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。     

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 .     

Cu1-xAux固溶体原子近邻结构的EXAFS研究

本文用扩展X射线吸收精细结构谱(EXAFS)研究了Cu_1-xAu_x固溶体中Cu,Au原子近邻结构.文中分别给出了不同成分时Cu-Cu,Au-Au和Au-Cu 原子对间距,发现它们与成分有着各自不同的依赖关系.表明了Cu_1-xAu_x固溶体中结构畸变的特征.由各原子对的间距计算出的合金平均原子间距随成分的变化与X射线衍射测量的结果一致,对Vegard定律有正偏离.文中还讨论了原子近邻间距的变化对这种偏离的影响.结果也表明,Cu_1-xAu_x固溶体中Cu原子有较大的无序度.此外,文中还对EXAFS数据处理和误差分析做了仔细的考虑和一些新的尝试.     

C70单晶的生长形貌和结构表征

用气相控制成核密度法 ,生长出了尺寸可达 5mm的C₇₀单晶 .X射线衍射分析及电子衍射分析结果表明C₇₀单晶在室温下为六方密堆积结构 (hcp)相与少量面心立方结构 (fcc)相共存 .用扫描电子显微镜和光学显微镜观察了C₇₀单晶的生长形貌 ,分析了形成机制 ,探讨了生长条件对C₇₀ 单晶生长形态的影响     

在立方织构的Ni基带上沉积掺Ag的YBCO超导薄膜

用脉冲激光沉积法在立方织构的Ni基片上成功地外延了YBCO超导薄膜 ,其临界电流密度高达 1 .1 5MA cm² .X射线衍射分析结果表明Ni CeO₂ YSZ YBCO多层结构都是c轴取向 ,CeO₂ 和YSZ缓冲层能有效地改进薄膜织构 ;扫描电子显微镜结果表明Ni CeO₂ YSZ YBCO结构所有生长层面存在类似层状的形貌 ,而薄的一层Ag膜能有效地填充各个生长阶段由于高温下热膨胀系数不匹配形成的微裂缝 ,其结果是改进了薄膜微观结构 ,提高了临界电流密度 .     

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 .     

YBa2Cu3O7超薄膜生长机制的原子力显微镜研究

在有40nm厚的PrBa₂Cu₃O₇过渡层的(100)SrTiO₃基片上生长了YBa₂Cu₃O₇超薄膜,典型的厚度为2,6,10个原胞层.X射线衍射表明薄膜取向都是C轴垂直于膜面.原子力显微镜观察发现YBa₂Cu₃O₇超薄膜具有层状和螺旋两种生长模式,并且在6个原胞层的生长阶段观察到螺旋位错,而类似的生长特征并没有出现在PrBa₂Cu₃O₇过渡层中.实验结果表明,在 10个原胞层范围内,薄膜的超导转变温度和临界电流密度对厚度有很强的依赖关系.     

Al-W二元合金机械合金化扩展固溶度研究

用行星式高能球磨机对成分为Al _1-x W_x(x =0 .1 ,0 .2 ,0 .5 ,0 .9)的粉末进行了不同时间的研磨 ,用X射线衍射法和电镜对球磨后的粉末的结构和形貌进行了研究 .实验结果表明 ,球磨后Al在W中的固溶度大大扩展 ,可超过 5 0 % (原子分数 ) .用嵌入原子理论和机械合金化扩展固溶度的理论对实验结果进行了分析 ,理论计算结果与实验相符     

过冷状态下的Cu70Ni30合金的液态结构

对Cu₇₀Ni₃₀合金液相线（1 230℃）以上和液相线以下的液态做了X射线衍射实验.通过对实验结果的分析,揭示了它们之间的主要区别在于原子团的尺寸有较大的差异：在1250～1400℃时原子团的相关半径为1.125 nm,原子团的原子个数约为457;而在过冷液态（1 200℃）时的原子团的相关半径为1.3 nm,原子团中原子数量约为704.液态Cu₇₀Ni₃₀合金的原子集团的近序为fcc,其固态fcc结构是由液态的fcc近序保留下来的.     

X射线粉末衍射法测定未知晶体结构

以新化合物Ba₃BPO₇为例 ,介绍了利用X射线粉末衍射技术测定未知晶体结构的方法 .首先采用分峰的方法将粉末衍射数据还原为类似单晶的数据 ,然后利用单晶结构分析的方法确定该化合物中钡、磷和硼原子的位置 ,同时结合振动光谱分析提供的硼和磷的配位多面体结构信息 ,确定了氧原子的位置 ,最后利用Rietveld方法进行了结构精修.     

