2,7-二辛基[1]苯并噻吩并[3,2-b]苯并噻吩/Ni(100)的界面能级结构随薄膜厚度的演化

利用紫外光电子能谱、X射线光电子能谱以及原子力显微镜系统研究了2,7-二辛基[1] 苯并噻吩并[3,2-b]苯并噻吩(C8-BTBT)生长在单晶Ni(100)上的能级结构随着薄膜厚度的演化以及薄膜的生长方式. 发现第一层C8-BTBT平躺生长且与Ni基底发生了化学吸附反应. 从第二层起分子直立生长且呈现岛状生长模式. 这种平躺至直立的分子取向转变, 导致薄膜的能级结构在第一层与第二层间发生阶梯式的变化, 真空能级与最高占据能级同步下降. 此后能带结构随着薄膜厚度的增加逐渐向下弯曲, 功函数随着膜厚的增加而减小. 同时还发现由于直立生长的C8-BTBT其层间电导率较差导致实验中的能级未能收敛. 实验结果提示对基于Ni和C8-BTBT的自旋器件需要插入缓冲层并尽可能减少C8-BTBT的层数.     

2,7-二辛基[1]苯并噻吩并[3,2-b]苯并噻吩(C8-BTBT)与MoS_2界面的能级匹配与薄膜生长

结合紫外光电子能谱(UPS)、X射线光电子能谱(XPS)和原子力显微镜(AFM)等实验手段系统研究了C8-BTBT沉积在层状Mo S2基底上的界面能级匹配、薄膜生长和分子取向。研究发现C8-BTBT分子竖直生长在Mo S2上,生长过程中界面的真空能级(VL)、最高占据态轨道(HOMO)和电离能(IP)都出现了非常规的弯曲现象。这种能级弯曲行为可归因于直立分子从界面相到体相的转变过程中,其分子倾斜角(θ)存在一定的渐变,这种渐变会在沿表面法线方向诱导出一系列的层间电偶极,最终导致能级的弯曲。同时θ的变化也会改变薄膜的表面极化强度,引起IP的逐渐减小。能级的弯曲在界面处形成类P-N结的效应会对C8-BTBT基电子器件的性能有很大的影响。     

Co/Cu(111)薄膜生长和退火过程中的扩散

利用同步辐射角分辨光电子能谱和俄歇电子能谱研究了CoCu(111)分子束外延薄膜在生长和退火过程中的电子结构.实验发现:随着Co膜厚度的增加,Cu的sdz2杂化带能级位移相应增大,证实了界面间发生了互混;退火过程中存在表面扩散,而非通过界面的体扩散.并把这两种不同过程的扩散的内在动力归结为Co的表面自由能显著大于Cu的表面自由能 关键词： 表面扩散和界面混合物形成 固体表面能 表面态和能带结构     

酞菁铜与MoS_2(0001)范德瓦耳斯异质结研究

利用光电子能谱、原子力显微镜以及低能电子衍射等表面研究手段系统研究了真空沉积生长的酞菁铜薄膜与衬底MoS2(0001)之间的范德瓦耳斯异质结界面电子结构和几何结构.角分辨光电子能谱清楚地再现了MoS2(0001)衬底在Γ点附近的能带结构.低能电子衍射结果表明,CuPc薄膜在MoS2(0001)表面沿着衬底表面[11ˉ20],[1ˉ210]和[ˉ2110]三个晶向有序生长,反映了衬底对CuPc的影响.原子力显微镜结果表明,CuPc在MoS2衬底上遵循层状-岛状生长模式:在低生长厚度下(单层薄膜厚度约为0.3 nm),CuPc分子平面平行于MoS2表面上形成均匀连续的薄膜;在较高的沉积厚度下,CuPc沿衬底晶向形成棒状晶粒,表现出明显的各向异性.光电子能谱显示界面偶极层为0.07 eV,而且能谱在膜厚1.2 nm饱和,揭示了酞菁铜与MoS2(0001)范德瓦耳斯异质结的能级结构.     

