GaAs薄膜的有效量子限制长度及其极化子特性

本文用分数维方法研究Al_xGa_1-xAs衬底上GaAs薄膜中的极化子特性, 提出了确定GaAs薄膜的有效量子限制长度的一个新方法, 解决了原来方法中在衬底势垒处有效量子限制长度发散的困难, 得到了Al_xGa_1-xAs衬底上GaAs薄膜中的极化子的维数和结合能. 关键词： 分数维方法 极化子 GaAs薄膜     

晶粒尺寸及衬底应力对铁电薄膜特性的影响

考虑衬底应力、畴壁运动和畴结构变化, 建立了修正的Landau-Devonshire热力学模型, 计算了生长在不同衬底上的含有纳米晶粒的PbZr_0.4Ti_0.6O₃(PZT)薄膜的电滞回线, 研究了矫顽场、剩余极化强度和相对介电常数对晶粒尺寸以及薄膜厚度的依赖关系. 结果表明, 矫顽场和相对介电常数对晶粒尺寸的依赖关系呈类抛物线状;衬底压应力使矫顽场和剩余极化强度增大, 使相对介电常数减小;随着厚度增加, 矫顽场先缓慢增加, 到200 nm 关键词： 铁电体 晶粒尺寸 衬底应力 薄膜厚度     

三元混晶四层系统的表面和界面声子极化激元

运用改进的无规元素等位移模型和玻恩-黄近似,结合电磁场的麦克斯韦方程和边界条件,研究了真空/极性二元晶体薄膜/极性三元混晶薄膜/极性二元晶体衬底四层系统的表面和界面声子极化激元.以AlxGa1-xAs/GaAs和ZnxCd1-xSe/ZnSe为例,获得了表面和界面声子极化激元模的色散关系以及表面模和界面模的频率随混晶组分和薄膜厚度的变化关系.结果表明,三元混晶四层异质结系统中存在七支表面和界面声子极化激元模,且这七支表面模和界面模的频率随混晶组分和薄膜厚度呈非线性变化,三元混晶的"单模"和"双模"性也在色散曲线中得到了很好的体现.     

厚度与应变效应对La0.67 Ca0.33 MnO3薄膜电输运与居里温度的影响

在厚度为25-400nm范围内,系统地研究了(001)SrTiO3(STO),(001)LaAlO3(LAO)衬底上La0.67Ca0.33MnO3(LCMO)薄膜的电输运与居里温度TC随薄膜厚度及衬底的变化.结果表明,随薄膜变薄,电阻率ρ增加,TC降低.对于同一薄膜厚度,LCMO/STO薄膜的ρ大于LCMO/LAO基上的薄膜的ρ.TC与衬底的依赖关系则与ρ相反.分析表明,LCMO薄膜的低温区电阻温度(ρ-T)符合关系式ρ=ρ0+Bωs/sinh2(hωs/2/kBT)+CTn,其中ρ0为剩余电阻;等号右端第二项反映软光学模声子对电子散射的贡献;第三项包括其余可能散射机理在电输运过程中所起的作用;B,ωs(软光学模声子的平均频率)与C都为拟合系数.高温区的电输运则由小极化子跃迁模型ρ=DT×exp(Ea/kBT)描述(Ea为极化子激发能).根据ρ0,ωs,Ea以及TC变化,初步讨论了薄膜中的厚度与应变效应.进一步研究发现ωs,Ea的变化与TC相关,从而说明极化子效应为影响TC变化的主要因素.     

