Cu₃O₇(以下简称为YBCO/PrBCO)超晶格的微结构进行了系统的观察分析,高分辨电子显微象(HREM)表明YBCO/PrBCO超晶格层与层之间具有清晰的衬度,没有界面互扩散,通过HREM象观察,发现衬底表面的原子台阶和缺陷使薄膜最初1—2个晶胞层中出现层错等缺陷,但这些缺陷并没有向薄膜内部扩展,当薄膜厚度超过几个晶胞层后,其结构趋于完整。另外,在HREM照片上还可看出YBCO/PrBCO超晶格的调制周期存在波动,波动范围相当于一个晶胞层厚度,实验结果表明,利用YBCO/PrBCO超晶格研究CuO₂面的二维超导电性时,临界温度T_c和临界电流密度J_c的变化不仅与二维CuO₂面的失耦程度有关,还会受到各种晶格缺陷的影响,对YBCO/PrBCO超晶格和超薄YBCO膜的输运特性进行理论解释时,必须考虑衬底和晶格缺陷造成的影响。     

立方相GaN/GaAs(100)质量的X射线双晶衍射研究

利用DCXRD(X射线双晶衍射 ) ,PL谱 (光荧光 )和SEM (扫描电子显微镜 ) ,对在GaAs( 1 0 0 )衬底上用低压MOCVD方法生长的立方相GaN进行了深入研究 ,发现GaN的晶体质量和光学性质良好 .其X射线双晶衍射摇摆曲线 (Rockingcurve) ( 0 0 2 )衍射的FWHM(半峰宽 )为 40min ,其PL谱的FWHM为 1 2nm ,实现了高晶体质量和高光学质量的一致性 .这也是首次报道 1 5 μm以上立方相GaN外延膜光荧光的发光情况 .同时还用X射线三轴晶衍射估算了薄膜内应变和晶粒尺寸 .     

超晶格界面的电子反射与干涉

从电子波动的观点出发，考虑电子波在超晶格阱层／势垒层界面的反射与干涉，讨论超晶格的电子态. 提出一种计算超晶格电子态的新方法. 理论计算出的电子能态与实验结果一致.     

BaTiO3/SrTiO3超晶格的激光分子束外延生长与二阶光学非线性研究

使用激光分子束外延,在SrTiO3 (100)单晶衬底上成功生长了一系列c轴取向的,具有原子量级控制精度的BaTiO3/SrTiO3超晶格. 利用晶格失配导致的薄膜表面台阶密度的周期性变化,讨论了反射式高能电子衍射(RHEED)强度在BaTiO3层和SrTiO3层中的周期性调制. 系统研究了二阶非线性光学极化率同超晶格结构的关系. 实验测量和理论拟合结果表明,BaTiO3/SrTiO3超晶格的二阶非线性光学极化率显著增强,其最大值比BaTiO3体单晶提高一个数量级以上. 从应力导致的晶格畸变和极化增强出发,讨论了二阶光学非线性增强的物理机制.     

X射线衍射对Bragg定律的偏离及双晶衍射的边缘效应

文中给出了完整单晶X射线衍射对Bragg定律偏离的更精确的表达式,由此式自然地得到了X射线在晶体表面全反射的临界角,其与光学上由折射率导出的结果完全一致。当X射线以充分小的掠射角射在单晶表面并同时射在与表面相交的侧面时,双晶(n,—n)排列摇摆曲线将出现两个峰,峰间距可用来测定晶体单胞电子数。     

硬磁性Nd60Al10Fe20Co10大块金属玻璃的玻璃转变和晶化过程

采用动态力学热分析（DMTA）,示差扫描量热法（DSC）,X射线衍射（XRD）和扫描电子显微镜（SEM）考察了Nd60Al10Fe20Co10大块金属玻璃（BMG）的玻璃转变,晶化过程及晶化过程对磁性能的影响规律. 结果表明用DMTA方法确定Nd60Al10Fe20Co10 BMG在10 K/s的升温速率下玻璃转变温度为480 K,初始晶化温度为588 K. 晶化过程为：非晶→非晶＋亚稳FeNdAl新相→非晶＋初晶δ相→初晶δ相＋共晶δ相＋Nd3Al＋Nd3Co. 该体系合金具有硬磁性是由于合金中存在高度弛豫的非晶相,完全晶化后材料的硬磁性消失.     

用对向靶溅射法外延生长La-Ca-Mn-O巨磁阻单晶薄膜 *

用对向靶溅射法(FTS)在(110)NdGaO₃基板上外延生长出La-Ca-Mn-O(LCMO)单晶薄膜,其三维晶体结构用高分辨率双晶X射线衍射技术(DCD)和掠面衍射技术(GID)分析,薄膜表面形貌用原子力显微镜(AFM)测量.结果表明,薄膜有c轴位于薄膜平面的类钙钛矿结构,所有已测量X射线衍射峰的摇摆曲线的半高宽度均约为0.01°,这是迄今报道过的陶瓷薄膜的最小结构参数.AFM图象清楚表明薄膜为单原子层状生长,表面原子层台阶高度为0.195nm.台阶宽度为360～400nm.台阶边缘沿(001)方向.原位生长的薄膜已具有较大的巨磁阻效应.     