苝四甲酸二酐在Au(111)表面的取向生长及电子结构研究

利用X射线光电子能谱(XPS),同步辐射紫外光电子能谱(SRUPS),近边X射线吸收精细结构(NEXAFS)以及原子力显微镜(AFM)等技术研究了苝四甲酸二酐(PTCDA)与Au(111)的界面电子结构、PTCDA分子取向及有机薄膜的表面形貌.SRUPS价带谱显示,伴随PTCDA分子的微量沉积(0·5ML),位于费米能级附近Au的表面电子态迅速消失,但却观察不到明显的界面杂化态,这说明PTCDA分子和Au(111)界面间存在弱电子传输过程,但并没有发生明显的化学反应.角分辨NEXAFS以及SRUPS结果证明PTCDA分子是平铺在衬底表面.根据Au4f7/2和C1s峰积分强度随薄膜厚度的变化以及AFM图像可知,PTCDA分子在Au(111)表面是一种典型的Stranski-Krastanov生长模式,即先层状生长,再岛状生长,并且在层状生长到岛状生长的转变过程中,存在有机分子的去润湿过程.     

tetracene 分子在Ru(1010)表面的吸附结构及其电子态研究

利用紫外光电子能谱(UPS)、角分辨紫外光电子能谱(ARUPS)和扫描隧道显微镜(STM)等方法研究了tetracene分子在Ru(1010)表面上吸附的电子态，吸附位置和吸附取向.UPS实验显示，与tetracene分子有关的光电子谱峰在费米能级以下2.1, 3.5, 4.8, 6.0, 7.1和9.2 eV处；ARUPS 结果表明，tetracene分子的分子平面基本平行于衬底表面；从STM图像中可以看到tetracene分子的长轴沿［0001］和［1210］两个晶向.基于密度泛函理论的从头算计算证实了上述结论.当分子长轴沿［0001］晶向时，分子中心位置在衬底表面的“短桥位”上，当分子长轴沿［1210］晶向时，分子中心位置在衬底表面的“四原子中心空位”上. 关键词： tetracene分子 Ru(1010)表面 吸附结构 吸附电子态     

tetracene分子在Ru(100)表面的吸附结构及其电子态研究

利用紫外光电子能谱(UPS)、角分辨紫外光电子能谱(ARUPS)和扫描隧道显微镜(STM)等方法研究了tetracene分子在Ru(100)表面上吸附的电子态,吸附位置和吸附取向.UPS实验显示,与tetracene分子有关的光电子谱峰在费米能级以下2.1,3.5,4.8,6.0,7.1和9.2eV处;ARUPS结果表明,tetracene分子的分子平面基本平行于衬底表面;从STM图像中可以看到tetracene分子的长轴沿[0001]和[1■10]两个晶向.基于密度泛函理论的从头算计算证实了上述结论.当分子长轴沿[0001]晶向时,分子中心位置在衬底表面的“短桥位”上,当分子长轴沿[1210]晶向时,分子中心位置在衬底表面的“四原子中心空位”上.     

分子束外延GaN薄膜的X射线光电子能谱和俄歇电子能谱研究

用XPS和AES电子能谱的方法对等离子体辅助分子束外延(MBE)生长的GaN薄膜进行了表面分析和深度剖析.发现红外分子束外延(RFMBE)生长的富镓GaN薄膜实际表面存在O和C吸附层,C主要为物理吸附,而O在GaN表面形成局域化学键产生氧络合物覆盖层,并形成一定的深度分布.杂质O在GaN带隙中导带底形成杂质带同时引入深受主能级,使得带隙变窄室温光吸收谱向低能方向移动,光致发光谱出现宽带发光峰.从而影响GaN薄膜的电学和光学性质 关键词： GaN薄膜 X射线光电子能谱 俄歇电子能谱 表面分析     

FePc与TiO2(110)及C60界面电子结构研究

基于C₆₀受体和有机分子给体的太阳能电池是目前非常重要的一个研究热点, 利用同步辐射真空紫外光电子能谱(SRUPS) 技术研究了酞菁铁(FePc)与TiO₂(110)及C₆₀的界面电子结构, 以及FePc与C₆₀分子混合薄膜的电子结构. SRUPS价带谱显示, FePc沉积在化学计量比与还原态两种不同的TiO₂(110)表面时, FePc分子的HOMO能级均随FePc厚度的变化发生了移动, 而在化学计量比的TiO₂(110)表面位移较大, 同时发生界面能带弯曲, 说明存在从有机层向衬底的电子转移. 在FePc/C₆₀和C₆₀/FePc界面形成过程中, FePc与C₆₀分子的最高占据分子轨道(HOMO)位移大小基本相同. 由界面能级排列发现, 在FePc与C₆₀的混合薄膜中, FePc分子的HOMO与C₆₀分子的最高占据分子轨道能级差较大, 这有利于提高器件开路电压, 改善器件性能.     