厚度与应变效应对La0.67Ca0.33MnO3薄膜电输运与居里温度的影响

在厚度为25—400nm范围内，系统地研究了 (001)SrTiO_3(STO), (001)LaAlO_3(LAO)衬底上La_0.67Ca_0.33Mn_O.3 (LCMO)薄膜的电输运与居里温度T_C随薄膜厚度及衬底的变化. 结果表明，随薄膜变薄，电阻率ρ增加，T_C降低. 对于同一薄膜厚度，LCMO/STO薄膜的ρ大于LCMO/LAO基上的薄膜的ρ. T_C衬底的依赖关系则与ρ相反. 分析表明，LCMO薄膜的低温区电阻温度(ρ-T) 符合关系式ρ=ρ_0+Bω_s/sin h^2(ω_s/2/k_BT)+CT^n， 其中ρ_0为剩余电阻；等号右端第二项反映软光学模声子对电子散射的贡献；第三项包括其余可能散射机 理在电输运过程中所起的作用；B，ωs（软光学模声子的平均频率）与C都为拟合系数. 高温区的电输运则由小极化子跃迁模型ρ=DT×exp（E_a/k_BT）描述（E_a为极化子激 发能）. 根据ρ_0，ωs，E_a以及T_Ｃ变化，初步讨论了薄膜中的厚度与应变效应. 进一步 研究发现ωs，E_a的变化与T_C相关，从而说明极化子效应为影响T_C变化的主要因素. 关键词： 锰氧化物薄膜 电输运 居里温度 极化子     

Al0.6Ga0.4N/GaN/Al0.3Ga0.7N/Al0.6Ga0.4N量子阱中的Rashba自旋劈裂

正如人们所知, 可以通过电场或者设计非对称的半导体异质结构来调控体系的结构反演不对称性(SIA)和Rashba自旋劈裂. 本文研究了Al_0.6Ga_0.4N/GaN/Al_0.3Ga_0.7N/Al_0.6Ga_0.4N量子阱中第一子带的Rashba 系数和Rashba自旋劈裂随Al_0.3Ga_0.7N插入层(右阱)的厚度w_s以及外加电场的变化关系, 其中GaN层(左阱)的厚度为40-w_s Å. 发现随着w_s的增加, 第一子带的Rashba系数和Rashba自旋劈裂首先增加, 然后在w_s>20 Å 时它们迅速减小, 但是w_s>30 Å时Rashba自旋劈裂减小得更快, 因为此时k_f也迅速减小. 阱层对Rashba系数的贡献最大, 界面的贡献次之且随w_s变化不是太明显, 垒层的贡献相对比较小. 然后, 我们假w_s=20 Å, 发现外加电场可以很大程度上调制该体系的Rashba系数和Rashba自旋劈裂, 当外加电场的方向同极化电场方向相同(相反)时, 它们随着外加电场的增加而增加(减小). 当外加电场从-1.5×10⁸ V·m^-1到1.5×10⁸ V· m^-1变化时, Rashba系数随着外加电场的改变而近似线性变化, Rashba自旋劈裂先增加得很快, 然后近似线性增加, 最后缓慢增加. 研究结果表明可以通过改变GaN层和Al_0.3Ga_0.7N层的相对厚度以及外加电场来调节Al_0.6Ga_0.4N/GaN/Al_0.3Ga_0.7N/Al_0.6Ga_0.4N量子阱中的Rashba 系数和Rashba自旋劈裂, 这对于设计自旋电子学器件有些启示.     

外延PbZr0.4Ti0.6O3薄膜厚度对其铁电性能的影响

从Landau-Devonshire唯象理论出发，考虑到晶格失配导致的NFDA3位错应力场与极化场的耦合，研究了在SrTiO₃衬底上外延生长的PbZr_0.4Ti_0.6O₃薄膜厚度对其自发极化强度、电滞回线的影响. 结果表明，产生刃位错的PbZr_0.4Ti_0.6O₃薄膜临界厚度为～1.27nm，当薄膜厚度大于临界厚度时，在所形成的位错附近，极化强度出现急剧变化，形成自发极化强度明显减弱的“死层”；随着薄膜厚度的减小，位错间距增大，“死层”厚度与薄膜总厚度之比增加. 由薄膜电滞回线的变化情况可知，其剩余极化强度随着薄膜厚度的减小而逐渐减小. 关键词： 铁电薄膜 自发极化强度 电滞回线 位错     

