Be1-xMgxO合金的能带特性与相结构稳定性研究

采用基于密度泛函理论的平面波赝势方法,对纤锌矿和岩盐矿结构Be_1-xMg_xO合金的晶格常数、能带特性和形成能进行计算,分析了不同Mg组分下不同结构的Be_1-xMg_xO合金晶格常数和能带差异.结果表明:随着Mg组分的增大,纤锌矿和岩盐矿Be_1-xMg_xO合金的晶格常数都线性增加,但它们的能隙都逐渐减小.对于相同Mg组分的Be_1-xMg_xO合金,岩盐矿结构的能隙要大于纤锌矿结构.当Mg组分为0.89时,Be_1-xMg_xO合金由纤锌矿相转变为岩盐矿相.为了使理论值与实验值相一致,对Be_1-xMg_xO合金的能隙计算值进行修正,得到纤锌矿和岩盐矿Be_1-xMg_xO合金的能隙弯曲系数b值分别为3.451 eV和4.96 eV.对纤锌矿BeO-MgO-ZnO三元合金的能隙和弯曲系数与晶格常数关系做了分析.     

纳米硫化锌球壳的高压相变研究

 采用同步辐射能量色散X射线衍射（EDEX）技术和金刚石对顶砧高压装置,对纳米硫化锌球壳进行了原位高压X射线衍射实验。最高压力达33.3 GPa。常压下纳米硫化锌球壳为纤锌矿结构和闪锌矿结构共存的混相结构。压力达到11.2 GPa时,纳米硫化锌空心球中的纤锌矿结构全部转变为闪锌矿结构。压力达到16.0 GPa时,发生了由闪锌矿结构向岩盐矿结构的相变,在17.5 GPa和21.0 GPa时分别出现未知峰,33.3 GPa时基本完全转变为岩盐矿结构。两个相变均为可逆相变。     

高压下AlN纳米线的介电性质

利用高压X射线衍射和高压原位电化学阻抗谱法研究了AlN纳米线的高压结构和电学性质.研究结果表明:AlN纳米线的电学参数均在22.6 GPa发生了突变,该突变与样品发生了从纤锌矿到岩盐矿的结构相变相关.岩盐相中晶格对电子的散射在电传导中起主导作用;不同于纤锌相中的长程传导,岩盐相中存在短程传导,且其作用随压力增加而增大;纤锌相的介电损耗峰在1Hz且不受压力影响;岩盐相的介电损耗峰随压力减小且向低频方向移动.本研究将为AlN及其相关材料的进一步研究和应用提供实验依据.     

衬底温度对ZnO薄膜的结构和光学特性的影响

利用等离子体辅助分子束外延(P-MBE)设备在蓝宝石衬底上通过改变生长温度,制备了不同的ZnO样品.研究了衬底温度对ZnO的结构、光学和电学性质的影响.样品的晶体结构利用X射线衍射谱进行表征.X射线衍射谱表明,所有的ZnO样品都是(002)取向的六角纤锌矿结构.随着生长温度的升高,X射线的(002)衍射峰的半峰全宽逐渐...     

氮化铝纳米线的高压同步辐射研究

利用金刚石对顶砧和同步辐射光源,对用电弧法制备的、具有纤锌矿结构的氮化铝(AlN)纳米线进行了最高压力达51.1 GPa的原位角散X射线衍射研究。结果表明:当压力上升至24.9 GPa时,纤锌矿结构的AlN纳米线开始向岩盐矿结构转变;当完全卸压后,最终的岩盐矿结构被保留下来;纤锌矿AlN纳米线的轴向比例c/a随压力增加而线性减小。AlN纳米线独特的线状结构决定了其区别于AlN微晶和AlN纳米晶的高压行为。     

TiO薄膜的制备及电输运性质

利用磁控溅射技术,通过改变氧分压在MgO (001)单晶基片上外延生长了一系列TiO薄膜,并对薄膜的结构、价态和电输运性质进行了系统研究. X射线衍射结果表明,所制备的薄膜具有岩盐结构,沿[001]晶向外延生长. X射线光电子能谱结果表明,薄膜中Ti元素主要以二价形式存在.所有样品均具有负的电阻温度系数,高氧分压下制备的薄膜表现出绝缘体的导电性质,低温下电阻与温度的关系遵从变程跳跃导电规律.低氧分压下制备的薄膜具有金属导电性质,并具有超导电性,超导转变温度最高可达3.05 K.所有样品均具有较高的载流子浓度,随着氧分压的降低,薄膜的载流子类型由电子主导转变为空穴主导.氧含量的降低可能加强了TiO中Ti—Ti键的作用,从而使低氧分压下制备的样品显现出与金属Ti相似的电输运性质,薄膜超导转变温度的提升可能与晶体结构或电子结构突变相关联.     