F8BT薄膜表面形貌及与Al形成界面的电子结构和反应

基于共轭聚合物光电器件的性能与聚合物的表面形貌、分子取向、以及与金属电极形成的界面结构密切相关. 本文利用原子力显微镜(AFM)、同步辐射光电子能谱(SRPES)和近边X射线吸收精细结构谱(NEXAFS)等, 研究了聚(9, 9-二辛基芴并苯噻二唑)(F8BT)薄膜的表面形貌、分子取向及其与Al 电极形成界面过程的结构变化. 结果表明, 在略低于F8BT玻璃转变温度(T_g=130 ℃)条件下对F8BT薄膜进行退火, 可明显增加薄膜的表面粗糙度, 薄膜中F8BT 的分子取向角约为49°, 9, 9-二辛基芴单元(F8)与苯噻唑单元(BT)几乎在同一平面. 在Al/F8BT 界面形成过程中, Al与F8BT中的C, N和S均发生不同程度的化学反应, 并导致价带结构和未占据分子轨道(LUMO)态密度的变化. Al对F8BT进行n型掺杂引起F8BT能带弯曲的同时, 未占据能级被部分占据, 更多的电子将被注入到LUMO+1中. 通过考察价带电子结构、芯能级位移及二次截止边的变化, 绘制了清晰的Al/F8BT界面能级图.     

Cu(100)表面CO分子单层膜的原子结构

利用第一性原理研究了覆盖度分别为1.00, 0.50和0.25 ML时CO分子单层膜在Cu(100)表面的吸附系统. 计算表明CO分子对不稳定. 获得了CO分子单层膜在虚拟Cu(100)表面的原子结构, 以及CO分子单层膜在Cu(100)表面吸附系统的原子结构. 当CO分子单层膜在Cu(100)表面的三个吸附位吸附, 覆盖度为1.00 ML时, 顶位和桥位都稳定, 而空心位不稳定; 覆盖度为0.50和0.25 ML时, 三个吸附位都稳定.比较吸附前后CO分子单层膜的原子结构, 可知CO分子和Cu(100)表面的相互作用强于CO分子单层膜之间的相互作用. 关键词： CO分子单层膜 自组装 CASTEP Cu(100)     

Rb掺杂C60单晶的相衍变和电子态

在C60单晶超高真空解理面上制备C60的Rb填隙化合物薄膜.用同步辐射光电子能谱研究了相衍变过程.观察到对应于固溶相、Rb1C60和Rb3C60的电子态密度分布.当数纳米厚Rb3C60薄膜在C60单晶(111)解理面形成后,室温条件下进一步沉积Rb至样品表面不产生fcc到bct或bcc结构相变.C60分子的大尺寸提供了表面填隙位置使得样品表面形成Rb4C60和Rb5C60吸附相.价带电子能谱结果表明这两种表面相为金属性.Rb 3d芯态电子能谱测量进一步证实了表面Rb4C60和Rb5C60吸附相的存在.     

高氧压下氧化物薄膜同质和异质外延的RHEED实时监测

我们自行研制了具有三级差分气路可以在高气压下工作的RHEED系统(High-pressure RHEED),并利用本系统实时监测了(001)SrTiO3基片上SrTiO3:Nb、Ba0.5Sr0.5TiO3、YBa2Cu3O7单层薄膜,及Ba0.5Sr0.5TiO3/SrTiO3:Nb双层膜的生长过程.研究结果表明当镀膜室氧压高达21Pa时该系统仍然可以正常工作,并且能够获取较清晰的衍射图样.通过分析衍射图样我们发现,所有这些薄膜都是外延生长且晶体质量良好,但薄膜生长模式及表面平整度受沉积条件影响较大.在真空下薄膜基本上以层状模式生长,具备纳米级光滑的表面,且其表面平整度并不因膜厚的改变而变化;而在10Pa量级氧压下薄膜更倾向于以岛状模式生长,膜表面平整度较差,并且随膜厚的增加粗糙度上升.此外对多层薄膜而言,底层薄膜的表面和结构直接影响到顶层薄膜的质量和品质.     

单晶Si表面离子束溅射沉积Co纳米薄膜的研究

采用离子束溅射沉积法，在单晶Si基片上制备了不同厚度(1—100nm)的Co纳米薄膜.利用原子力显微镜、X射线光电子能谱(XPS)仪和X射线衍射仪对不同厚度的Co纳米薄膜进行了分析和研究.结果表明：当薄膜厚度为1—10nm时，沉积颗粒形态随薄膜厚度增加将由二维生长的细长胞状过渡到多个颗粒聚集成的球状.当膜厚大于10nm时，小颗粒球聚集成大颗粒球，颗粒球呈现三维生长状态.表面粗糙度随膜厚的增加呈现先增加后减小的趋势，在膜厚为3nm时出现极值.XPS全程宽扫描和窄扫描显示：薄膜表面的元素成分为Co，化学态分别 关键词： 离子束沉积 纳米薄膜 X射线光电子能谱 X射线衍射     