MoSi2薄膜电子性质的第一性原理研究

采用第一性原理计算方法, 研究了四方MoSi₂薄膜的电子性质. 计算结果表明, 各种厚度的薄膜都是金属性的, 并且随着厚度的增加, 其态密度与能带结构都逐渐趋近于MoSi₂块体的特性. 通过对MoSi₂薄膜磁性的分析, 发现三个原子层厚的薄膜具有磁性, 其原胞净磁矩为0.33 μ_B; 而当薄膜的厚度大于三个原子层时, 薄膜不具有磁性. 此外, 进一步对单侧加氢饱和以及双侧加氢饱和结构下三原子层MoSi₂薄膜的电子性质进行了研究, 发现单侧加氢饱和的三原子层MoSi₂薄膜具有磁性, 其原胞净磁矩为0.26 μ_B, 而双侧加氢饱和三原子层MoSi₂薄膜是非磁性的. 双侧未饱和与单侧加氢饱和的三原子层MoSi₂薄膜的自旋极化率分别为30%和33%. 这些研究结果表明, 三原子层厚的MoSi₂ 超薄薄膜在悬空或者生长于基底之上时具有金属磁性, 预示着它在纳米电子学和自旋电子学器件等方面都有潜在的应用前景.     

用粉末靶在玻璃和PI衬底上制备AZO/Ag/AZO薄膜

室温下在玻璃和聚酰亚胺两种不同衬底上, 采用射频磁控溅射法溅射掺铝氧化锌(AZO)粉末靶和固体Ag靶, 制备了两组AZO/Ag/AZO 3层透明导电薄膜, 研究了AZO层厚度对不同衬底3层膜结构和光电性能的影响.结果表明:不同衬底的两组AZO/Ag/AZO薄膜均为多晶膜.当Ag层厚度不变时, 随着AZO层厚度的增加, 两组薄膜电学性能变化不大, 透射峰向长波方向移动.玻璃和PI衬底上制备的AZO(30 nm)/Ag(14 nm)/AZO(30 nm)薄膜, 在550 nm处的透光率分别为85%和70%, 方块电阻分别为2.6 Ω/□和4.6 Ω/□.     

用改进的sol-gel法制备锆钛酸铅薄膜及其物相转化的研究

利用改进的solgel法,在Pt/Ti/SiO2/Si衬底上制备了PbZr0.5Ti0.5O3(PZT50/50)薄膜.采用了一种新的方式,从同一前驱体溶液得到了厚度各异的单一退火层.研究了薄膜的结构和性质随单层退火厚度的改变而发生的变化,发现随着单一退火层厚度的降低,薄膜(111)取向的程度增大,同时薄膜的剩余极化和介电常量也逐渐增高.当单一退火层厚度降低到约为40nm时,可得到高度(111)择优取向的PZT薄膜.从薄膜成核机理的基础上讨论了薄膜结构变化的内在因素,认为随单一退火层厚度的增加薄膜由单一的 关键词：     

Novel method to determine effective length of quantum confinement using fractional-dimension space approach

The binding energy and effective mass of a polaron confined in a GaAs film deposited on an Al_xGa_1-x As substrate are investigated, for different film thickness values and aluminum concentrations and within the framework of the fractional-dimensional space approach. Using this scheme, we propose a new method to define the effective length of the quantum confinement. The limitations of the definition of the original effective well width are discussed, and the binding energy and effective mass of a polaron confined in a GaAs film are obtained. The fractional-dimensional theoretical results are shown to be in good agreement with previous, more detailed calculations based on second-order perturbation theory.     

Fractal dimension study of polaron effects in cylindrical GaAs/AlxGa1−xAs core–shell nanowires

Polaron effects in cylindrical GaAs/Al_xGa_1−xAs core–shell nanowires are studied by applying the fractal dimension method. In this paper, the polaron properties of GaAs/AlxGa1-xAs core–shell nanowires with different core radii and aluminum concentrations are discussed. The polaron binding energy, polaron mass shift, and fractal dimension parameter are numerically determined as functions of shell width. The calculation results reveal that the binding energy and mass shift of the polaron first increase and then decrease as the shell width increases. A maximum value appears at a certain shell width for different aluminum concentrations and a given core radius. By using the fractal dimension method, polaron problems in cylindrical GaAs/Al_xGa_1-xAs core–shell nanowires are solved in a simple manner that avoids complex and lengthy calculations.     