氢化物气相外延生长的GaN膜中的应力分析

对在c面蓝宝石上用氢化物气相外延法(HVPE)生长的六方相纤锌矿结构的GaN膜中的应力进行了分析。高分辨X射线衍射(002)面和(102)面摇摆曲线扫描(半高宽数值分别为317和358角秒)表明生长的GaN膜具有较好的晶体质量。利用高分辨X射线衍射技术准确测量了制备的GaN膜的晶格常数,并计算得到GaN膜中面内双轴应变和面外双轴应变分别为3.37×10-4和-8.52×10-4,等静压应变为-7.61×10-5。拉曼光谱和激光光致发光谱测试表明HVPE-GaN外延膜具有较好的光学特性,利用拉曼光谱的E₂模式特征峰和激光光致发光谱中近带边发射峰的频移定量计算了外延膜中的面内双轴压应力和等静压应力。两种方法得到的面内双轴压应力较为相符。     

Ag掺杂氧化锌纳米材料的制备及高压相变拉曼光谱研究

宽禁带直接带隙半导体材料氧化锌（ZnO）,具有优异的光电性能、机械性能和化学特性。ZnO材料的结构对其性能影响较大,元素掺杂可改变ZnO晶体结构和带隙宽度,是提升ZnO材料性能的有效手段,当前常用Ag掺杂ZnO即为提高光催化反应效率。高压独立于温度、成分,是调控材料结构组织性能的重要手段,是产生新材料、发现新调控原理的重要因素。该研究通过对比纯ZnO晶体和Ag掺杂ZnO晶体的高压相变行为,揭示了元素掺杂对ZnO纳米晶体材料结构性能的影响。研究首先采用水热法辅助制备纯ZnO纳米微球和Ag掺杂ZnO纳米微球（1∶150Ag/ZnO）,表征结果显示水热法合成的纯ZnO和1∶150Ag/ZnO均为六角纤锌矿晶体结构,形貌均为几十纳米尺寸小颗粒堆积形成的微球,ZnO晶格常数随着Ag离子掺杂而变大,Ag掺杂导致ZnO晶格膨胀。随后应用金刚石压腔结合原位拉曼光谱技术测定了纯ZnO和Ag掺杂ZnO的高压结构相变行为。相比于纯ZnO拉曼峰,Ag掺杂ZnO的E₂（high）振动模式439 cm-1拉曼峰峰宽变窄,并呈现向低频方向移动的趋势,与无定形ZnO谱峰相近,表明Ag+取代Zn2+影响了Zn-O键,同时也影响了ZnO晶格结构的长程有序性。随体系压力增大,表征六角纤锌矿结构ZnO的拉曼特征峰439 cm-1出现瞬间弱化和宽化。压力增大至9.0 GPa时,纤锌矿结构ZnO拉曼特征峰439 cm-1消失,585 cm-1处出现新峰,ZnO晶体发生由六角纤锌矿向岩盐矿的结构转变。压力继续增大至11.5 GPa,新的拉曼峰显著增强,峰形变窄,同时向高波数方向移动,相变完成,岩盐矿结构ZnO性能稳定。1∶150 Ag/ZnO从六角纤锌矿结构到立方岩盐结构的相变压力为7.2 GPa,低于纯ZnO。相变压力降低表明晶体结构稳定性下降,可能的原因在于掺杂Ag导致ZnO晶格膨胀,晶体结构松弛,两相相对体积变化增加,从而导致相变势垒降低,使样品在较低压力下发生相变。纳米材料的高压研究揭示了元素掺杂对材料结构稳定性的影响,是纳米材料调控原理的潜在研究手段。     

原位高压微米氧化锌电学性质的研究

利用集成有金属薄膜电极的金刚石对顶砧,对微米氧化锌样品进行了原位高压电导率测量.结果表明,在919 GPa时样品电导率达到最小值,在919—1122 GPa时样品电导率急剧增大,说明此时样品从纤锌矿结构向岩盐矿结构转变直至完全相变,1122　GPa为相变点.通过测量不同条件下高温退火处理的样品电导率,明显看到氧空位对电导率的影响. 关键词： 高压 微米氧化锌 电导率 金刚石对顶砧     

