LiGaO2衬底上ZnO外延膜的结构与光学特性

采用磁控溅射法在(001),(100)及(010)LiGaO2衬底上制备了ZnO薄膜,通过X射线衍射(XRD)、原子力显微镜(AFM)、透过光谱以及光致发光谱(PL)对薄膜的结构、形貌及光学性质进行了表征.结果表明LiGaO2衬底不同晶面上制备的ZnO薄膜具有不同的择优取向,在(001)、(100)及(010)LiGaO2上分别获得了[001]、[1100]及[1120]取向的ZnO薄膜;不同取向的ZnO薄膜表面形貌差异较大;薄膜在可见光波段具有较高的透过率;在ZnO薄膜的光致发光谱中只观察到了位于378 nm的紫外发射峰,而深能级发射几乎观察不到,(1100)取向的薄膜紫外发射峰强度最大,半高宽也最小,薄膜光致发光件质的差异丰要和晶粒尺寸有关.     

反应溅射氧化锌薄膜的结构特点及性质

以金属Zn(纯度为99.99%)作为靶材,采用离子束反应溅射法在玻璃衬底上溅射沉积了一系列ZnO薄膜样品。通过对薄膜样品X射线衍射(XRD)谱的分析,发现尽管溅射条件不同,但是ZnO薄膜只沿(0002)晶面取向生长。衬底温度和溅射气体的氧分压对薄膜沿c轴取向生长有影响,其中衬底温度的影响较明显。溅射过程中发现衬底温度为360℃最适合(0002)晶面的生长,在此温度下溅射获得了完全沿c轴取向生长且衍射峰最强的ZnO薄膜。室温下测量了ZnO薄膜的发射光谱,发现薄膜在紫外区(364nm附近)、蓝绿区(470nm附近)有较强的发光峰,在紫光区(398nm附近)、蓝光区(452nm附近)和红外区(722nm附近)有较弱的发光峰。ZnO薄膜在空气中退火,对薄膜的结构、发光和电学性质都有一定影响。合适的退火温度可以促进薄膜沿c轴的取向生长;退火后ZnO多晶薄膜的晶粒比未退火的略大;退火使部分发光峰的位置发生偏移并使薄膜的发光强度增强;退火使薄膜的电阻率显著增大,薄膜的电阻率随氧分压的增大而增大。     

氧分压对PLD制备ZnO薄膜结构和发光性质的影响

采用脉冲激光沉积(PLD)技术,在Si(100)衬底上制备出高度c轴取向的ZnO薄膜。通过X射线衍射(XRD)谱,扫描电镜(SEM)和室温光致发光(PL)光谱的测量,研究了生长气氛压强的改变对薄膜结构和光致发光的影响。实验结果表明,当氧压从10Pa升高到100Pa时ZnO(002)衍射峰的半峰全宽(FWHM)增大。可以认为这是由于较高的氧压下,到达衬底表面的离子动能减小。这样部分离子没有足够的能量迁移到生长较快的(002)面,c轴取向变差,导致(002)衍射峰的强度降低,半峰全宽增大。随着氧压增大,紫外发光强度增强。这可能是氧压变大,薄膜的化学配比升高,说明化学配比对UV发光的影响要大于薄膜微结构的影响。改变氧气压强对薄膜的表面形貌也有较大的影响。     

气相输运法制备ZnO薄膜(英文)

运用气相输运技术在不同的衬底上制备ZnO薄膜,同时对这些ZnO薄膜的表面形貌、晶体结构和光学特性进行表征。在扫描电子显微镜图像上可以看到,相比没有镀金的Si衬底,ZnO纳米颗粒在镀金的Si衬底上的生长尺寸较大。X射线衍射测试结果表明,在Si(111)和Si(100)衬底上生长的ZnO薄膜显示出不同的六角纤锌矿结构的衍射峰,但没有出现立方闪锌矿ZnO结构的衍射峰。在镀金的Si衬底上,ZnO薄膜生长取向主要为c轴方向。此外,所有ZnO样品的光致发光谱上均只出现一个狭窄且强的紫外峰,约在389 nm(3.19 eV)波长处。     

以Au为缓冲层在Si衬底上生长ZnO薄膜

采用化学气相沉积(CVD)方法在Si(001)衬底上分别制备了有金属Au缓冲层以及无Au缓冲层的ZnO薄膜。其中Au缓冲层在物理气相沉积(PVD)设备中蒸发,厚度大约为300nm。有Au缓冲层的ZnO薄膜晶体质量比直接在Si衬底上生长有了显著提高。利用X射线衍射(XRD)研究了所生长ZnO薄膜的结晶质量,有Au缓冲层的ZnO薄膜虽然仍为多晶,但显示出明显的择优取向。用光学显微镜研究了ZnO薄膜的表面特征,金属Au缓冲层显著地提高了在Si衬底上生长的ZnO薄膜的晶粒尺寸及平整度。同时利用室温光致发光(PL)谱研究了ZnO薄膜的光学性质,并分析了有Au缓冲层的ZnO薄膜NEB发光峰强度反而弱的可能原因。     

ZnO薄膜的自组织设计及形貌控制

采用单源化学气相沉积(SSCVD)法,在Si(100)基片上通过改变前驱反应体与基片的入射角度,获得了可控柱状取向的ZnO薄膜.研究发现,入射角度的改变可使沉积薄膜中的柱状结构的生成方向倾斜.但X射线衍射(XRD)分析表明:ZnO薄膜的c轴(002)取向与入射角无关,且不沿ZnO柱状结构的生长方向取向.由于ZnO的(002)面为其表面自由能最低且原子密度高的晶面,ZnO薄膜的生长更易于在垂直于基片表面的方向c轴取向生长.     