立方相GaN外延层的表面起伏和高密度孪晶与六角相

利用扫描电子显微镜(SEM)、原子力显微镜(AFM)、透射电子显微镜(TEM)和X射线衍射(XRD)技术研究了低压金属有机化学气相淀积(LP-MOCVD)的立方相GaN/GaAs(001)外延层的表面起伏特征,及其与外延层极性和内部六角相、立方相微孪晶之间的联系.结果表明外延表面存在有大量沿方向延伸的条带状台阶,而表面起伏处对应着高密度的六角相或立方相微孪晶,在表面平整的区域内其密度则较低.{111}_Ga和{111}_N面上形成六角相和微孪晶概率的明显差异是导致外延层表面台阶状起伏特征的根本原因.     

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 .     

小角X射线散射技术研究非晶合金回火过程中结晶-非晶两相系统比内表面

本文应用小角X射线散射技术(SAXS),结合广角X射线衍射(WAXD)确定了Cu₇₃Sn₆Ni₆P₁₅非晶合金经过473K回火后形成的结晶-非晶两相系统的比内表面.结果表明这个非晶合金在473K回火过程中,当回火时间从5min增加到4h时,两相系统比内表面从144m²/cm³减少到96m²/cm³.本文确定出的两相系统比内表面的误差约为7％.     

离子注入对YBa2Cu3O7-x薄膜超导性能的影响

本文报道了Ar和F离子注入对YBa₂Cu₃O_7-x超导薄膜电学性能及结构的影响,通过X射线衍射和电阻温度关系的测量研究了离子注入后YBa₂Cu₃O_7-x薄膜T_c,J_c和结构的变化。实验中发现,在低剂量注入情况下,T_c和J_c随着注入剂量的增加而下降。但是,上临界温度和X射线衍射谱却几乎保持不变。当Ar离子的注入剂量达到1.2×10¹³Ar/cm²时,样品发生金属一半导体相交。当注入剂量大于1.2×10¹³Ar/cm²时,样品的体超导性能基本上完全消失了,X射线衍射峰的强度也有所减弱,最终发生了晶态-非晶态相变,室温电阻率增加了好几个数量级。讨论了超导性能变化及金属一半导体相变的物理起因。     

用STM研究金属间化合物脆断表面的纳米尺度特征与分形维数

用扫描隧道显微镜(STM)在纳米尺度研究了Ti₃Al,Ti-24Al-11Nb合金脆断表面特征,确定了STM在纳米尺度测量材料断裂表面分形维数的方法及原理,并用来测量了上面两种合金脆断表面的分形维数D_F。结果表明:在纳米尺度的断口特征与用SEM在微米尺度观察到的断口形貌非常相似,具有典型的解理脆断特征,观察到了纳米数量级解理台阶,断裂表面在纳米尺度上存在分形结构,但不同断裂方向的分形维数D_F不相同,Ti-24Al-11Nb合金的分形维数高于Ti₃Al合金的分形维数。研究表明使用STM并采用连续拓扑结构分形方法研究固体断裂中的原子过程以及用分形维数来描述材料的微观结构是很有可能的.     

C3N4的制备与结构分析——Ⅱ.Ni衬底上的样品

在Ni衬底上获得长为1～3μm,横截面尺寸为300 nm左右的C₃N₄单晶六棱体。排除了在Si上生长由于混合相C-Si-N所引起的晶格常数不准确性。X光衍射和透射电镜确定的β-C₃N₄的晶格常数为a=0.624nm,c=0.236nm;a-C₃N₄的晶格常数为a=0.638nm,c=0.4648nm.它们与第一性原理计算值的偏差分别小于2.5％和1.3％。X射线能谱分析给出N:C=1.30～1.40。     

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.     

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     

外延生长YBa2Cu3O7-x超导薄膜的TEM和SEM研究

本文利用高分辨率透射电子显微镜(TEM)和扫描电子显微镜(SEM)对高J_c外延生长YBa₂Cu₃O_7-x超导薄膜的微观结构进行了观察分析.研究发现,薄膜外延程度的好坏与生长工艺和衬底表面的完整性有直接的关系.实验结果表明(100)SrTiO₃单晶衬底上外延生长YBa₂Cu₃O_7-x超导薄膜中影响临界电流密度J_c的因素主要有界面过渡区、缺陷和不同的外延取代等.     

1-12型镨系氮化物的永磁性研究

通过适当的热处理,制备成功单相的具有ThMn₁₂型结构的Pr(Mo,Fe)₁₂及其氮化物,通过X射线衍射和磁测量,研究了其结构与内禀磁性;用机械合金化研究了Pr(Mo,Fe)_yN_x磁粉的永磁性能,通过对内禀矫顽力、剩余磁极化强度随成分及晶化温度的变化的研究,得到了内禀矫顽力为500kA/m、磁能积为36kJ/m³的磁粉,同时研究了内禀矫顽力的温度系数,并与Nd₂Fe¹⁴B进行了比较.