As保护下的生长中断时间对AlSb/InAs超晶格界面粗糙度的影响

用分子束外延设备(MBE)在GaAs(100)衬底上生长了InSb型界面的AlSb/InAs超晶格，界面生长过程中采用了As保护下不同的中断时间.运用掠入射X射线反射技术(GIXRR)对样品进行了测量，并对测量结果进行了模拟和分析，发现As保护下生长中断20 s能获得最平整的AlSb/InAs界面.结合分析显微镜下观察到的样品形貌，过短的界面中断时间会导致界面富In并形成In点，而过长的中断时间会导致AlAs型界面的形成，两者都使界面变得粗糙.另外，还讨论了生长中断在分子束外延生长中的应用. 关键词： 分子束外延 生长中断 超晶格 掠入射X射线反射     

Mn掺杂对ZnO薄膜结构及发光性能的影响

利用脉冲激光沉积的方法在Si衬底上生长出了c轴高度取向的Mn掺杂ZnO薄膜.X射线衍射表明所有样品都具有纤锌矿结构,没有发现其它相,随着掺杂量的增加,c轴晶格常数增大.原子力显微镜结果显示:Mn的掺杂引起了ZnO薄膜表面粗糙度的变化.由光致发光谱发现,在387 nm附近出现了由于近带边自由激子复合引起的紫外峰,还有以4...     

Zn1-xCoxO稀磁半导体薄膜的结构及其磁性研究

利用X射线吸收精细结构、X射线衍射和磁性测量等技术研究脉冲激光气相沉积法制备的Zn1-zCoxO(x=0.01,0.02)稀磁半导体薄膜的结构和磁性.磁性测量结果表明Zn1-xCoxO样品都具有室温铁磁性.X射线衍射结果显示其薄膜样品具有结晶良好的纤锌矿结构.荧光X射线吸收精细结构测试结果表明,脉冲激光气相沉积法制备的样品中的Co离子全部进入ZnO晶格中替代了部分Zn的格点位置,生成单一相的Zn1-xCoxO稀磁半导体.通过对X射线吸收近边结构谱的分析,确定Zn1-xCoxO薄膜中存在O空位,表明Co离子与O空位的相互作用是诱导Zn1-xCoxO产生室温铁磁性的主要原因.     

不同粒径纳米晶硫化锌的高压结构相变研究

 应用原位能量色散X射线散射和金刚石对顶砧技术，对纳米晶ZnS进行了高压结构相变研究。初始相为纤锌矿结构的10 nm和3 nm硫化锌分别在16.0 GPa和16.7 GPa时转变为岩盐矿结构，相变压力均高于纤锌矿结构的体材料硫化锌。该相变为一可逆的结构相变。应用大型科学计算软件Materials Studio（MS）计算了纳米晶ZnS的状态方程，根据Birch-Murnaghan方程拟合了纳米晶ZnS的零压体模量，得到的零压体模量高于相应体材料的零压体模量，表明纳米晶ZnS较难压缩。     

岩盐型ZnO纳米微粒的光电子发射结构

报道了岩盐型氧化锌纳米微粒的X射线光电子发射结构,发现其中3d电子的强烈成键作用,还存在着3d-4sp杂化和离域电子弛豫态的贡献,表现出与纤锌矿型明显的差异. 关键词：     

Fe掺杂ZnO纳米薄膜的光致发光

采用溶胶-凝胶法制备了Zn_1-xFe_xO(x=0.01,0.05,0.10)纳米薄膜。X射线衍射谱显示所有样品均具有六角纤锌矿结构。而且在X射线衍射谱中没有发现其他相存在。研究了在不同的溶液浓度、退火温度和Fe浓度下制备的掺杂ZnO薄膜的光致发光谱。结果表明,热退火提高了样品的光学质量。溶液浓度为0.1mol/L,且Fe含量较低的条件下,样品的光学质量有所提高。     