射频磁控溅射ZnO薄膜的结构和光学特性

采用射频（RF）反应磁控溅射法在n-Si(001)衬底上外延生长ZnO薄膜。XRD谱测量显示出较强的（002）衍射峰，表明ZnO薄膜为c轴择优取向生长的。室温PL谱测量观察到了较强的紫外光发射和深能级发射。     

ZnO薄膜的分子束外延生长及性能

利用分子束外延(MBE)和氧等离子体源辅助MBE方法分别在Si(100)、GaAs(100)和蓝宝石Al2O3(0001)衬底上用Zn、ZnS或以一定Zn-O化学计量比作缓冲层,改变衬底生长温度和氧压,并在氧气氛下,进行原位退火处理,得到ZnO薄膜。依据X射线衍射(XRD)图,表明样品的结晶性能尚好,且呈c轴择优取向;实验结果表明在不同衬底上生长的ZnO薄膜,由于晶格失配度不同,其衍射峰也有区别。用原子力显微镜(AFM)观测薄膜的表面形貌,为晶粒尺寸约几十纳米的ZnO纳米晶,且ZnO晶粒呈六边形柱状垂直于衬底的表面。采用掠入射X射线反射率法测膜厚。在360nm激发下,样品的发光光谱是峰值为410,510nm的双峰谱,是与样品表面氧缺陷有关的深能级发光。     

γ-LiAlO2上非极性ZnO薄膜制备及其光谱性质研究

利用激光脉冲沉积(PLD)技术在(302)γ-LiAlO2衬底上成功生长了非极性的a面(11■0)ZnO薄膜.衬底温度为350℃时,薄膜是混合取向(a向和c向),以c面ZnO为主,且晶粒尺寸分布很宽;提高温度达500℃,薄膜变为单一的(11■0)取向,摇摆曲线半高宽0.65°,晶粒尺寸分布趋窄,利用偏振透射谱可以明显看出其面内的各向异性.衬底温度650℃下制备的样品晶粒继续长大,虽然摇摆曲线半高宽变大,但光致发光谱(PL)带边发射峰半高宽仅为105meV,比在350℃,500℃下制备的样品小1/5.     

低温缓冲层对氧化锌薄膜质量的影响

利用金属有机化学气相沉积(MOCVD)法,在Si衬底上外延生长ZnO薄膜。为了改善氧化锌薄膜的质量,首先在Si衬底上生长低温ZnO缓冲层,然后再生长高质量的ZnO薄膜。通过XRD、SEM、光致发光(PL)光谱的实验研究,发现低温ZnO缓冲层可有效降低ZnO薄膜和Si衬底之间的晶格失配以及因热膨胀系数不同引起的晶格畸变。利用低温缓冲层生长的ZnO薄膜的(002)面衍射峰的强度要比直接在Si上生长的ZnO薄膜样品的高,并且衍射峰的半高宽也由0.21°减小到0.18°,同时有低温缓冲层的样品室温下的光致发光峰也有了明显的增高。这说明利用低温缓冲层生长的ZnO薄膜的结晶质量和光学性质都得到了明显改善。     

改进的DLA方法模拟薄膜二维生长

对经典的DLA模型进行改进，研究了薄膜的二维生长过程.通过改变表征吸附原子在基底扩散 能力的参量D_T，D_C以及表征沉积速率的参量D_V，得到 了与实验一致的薄 膜分形生长模式和团状生长模式.分析了薄膜的形核阶段原子团的大小分布，以及不同条件 下原子团的数目和大小随覆盖度的变化. 关键词： DLA 薄膜生长 分形生长 团状生长     

3D Icosahedral aperiodic packings of spheres of different diameters from discrete icosahedral crystals

General results for transient pattern dynamics in the context of spinodal decomposition as well as domain-wall formation in the Fréedericksz transition in nematics are reviewed. The question of wavelength selection and the relevance of finite-size effects in this issue are considered in a general model of transient pattern dynamics. A finite-size scaling law for domain growth is shown to be satisfied by this model.     

