MOCVD生长的GaN单晶膜透射光谱研究

采用MOCVD技术在Al2O3(0001)衬底上生长了GaN薄膜，使用透射光谱、光致发光光谱和X射线双晶衍射三种技术测试了五类GaN薄膜样品，实验结果表明：GaN薄膜透射谱反映出的GaN质量与X射线双晶衍射测量的结果一致，即透射率越大，半高宽越小，结晶质量越好；而X射线双晶衍射峰半高宽最小的样品，其PL谱的带边峰却很弱，这说明PL谱反映样品的光学性能与X射线双晶衍射获得的结晶质量不存在简单的对应关系，同时还报导了一种特殊工艺生长的高阻GaN样品的RBS／沟道结果。     

N极性GaN薄膜的MOCVD外延生长

采用MOCVD技术在c面蓝宝石衬底上外延制备了N极性GaN薄膜。通过KOH腐蚀的方法判定了GaN外延薄膜的极性。通过X射线双晶衍射(XRD)摇摆曲线和光致荧光(PL)谱测试研究了成核层生长时间对N极性GaN薄膜晶体质量和发光性能的影响。研究结果表明,成核层生长时间为300 s时,N极性GaN薄膜样品的位错密度最低,发光性能最好。采用拉曼(Raman)光谱对样品的应变状态进行了分析。     

用X射线衍射法测定氮化镓马赛克结构中的面内扭转角

Ⅲ-Ⅴ族氮化物半导体材料在发光二极管、激光器和探测器方面有着广泛的应用,采用高分辨X射线衍射来测定用金属有机化学气相沉淀法在蓝宝石衬底上生长的氮化镓外延层马赛克结构的扭转角,分别研究了(0002)、(1013)、(1012)、(1011)、(2021)五个面的X射线摇摆曲线,并且用Pseudo-Voigt方程拟合每一个面的摇摆曲线,我们利用外推法很方便地测得氮化镓外延薄膜的面内扭转角。另外我们采用同步辐射X射线掠入射衍射对样品进行(1100)面反射φ扫描直接测得面内扭转角,对第一种方法进行验证,两种方法测量结果相同。从而提供一种简单、方便的GaN外延层的面内扭转角的测试方法,为深入研究GaN材料奠定良好基础。     

用SAXS和XRD方法研究TiO2纳米颗粒微观结构

用溶胶-凝胶方法制备了TiO₂纳米样品,并对该样品在300℃到800℃温度区域进行了退火处理.应用同步辐射X射线粉末衍射(XRD)方法研究了经不同热处理温度的TiO₂纳米颗粒的结构相变.应用同步辐射小角X射线散射(SAXS)方法研究了TiO₂纳米颗粒的表面分形与界面特性.得到纳米颗粒粒度与退火温度的变化规律,讨论了表面界面特征与相变的关系. 关键词： X射线小角散射 X射线衍射 2纳米颗粒')" href="#">TiO₂纳米颗粒     

GaN1-xPx三元合金的光学与结构特性

对采用金属有机化学气相淀积(MOCVD)技术生长的GaN1-xPx三元合金进行了低温光致发光(PL)和X射线衍射(XRD)测试分析,与来自GaN层的带边发射相比,P的摩尔分数比为0．03,0．11和0．15的GaN1-xPx的光致发光峰分别呈现出了73meV,78meV和100meV的红移,文中将这种红移归因于GaN1-xPx合金具有大的带隙能量弯曲系数。X射线衍射结果表明GaN1-xPx三元合金仍为六方结构晶体,且随着P组份比的增加,GaN1-xPx合金的(0002)衍射峰逐渐向小角度方向移动,即晶格常量变大,同时,(0002)衍射峰谱线不断宽化,说明由于替位式P原子的不规则分布以及部分间隙P原子的影响造成了GaN1-xPx样品的晶格畸变。在GaN1-xPx的光致发光谱及X射线衍射谱中均未观测到相应的有关GaP的峰,表明所生长的高P含量的GaN1-xPx三元合金没有产生明显的相分离。     