钙钛矿结构La0.7Ca0.3MnO3-δ外延薄膜中氧的扩散

利用脉冲激光淀积方法，我们制备了外延La0．7Ca0．3MnO3-δ薄膜．实验发现，在30Pa氧分压下制备的薄膜晶格中仅有少量氧空位．可以通过高真空条件下的热处理(热处理温度为780℃)减少样品晶格中的氧含量．室温x射线衍射分析表明，在780℃通过高真空热处理的La0．7Ca0．3MnO3-δ外延薄膜结构不发生改变．通过延长高真空热处理时间可以逐渐减少外延薄膜样品晶格中的氧含量，这反映在样品晶格常数有系统变化及样品绝缘体-金属(I-M)转变温度降低．对样品电阻率．温度曲线的拟合表明，样品晶格中的氧含量是均匀的，这与X射线衍射分析的结果是一致的．通过长时间高真空条件下的热处理可以使样品的I-M转变温度低于10K，而短时间氧气氛中的充氧热处理可以使转变温度回复．这说明样品晶格中的氧扩散出和充入是有区别的．在同一外延薄膜样品可以反复通过高真空条件下的高温脱氧热处理和充氧热处理来改变样品中氧含量，这将方便于将薄膜性能与氧含量的关系进行比较、分析和讨论．     

AIN 纳米线高压相变的 Raman 光谱特征

利用金刚石对顶砧(DAC)技术和显微 Ramana 光谱原位测量技术,在0～33.1 GPa 压力范围对 AIN 纳米线进行了高压相变研究.在24.4 GPa 附近,A1(LO)振动模式呈现出较大的非对称性宽化的特征,表明发生了六角纤锌矿到立方岩盐矿的结构转变.岩盐矿结构 AIN 纳米线的无序声子散射导致了高压相的Raman 散射信号.卸压后,高压相的 Raman 光谱特征被保留下来.根据纤锌矿结构 AIN 纳米线的振动模式频率随压力的变化关系,讨论了 AIN 纳米线和体材料在转变路径上的区别,并计算了纤锌矿结构中对应不同声子模式的格林爱森常数.     

Fe、Ni共掺杂ZnO基稀磁半导体光学性能与铁磁性研究

采用水热法成功制备了不同掺杂浓度的Zn_1-2xFe_xNi_xO（x=0,0.025,0.05,0.1）稀磁半导体材料,利用X射线衍射（XRD）、透射电子显微镜（TEM）和X射线能量色散分析仪（XEDS）对样品进行表征,并结合拉曼（Raman）光谱、光致发光光谱（PL）和振动样品磁强计（VSM）研究样品的光学性能和磁学性能。结果表明,水热法制备的样品具有结晶性良好的纤锌矿结构,没有杂峰出现,形貌为纳米棒状结构,分散性良好。Fe²⁺、Ni²⁺是以替代的形式进入ZnO晶格中,Fe和Ni的掺杂使得晶体中的缺陷和应力增加,拉曼光谱峰位发生红移,光致发光光谱发生猝灭现象。另外,共掺杂样品在室温条件下存在明显的铁磁性,饱和磁化强度随着掺杂量的增加而增强。     

宽禁带Ⅱ-Ⅵ族化合物半导体薄膜及超晶格的外延生长及特性研究

介绍了宽禁带II-VI族化合物半导体ZnSe,ZnSSe和ZnCdSe外延膜及它们的超晶格的分子束外延生长.用X射线衍射法(XRD)和光致发光(PL)法分别对其结构特性和光学特性进行了研究.尤其是对超晶格样品所进行的温度变化的PL研究,得出了对于ZnSe/ZnSSe超晶格,其激子激活能(E_(?))仅为17meV,我们用ZnSe/ZnSSe导带不连续较小来解释这个结果.而对于ZnCdSe/ZnSe超晶格,其E_(?)则为41meV,这说明此类超晶格所形成的量子阱,足以对电子和空穴进行限制.这些结果为我们进     

Zn1-xCoxO稀磁半导体薄膜的结构及其磁性研究

利用X射线吸收精细结构、X射线衍射和磁性测量等技术研究脉冲激光气相沉积法制备的Zn_1-xCo_xO (x＝0.01,0.02)稀磁半导体薄膜的结构和磁性.磁性测量结果表明Zn₁-xCo_xO样品都具有室温铁磁性.X射线衍射结果显示其薄膜样品具有结晶良好的纤锌矿结构.荧光X射线吸收精细结构测试结果表明,脉冲激光气相沉积法制备的样品中的Co离子全部进入ZnO晶格中替代了部分Zn的格点位置,生成单一相的Zn_1-xCo_xO 稀磁半导体.通过对X射线吸收近边结构谱的分析,确定Zn_1-xCo_xO薄膜中存在O空位,表明Co离子与O空位的相互作用是诱导Zn_1-xCo_xO产生室温铁磁性的主要原因. 关键词： 1-xCo_xO稀磁半导体')" href="#">Zn_1-xCo_xO稀磁半导体 X射线吸收精细结构谱 脉冲激光气相沉积法