分子束外延

分子束外延(MBE)一词原来是用来称呼某些化合物特别是砷化镓(GaAs)的外延薄层的真空淀积(外延层晶体的取向和它在上面波尔的衬底的取向匹配).然而,现在MBE包括半导体、绝缘体或金属薄膜在超高真空(UHV)中的淀积.它促成了一种重要的器件制造工艺,并且已变成一种为基础研究制备表面和界面的重要技术。 MBE的主要优点是:(1)过程发生在十分清洁的真空情况下,把表面和界面的玷污缩至最小的程度.(2)生长速率非常低,并且衬底温度较低,允许界面呈突变形式,相互扩散可减至最低程度.(3)MBE过程是和广泛的现代表面分析技术相适应的,这些技术能在…     

MBE生长氮化镓薄膜的X光电子谱和俄歇电子谱分析

用X光电子谱和俄歇电子能谱的方法对射频等离子体辅助分子束外延(MBE)技术生长的氮化镓(GaN)薄膜进行了表面分析和深度剖析.发现薄膜实际表面存在O和C吸附层,C主要为表面污染,而O形成一定的深度分布,从而影响氮化镓薄膜的电学和光学性质.     

用角分辨光电子能谱研究Co/Cu(111)外延超薄膜的电子结构

利用同步辐射角分辨光电子能谱研究了分子束外延生长的Co/Cu(111)超薄膜电子结构的变化.Cu(111)的位于表面布里渊区Γ点的表面态在覆盖度为两单层时仍然可以分辨,说明薄膜生长模式不是二维层状生长.在一单层和二单层时,动量沿Cu体布里渊区ΓΛL方向变化,Co的最明显的峰包有能量色散.在覆盖度从一单层到两单层的变化过程中,固定光子能量测谱发现Co的能带的能量调整.实验测得的Co膜的电子结构与已有理论计算的结果对比,初步确定Co原子在生长初期阶段为两层岛生长,而且在一单层时已经具有铁磁性.     

多弧离子镀TiN与不同金属基材间的接触界面与表面特性

用多弧离子镀技术在不同金属基材上进行TiN镀膜实验 ,制备了TiN/Fe、TiN/Cu和TiN/Cr/Cu复合膜 .借助扫描电子显微镜 (SEM)、X射线衍射仪 (XRD)和光电子能谱 (XPS) ,研究了TiN与Fe、Cu和Cr/Cu三种不同衬底接触界面的形貌、结构及其表面特性 .SEM观察发现 ,在一定离子镀膜条件下 ,TiN涂层可与Fe、Cu和Cr/Cu金属基材形成均匀平整的接触界面 ,在铜基上TiN界面清晰 ,在Fe与Cr/Cu界面有明显的层状晶界微结晶分布 .XRD分析显示 ,Fe、Cu和Cr/Cu表面生成的薄膜都包含TiN、Ti2 N等多晶相 ,在Cr/Cu界面还包含Ti-Cr的金属间化合物 .XPS结果表明 ,表面除了TiN膜外 ,还生成TiO2 和TiOxNy 等氧化膜 .Ar+ 刻蚀 5min后 ,TiO2 消失 ,TiOxNy 减少 ,TiN则呈增加趋势 .TiN与Cr/Cu界面形成明显的Ti-Cr和Cr-Ni互扩散层 ,这有助于增强薄膜附着力 ,形成较牢固的TiN涂层 .     

NO在Cu(110)表面吸附的角分辨光电子能谱

本文用角分辨光电子能谱(ARUPS)(He Ⅱ),低能电子衍射(LEED)和俄歇电子能谱AES等方法研究了NO在Cu(110)表面吸附的光电子能谱。测量结果表明:在150K左右,NO在Cu(11O)表面是一个比较复杂的分解吸附过程。随着暴露量的不同,在Cu(110)表面形成的分解吸附分子是不同的。在NO5L暴露量时,主要形成O原子和N₂O分子吸附。吸附的LEED图形仍然是(1×1)。 关键词：     

Ag-BaO薄膜内场助光电发射增强现象研究

通过在Ag-BaO薄膜表面真空沉积10nm厚的银电极,成功制备了内场助结构Ag-BaO光电阴极.测试结果显示,Ag-BaO薄膜光电发射电流随内场助偏压的增大而上升.理论分析表明,Ag-BaO薄膜内场助光电发射增强现象产生的机理在于内场助作用下Ag微粒和BaO介质间等效界面位垒的减小及薄膜表面真空能级的相对下降. 关键词： 内场助光电发射 能带弯曲 金属超微粒子 Ag-BaO薄膜