金刚石压砧内单轴应力场对物质状态方程测量的影响

金刚石压砧的几何结构使得在高压下封垫内的样品通常处于单轴应力场中：压砧轴向加载应力最大,径向应力最小.由于金刚石压砧内非静水压单轴应力场的影响,用传统的高压原位X射线衍射方法测得的物质压缩曲线一般位于理想静水压压缩曲线之上.利用金刚石压砧径向X射线衍射技术以及晶格应变理论,结合最近的钨、金刚石和硼六氧样品的高压原位同步辐射径向X射线衍射实验结果,从宏观差应力、样品强度、标压物质和待测物质强度的关系三个方面分析讨论了金刚石压砧内单轴应力场对物质状态方程测量的影响及解决方案. 关键词： 金刚石压砧 单轴应力场 高压原位X射线衍射 状态方程     

GaAs(001)衬底上分子束外延生长立方和六方GaN薄膜

采用分子束外延方法在GaAs(001)衬底上生长出了03微米厚的GaN薄膜,X射线双晶衍射和室温光荧光测试结果表明,采用GaAs氮化表面作为成核层可获得高纯度立方GaN薄膜而采用AlAs氮化表面作为成核层可获得高纯度六方GaN薄膜.这一研究结果表明在GaAs衬底上生长GaN薄膜的相结构可以通过选择不同的成核层来控制. 关键词：     

同轴X射线相位衬度计算机X射线断层摄影术研究

基于北京同步辐射装置(BSRF)开展了同轴X射线相位衬度计算机X射线断层摄影术(CT)研究.利用北京同步辐射的14 keV单色X射线作为光源,以高分辨能力的X射线胶片作为探测器,分别开展吸收衬度和同轴相位衬度成像的比较研究以及相位衬度计算机X射线断层摄影术研究.相位衬度计算机X射线断层摄影术重建采用Bronnikov提出的算法.结果显示,与传统的吸收衬度图像相比,相位衬度图像具有更好的衬度和更高的空间分辨力;实验获得人工样品和蝗虫的相位衬度计算机X射线断层摄影术重建图像.重建图像中可见样品的一些结构细节.实验结果表明,相位衬度X射线成像更适合于研究弱吸收或吸收差异很小的材料;利用北京同步辐射开展同轴X射线相位衬度计算机X射线断层摄影术研究是可行的.     

脉冲激光沉积GaN薄膜的结构和光学特性研究

采用准分子脉冲激光,在Si(111)衬底上生长了带有AlN缓冲层的GaN薄膜, 利用X射线衍射(XRD)、原子力显微镜(AFM)和光致发光光谱(PL)等测试手段研究了不同沉积温度所生长的GaN薄膜结构特征和光学性能.研究表明:沉积温度影响GaN薄膜结构和光学性能,黄带发射峰主要与晶体缺陷有关.在400～700℃沉积范围内随着温度升高,GaN薄膜结构和光学性能提高.     

Si(111)衬底上生长有多缓冲层的六方GaN晶格常数计算和应变分析

利用卢瑟福背散射/沟道技术和高分辨率X射线衍射技术对在Si(111)衬底上利用金属有机化合物气相外延技术(MOVPE)生长有多缓冲层的六方GaN外延膜进行结晶品质计算、晶格常数计算和应变分析. 实验结果表明：GaN外延膜的结晶品质为χ_min=1.54%，已达到完美晶体的结晶品质(χ_min=1%—2%)；GaN外延膜的水平方向和垂直方向晶格常数分别为：a_epi＝0.31903nm，c_epi=0.51837nm，基本达到G 关键词： GaN 高分辨X射线衍射 卢瑟福背散射/沟道 弹性应变     

X-ray diffraction micro-imaging of strain in laterally overgrown GaAs layers. Part II: analysis of multi-stripe and fully overgrown layers