超长定向含铁多壁碳纳米管阵列的制备

采用无模板化学气相沉积法,以二茂铁为催化剂,二甲苯为碳源,利用单温炉加热装置制备了定向碳纳米管阵列。运用扫描电子显微镜、透射电子显微镜、拉曼光谱和X射线衍射仪等对定向碳纳米管阵列的形貌、成分和物相进行细致的分析和表征。结果表明:制得的碳纳米管阵列具有良好的定向性和多壁管状结构,并且石墨化程度高;碳纳米管中除碳元素外,管中包含有少量以纳米颗粒和纳米线形式存在的铁及其化合物,主要成分是铁和碳化铁。结合碳纳米管的制备和透射电子显微镜分析表征结果,认为超长碳纳米管阵列的生长模式为底部生长方式,即经历催化剂分解、催化、成核、长大、中毒、凝聚成粒和连接成线的循环过程,正是由于碳源和催化剂的连续供应促成了碳纳米管阵列的快速定向生长。     

GaAs(111)衬底上生长的GaN的极性与生长方法和生长条件的关系

研究了在GaAs(111)衬底上生长的六角相GaN的极性的相关关系.在高Ⅴ/Ⅲ比的条件下用MOVPE和MOMBE方法生长的GaN的极性和GaAs衬底的极性一致;在(111)A-Ga表面上的生长层呈现Ga的极性,而在(111)B-As表面上的生长层呈现N的极性.然而,在低的Ⅴ/Ⅲ比,或采用一个AIN中间层的条件下,用HVPE和MOMBE方法在GaAs(111)B表面上生长的GaN呈现出Ga的极性.目前,其原因尚不清楚,但是这些结果表明采用HVPE生长方法或用一高温AlN阻挡层可以得到高质量的GaN.     

The Elimination of Grains and Grain Boundaries in Grain Growth

The topological changes that occur during coarsening of 2D and 3Dcellular structures, such as polycrystals, areinvestigated. Particular attention is given to the elimination ofgrain boundaries and grains with more than the minimum number oftopological elements. A thermodynamic criterion is introduced tofind out which topological transformations are favoured, based on theevaluation of the Gibbs free energy of the initial and finalconfigurations. In general, elimination of grains is possible only ifthe number of their neighbours is below a critical value, which maybe affected by geometry.     

Identification of geometrical models of interface evolution for dendritic crystal growth

This Letter introduces a method for identifying geometrical models of interface evolution, directly from experimental imaging data. These local growth models relate normal growth velocity to curvature and its derivatives estimated along the growing interface. Such models can reproduce many qualitative features of dendritic crystal growth as well as predict quantitatively its early stages of evolution. Numerical simulations and experimental crystal growth data are used to demonstrate the applicability of this approach.     

The fabrication of ReS2 flowers at controlled locations by chemical vapor deposition

Here we report a metal induced nucleation to realize the growth of ReS₂ flowers at controlled locations. The ordered arrays of ReS₂ flowers have been successfully prepared on SiO₂/Si substrate using Pt metal dots as nucleation sites and S, NH₄ReO₄ powders as precursors by a chemical vapor depostion method. The NH₄ReO₄ powders are used as the rhenium sources. The ReS₂ flowers are grown above the pre-patterned Pt dots, Raman and transmission electron microscopy measurements indicated that the prepared ReS₂ flowers have excellent crystalline quality.     

ZnO纳米线的合成与生长机理

采用化学气相沉积系统制备ZnO纳米线,以覆盖一层约5nm厚的Ag薄膜的单晶Si(001)为衬底,纳米线的生长遵循气-液-固(VLS)机理。对得到的样品采用X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)进行晶体结构和形貌的表征。XRD结果表明衬底温度在600~700℃时生长的ZnO纳米线具有六方结构和统一的取向。通过扫描电子显微镜分析,比较了生长温度对纳米线直径和长度的影响。实验表明我们可以通过催化剂和温度来实现ZnO纳米线生长的可控。与传统的VLS生长方式不同的是在我们制备的ZnO纳米线顶端并没有看到催化剂颗粒,表明纳米线的生长方式是底部生长,我们对其生长机理进行了研究。     

横向外延过生长磷化铟材料的生长速率模型

分别考虑气相扩散和掩膜表面扩散过程，建立了金属有机化学气相沉积条件下横向外延过生长的速率模型. 在砷化镓衬底上外延磷化铟条件下，模拟得到了生长速率随掩膜/窗口宽度(m/w)变化的关系. 通过讨论掩膜/窗口宽度的影响，说明了掩膜宽度、窗口宽度以及有效掩膜宽度是决定生长速率的关键因素. 以上结论与实验结果一致. 关键词： 横向外延 生长模型 扩散 生长速率     

From the eden model to the kinetic growth walk: A generalized growth model with a finite lifetime of growth sites

We propose a new class of cluster growth models where growth sites have a finite lifetime , which contains as special cases the Eden model ( = ) and the kinetic growth walk ( = 1). For finite but large values the growth process can be characterized by a crossover timet _X; for times belowt _X an Eden-type cluster is formed, while for times abovet _X the growth process belongs to the universality class of the self-avoiding random walk. The crossover time increases monotonically with . We develop a scaling theory for the time evolution of the mean end-to-end distance between the seed and the last-added site, and for the average number of growth sites by which the kinetics of the growth process can be characterized. We test this scaling theory by extensive Monte Carlo simulations. We also extend our results to inhomogeneous media (percolation systems).