Polaron effects in cylindrical GaAs/Al_xGa_(1-x)As core-shell nanowires

By the fractal dimension method, the polaron properties in cylindrical GaAs/Al_xGa_(1-x)As core-shell nanowire are explored. In this study, the polaron effects in GaAs/Al_xGa_(1-x)As core-shell nanowire at different values of shell width and aluminum concentration are discussed. The polaron binding energy, polaron mass shift and fractal dimension parameter are numerically worked out each as a function of core radius. The calculation results show that the binding energy and mass shift of the polaron first increase and then decrease as the core radius increases, forming their corresponding maximum values for different aluminum concentrations at a given shell width. Polaron problems in the cylindrical GaAs/Al_xGa_(1-x)As core-shell nanowire are solved simply by using the fractal dimension method to avoid complex and lengthy calculations.     

Fractional-dimensional approach for excitons in GaAsfilms on AlxGa1-xAs substrates

Binding energies of excitons in GaAs films on Al_xGa_1-xAs substrates are studied theoretically with the fractional-dimensional approach. In this approach, the real anisotropic “exciton+film” semiconductor system is mapped into an effective fractional-dimensional isotropic space. For different aluminum concentrations and substrate thicknesses, the exciton binding energies are obtained as a function of the film thickness. The numerical results show that, for different aluminum concentrations and substrate thicknesses, the exciton binding energies in GaAs films on Al_xGa_1-xAs substrates all exhibit their maxima with increasing film thickness. It is also shown that the binding energies of heavy-hole and light-hole excitons both have their maxima with increasing film thickness.     

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.     

Fractal dimension study of polaron effects in cylindrical GaAs/Al<Subscript><Emphasis Type="Italic">x</Emphasis></Subscript>Ga<Subscript>1-<Emphasis Type="Italic">x</Emphasis></Subscript>As core–shell nanowires

Polaron effects in cylindrical GaAs/Al _x Ga_1-xAs core–shell nanowires are studied by applying the fractal dimension method. In this paper, the polaron properties of GaAs/Al _x Ga_1-xAs core–shell nanowires with different core radii and aluminum concentrations are discussed. The polaron binding energy, polaron mass shift, and fractal dimension parameter are numerically determined as functions of shell width. The calculation results reveal that the binding energy and mass shift of the polaron first increase and then decrease as the shell width increases. A maximum value appears at a certain shell width for different aluminum concentrations and a given core radius. By using the fractal dimension method, polaron problems in cylindrical GaAs/Al _x Ga_1-xAs core–shell nanowires are solved in a simple manner that avoids complex and lengthy calculations.     

库仑场对抛物量子点中强耦合极化子性质的影响

采用线性组合算符和幺正变换方法研究了在库仑场束缚下抛物量子点中强耦合束缚极化子的振动频率和基态能量。并对其进行了数值计算,结果表明:强耦合束缚极化子的振动频率和基态能量随量子点的有效受限长度的增加而减小,随电子-LO声子耦合强度的增加而增加,束缚极化子的基态能量随库仑势的增加而减小。     

无限深量子阱中强耦合极化子的基态结合能

研究了无限深量子阱中极化子的基态性质,采用线性组合算符和变分相结合的方法导出了强耦合极化子的振动频率λ、基态能量E₀和基态结合能E_b,讨论了阱宽L和电子-LO声子耦合强度α对强耦合极化子的振动频率λ、基态能量E₀和基态结合能E_b的影响。通过数值计算,结果表明:强耦合极化子的振动频率和基态结合能随阱宽L的增大而减小,随电子-LO声子耦合强度α的增强而增大;基态能量随阱宽L的增大而减小,其绝对值随电子-LO声子耦合强度α的增强而增大;当量子阱阱宽L趋近于无限大和无限小两种极限情况下,分别与三维和二维极化子的结果相一致。