As a development of our previous analysis of a single GaAs stripe, in this work spatially resolved X-ray diffraction (SRXRD) was applied for micro-imaging of strain in partially and fully overgrown GaAs layers grown by epitaxial lateral overgrowth (ELO) on SiO₂-masked GaAs substrates. We show that a standard X-ray diffraction providing information integrated over many stripes leads to overestimation of lattice misorientation in such samples. On the contrary, the SRXRD allows precise measurements of local wing tilts of individual ELO stripes with micrometer-scale spatial resolution. A complex strain field was found in fully overgrown GaAs ELO samples. With the use of the SRXRD technique, the distribution of this strain was measured that allowed reproducing the shape of deformed lattice planes both inside the epitaxial layer as well as in the substrate underneath. PACS 61.05.cp; 61.72.Ff; 68.55.ag     

X-ray diffraction micro-imaging of strain in laterally overgrown GaAs layers. Part I: analysis of a single GaAs stripe

Spatially resolved X-ray diffraction (SRXRD) is used for micro-imaging of strain in GaAs:Si layers grown by liquid phase epitaxial lateral overgrowth (ELO) on SiO₂-masked GaAs substrates. We show that laterally overgrown parts of the layers (wings) are tilted towards the underlying mask. By SRXRD mapping local wing tilt is easily distinguished from macroscopic sample curvature. The direction of the tilt and distribution of tilt magnitude across the width of each layer can also be readily determined. This allows measuring of the shape of the lattice planes in individual ELO stripes. Downward wing tilt disappears completely when the mask is removed by selective etching. Then residual strain in ELO layers is exposed. In particular, upward tilt is found in free-standing ELO wings. Numerical simulations show that this phenomenon is caused by different concentrations of silicon dopant in vertically and laterally grown parts of the layer. PACS 61.05.cp; 61.72.Ff; 68.55.ag     

基于微观结构计算晶体宏观弹性应变场

基于晶体的微观结构提出了一种计算晶体宏观弹性应变场的方法,将该方法应用于金属晶体Fe,得到的应变场与连续介质理论预测结果吻合地很好,从而证明了该方法的准确性.以该方法为基础,进一步考虑无限小应变与有限应变的差值,发现应变差值在晶体剧烈变形区域内较强,对金属晶体Cu位错应变场的计算表明这种应变差异可以用来描述位错的运动状态和芯域结构.该方法可为评估晶体缺陷附近应变状态提供依据.     

单轴应变对氮化铟电子结构及光学性质的影响

采用密度泛函理论框架下的第一性原理平面波赝势方法,计算单轴应变下闪锌矿氮化铟的电子结构及光学性质.结果表明：施加应变会使带隙变窄.对于拉应变,随着应变增大带隙减小程度增大;对于压应变,随应变增大带隙减小程度减弱;且拉、压应变对带隙调控都是线性的.在能量区间4 eV~12 eV范围内施加应变时,氮化铟的吸收光谱发生红移,随拉应变程度增加,吸收光谱的红移进一步加大;随压应变增加,吸收光谱红移减弱;在该范围内,氮化铟的折射率、反射率随拉应变的增大而增加,随压应变增加减小;施加拉应变时能量损失函数峰值增大,施加压应变后能量损失函数峰值减小.通过施加单轴应变能有效调节氮化铟材料的电结构及光学性质.     

基于微观结构计算晶体宏观弹性应变场

基于晶体的微观结构提出了一种计算晶体宏观弹性应变场的方法,将该方法应用于金属晶体Fe,得到的应变场与连续介质理论预测结果吻合地很好,从而证明了该方法的准确性.以该方法为基础,进一步考虑无限小应变与有限应变的差值,发现应变差值在晶体剧烈变形区域内较强,对金属晶体Cu位错应变场的计算表明这种应变差异可以用来描述位错的运动状态和芯域结构.该方法可为评估晶体缺陷附近应变状态提供依据.     