计入衍射几何因子和多重性因子的立方GaN相含量的测定

以回摆法衍射峰的积分强度为基础,提出了X射线衍射分析单晶体时的多重性因子和衍射几何因子的概念,推导出普遍适用的相含量计算公式.利用双晶X射线多功能四圆衍射仪测绘GaN/GaAs(001)外延层中立方相（002）面、{111}面和六角相{100}面的极图和倒易空间Mapping,分析了六角相和立方相微孪晶的各晶面在极图中的分布特征及计算相含量时的多重性因子和衍射几何因子,并根据立方相(002)、立方相微孪晶{111}、六角相{101}和{100}衍射峰的积分强度,求得外延层中立方相微孪晶和六角相的含量.     

(Fe1-xNix)_4N中Ni原子的磁体积和化学键效应

结合X射线衍射和⁵⁷Fe高压MÖssbauer谱,对Ni替代的Fe₄N的结构和超精细参数进行了研究。X射线的结果表明,Ni含量在0≤x≤0.6范围内可形成单相的Υ＇-(Fe_1-xNi_x)₄N化合物,且随着Ni含量的增加,材料的晶格常数很好地满足a₀(x)=3.7905-0.02157x-0.03167x²关系。用MÖssbauer谱区分了Ni原子的磁体积和化学键效应对Fe的超精细磁场和同质异能移的影响,并研究了不同晶位上这两种效应的成分依赖关系,发现两者的作用规律是不同的,但化学键效应对该材料性能的改变起主要作用。     

单轴压力诱导CMR钙钛矿晶格及磁输运变化

通过原位加压下X射线衍射,CMR钙钛矿La_0.83Sr_0.17MnO₃中由单轴压力诱导的晶格常数的超常变化及显著的晶格畸变被观察到.沿[200]方向的晶格压缩系数,即dlnd _Mn-O/d_Mn-O可达3.8X10^-4MPa.在20 MPa的单轴压力下,巨压电阻效应及磁化强度增强行为同时被观察到.上述现象显示CMR钙钛矿的晶格易于发生变化,并且其电磁性质是结构敏感的.     

形状记忆合金增韧大块金属玻璃复合材料界面失效分析

基于线性内聚力模型,建立三维代表性体积单元,对形状记忆合金颗粒与金属玻璃基体界面分离(即界面脱粘)过程进行了有限元模拟,并讨论了弱界面对复合材料力学性能的影响。结果表明:界面性能的好坏显著影响基体与颗粒之间的应力传递;随着界面弹性模量的降低,界面的失效应变越大,复合材料整体的失效应变也越大。     

BaTiO3 /SrTiO3超晶格的激光分子束外延生长与二阶光学非线性研究

使用激光分子束外延 ,在SrTiO₃ ( 1 0 0 )单晶衬底上成功生长了一系列c轴取向的 ,具有原子量级控制精度的BaTiO₃/SrTiO₃超晶格 .利用晶格失配导致的薄膜表面台阶密度的周期性变化 ,讨论了反射式高能电子衍射 (RHEED)强度在BaTiO₃ 层和SrTiO₃ 层中的周期性调制 .系统研究了二阶非线性光学极化率同超晶格结构的关系 .实验测量和理论拟合结果表明 ,BaTiO₃ /SrTiO₃ 超晶格的二阶非线性光学极化率显著增强 ,其最大值比BaTi₃体单晶提高一个数量级以上 .从应力导致的晶格畸变和极化增强出发 ,讨论了二阶光学非线性增强的物理机制     

BaTiO3铁电薄膜的原子层水平外延生长

利用激光分子束外延镀膜设备,实现了原子层水平BaTiO₃(BTO)薄膜的外延生长.高能电子衍射(RHEED)、X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜和透射电子显微镜(TEM)等研究结果表明,薄膜的结构为c-取向单相BTO铁电薄膜,表面非常平整。在此基础上制备了铁电/超导多层异质结构.研究了BTO薄膜的铁电性质。结果表明用激光分子束外延方法有利于改进BTO薄膜的质量,提高薄膜器件的性能。     

GaN横向外延中晶面倾斜的形成机制

采用双晶X射线衍射(DC-XRD)研究蓝宝石(0001)衬底上横向外延GaN层中晶面倾斜的形成原因. 发现横向生长区的GaN在垂直掩模方向上朝SiN_x掩模层弯曲. 采用选择性腐蚀逐渐去掉SiN_x掩模层, 发现XRD中GaN(0002)w扫描衍射峰两侧存在与晶面倾斜有关的衍射信息. 该衍射信息起初为一个很宽的峰, 随着选择性腐蚀的进行, 会先分裂为两个峰, 最后当SiN_x掩模层全部腐蚀掉后, 其中一个衍射峰会消失, 而只剩下一个很窄的峰. 作者证实造成横向外延GaN 中晶面倾斜的原因有两个: 一是由于GaN与掩模层之间界面应力造成的弹性非均匀应变; 另一个是由于GaN中穿透位错的90°转向造成的塑性形变.     

基于粘弹性本构模型的双搭接胶结接头应力分析

采用广义Maxwell（麦克斯韦尔）粘弹性本构模型表征胶黏剂的时间相关力学特性,采用Yeoh本构模型描述橡胶材料的超弹性,建立了钢-橡胶双搭接胶结接头的有限元计算模型.在此基础上分析了加载时间对接头粘接界面剪切应力的影响.计算结果表明,剪切应力绝对值随着加载时间的增长而减小.此外,分析了胶层厚度对接头粘接界面剪切应力的影响,随着胶层厚度的增加,剪切应力绝对值呈现明显的增大趋势.