基于纤芯失配和光纤布拉格光栅实现温度和应变同时测量

基于纤芯失配理论,提出了一种多模单模多模（MSM）结构与光纤布拉格光栅（FBG）级联实现温度和应变同时测量的光纤传感器。利用MSM结构的干涉谱和FBG对温度和应变的不同响应灵敏度,实现了对温度、应变的同时测量。实验结果表明,在20 ℃~80 ℃的温度范围内,MSM结构的干涉谱和FBG的温度灵敏度分别为0.091 nm/℃和0.0102 nm/℃;在0～650 με的应变范围内,应变灵敏度分别为 -0.0013 nm/με和0.0012 nm/με。因此利用敏感矩阵,即可实现对温度和应变的同时测量,且温度和应变的最大测量误差分别为±0.2 ℃和±8.25 με。该结构灵敏度高,结构简单,且不易受电磁等干扰,实验结果具有良好的线性度,在工程领域应用前景良好。     

S+C+L波段色散斜率补偿光子准晶体光纤

提出了一种改进的光纤光栅应变传感器结构,用有限元分析软件对其进行建模和静力仿真,得到其应力分布和光栅区域的应变情况.在整体宽度与厚度相等的情况下,此结构的灵敏度约为传统"工"字型结构的600倍.进一步分析了其关键区域的6个结构参量对应变灵敏度及量程的影响.筛选、设计并加工出不同尺寸的两种应变片,分别用UV胶与玻璃焊料对光栅进行封装,得到灵敏度分别为:249 pm/N、330 pm/N和1.1 pm/N.比较分析表明,本文提供的分析方法与数据,可为不同工程应用场合的最优结构设计提供依据.     

光纤布喇格光栅应变传感器结构优化研究

提出了一种改进的光纤光栅应变传感器结构,用有限元分析软件对其进行建模和静力仿真,得到其应力分布和光栅区域的应变情况.在整体宽度与厚度相等的情况下,此结构的灵敏度约为传统"工"字型结构的600倍.进一步分析了其关键区域的6个结构参量对应变灵敏度及量程的影响.筛选、设计并加工出不同尺寸的两种应变片,分别用UV胶与玻璃焊料对光栅进行封装,得到灵敏度分别为:249pm/N、330pm/N和1.1pm/N.比较分析表明,本文提供的分析方法与数据,可为不同工程应用场合的最优结构设计提供依据.     

一种高灵敏度的桥型声表面波应变传感器*

为了提高声表面波传感器应变灵敏度,该文提出了一种桥型声表面波应变传感器。首先根据受压弯曲构件中应变分布特点设计了桥型声表面波应变传感器,并建立有限元模型,结合微扰法分析了桥型结构几何参数与声表面波应变传感器灵敏度的关系。根据分析结果确定桥型声表面波应变传感器几何结构参数,并与传统声表面波应变传感器的应变灵敏度进行了对比研究,在此基础上搭建受压弯曲微动平台开展实验研究,结果表明:在直梁构件受压弯曲应变测量时,Y34°切向的桥型声表面波应变传感器的应变灵敏度为1692 Hz/με,传统声表面波传感器应变灵敏度为1328 Hz/με,桥型声表面波应变传感器的应变灵敏度较传统声表面波应变传感器有明显提高。     

Biaxial strain-induced enhancement in the thermoelectric performance of monolayer WSe_2

The effects of biaxial strain on the electronic structure and thermoelectric properties of monolayer WSe_2 have been investigated by using first-principles calculations and the semi-classical Boltzmann transport theory. The electronic band gap decreases under strain, and the band structure near the Fermi level of monolayer WSe_2 is modified by the applied biaxial strain. Furthermore, the doping dependence of the thermoelectric properties of n-and p-doped monolayer WSe_2 under biaxial strain is estimated. The obtained results show that the power factor of n-doped monolayer WSe_2 can be increased by compressive strain while that of p-doping can be increased with tensile strain. Strain engineering thus provides a direct method to control the electronic and thermoelectric properties in these two-dimensional transition metal dichalcogenides materials.