GaN(0001)表面的电子结构研究

报道了纤锌矿WZ(wurtzite)GaN(0001)表面的电子结构研究.采用全势线性缀加平面波方法计算得到了GaN分波态密度,与以前实验结果一致.讨论了Ga3d对GaN电子结构的影响.利用同步辐射角分辨光电子能谱技术研究了价带电子结构.通过改变光子能量的垂直出射谱勾画沿ΓA方向的体能带结构,与计算得到的能带结构符合得较好.根据沿ΓK和ΓM方向的非垂直出射谱,确定了两个表面态的能带色散 关键词： GaN 角分辨光电发射 全势线性缀加平面波 电子结构     

Fe/ZnO(0001)界面的同步辐射光电子能谱研究

利用同步辐射光电子能谱研究了Fe/ZnO生长模式、界面化学反应和电子结构.结果表明，Fe在ZnO(0001)表面以类SK模式生长(单层加岛状生长).当沉积约2?的Fe后，生长模式开始从二维层状生长转变成混合模式生长.界面价带谱和Fe3p芯能级谱的分析表明，在低覆盖度下，约有一个原子层(约1.5?)的Fe被ZnO(0001)面的外层O原子氧化，随着沉积厚度的增加，金属态Fe的信号逐渐增强.当吸附了5.1?的Fe时，出现了较强的金属Fe的Fermi边，说明出现了Fe的金属态.此外，在Fe原子吸附过程中，样品功函数在Fe厚度为0.2?时达到最小值4.5eV，偶极层形成后逐渐稳定在4.9eV.     

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.     

Fe/ZnO(0001-)界面的同步辐射光电子能谱研究

利用同步辐射光电子能谱研究了Fe／ZnO生长模式、界面化学反应和电子结构．结果表明，Fe在ZnO（0001^-）表面以类SK模式生长（单层加岛状生长）．当沉积约2A的Fe后，生长模式开始从二维层状生长转变成混合模式生长．界面价带谱和Fe3p芯能级谱的分析表明，在低覆盖度下，约有一个原子层（约1．5A）的Fe被ZnO（0001）面的外层0原子氧化，随着沉积厚度的增加，金属态Fe的信号逐渐增强．当吸附了5．1A的Fe时，出现了较强的金属Fe的Fermi边，说明出现了Fe的金属态．此外，在Fe原子吸附过程中，样品功函数在Fe厚度为0．2A时达到最小值4．5．eV，偶极层形成后逐渐稳定在4．9eV．     

Ge/ZnSe(100)异质结能带偏移的同步辐射光电子能谱研究

利用同步辐射光电子能谱研究了Ge/ZnSe（100）极性界面的能带连接问题．表面灵敏的芯能级谱显示出Ge原子与Se原子在界面处存在较弱的化学反应．利用芯能级技术，测量了该异质结的价带偏移，为1.76±0.1eV．用界面键极性模型对ZnSe（100）极性表面对价带偏移的影响进行了讨论，理论与实验符合较好 关键词：     

6H-SiC（0001）-6[KF（]3[KF）]×6[KF（]3[KF）]R30°重构表面的同步辐射角分辨光电子能谱研究

利用同步辐射角分辨光电子能谱（SRARPES）对6H-SiC（0001）-6[KF（]3[KF）]×6[KF（]3[KF）] R30°重构表面的电子结构和表面态进行了研究.通过鉴别价带谱中来自于体态的信息,可以推断出重构表面的费米能级位于体态价带顶之上（2.1±0.1）eV处.实验测出的体能带结构与理论计算的结果较为符合.在重构表面上发现三个表面态,分别位于结合能-0.48 eV（S₀）,-1.62 eV（S₁）和-4. 关键词： 角分辨光电子能谱 碳化硅（SiC） 电子结构 表面态     

Fe/ZnO (0001)体系界面相互作用中薄膜厚度效应的光电子能谱研究

利用同步辐射光电子能谱(SRPES)和X射线光电子能谱(XPS)技术,系统研究了室温下Fe/ZnO界面形成过程中Fe薄膜与氧结尾的ZnO(000 1 )衬底之间的相互作用,结果显示初始沉积的Fe明显被表面氧氧化为Fe²⁺离子,在Fe覆盖度为0—3 nm的范围内,分别观察到与界面电荷传输、化学反应以及薄膜磁性相关的三个有意义的临界厚度,这一结果将有助于基于Fe/ZnO界面的相关器件的设计和研发. 关键词： Fe/ZnO 界面作用 同步辐射光电子能谱 X射线光电子能谱     

GaN表面极性的光电子衍射研究

利用x射线光电子衍射的极角扫描模式,采集了GaN（0001）表面由(1010)和(1120)晶面产生的光电子衍射实验曲线,并运用光电子衍射的前向聚焦效应确定了GaN(0001)表面是Ga在最外层的极性面.利用与能量有关的光电子衍射即角分辨光电发射精细结构谱技术并结合多重散射团簇模型计算对GaN(0001)表面的极化性质进行了研究,进一步证实了GaN表面是Ga在最外层的极性面. 关键词： GaN 表面极性 光电子衍射     

AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管肖特基高温退火机理研究

在不同应力条件下,研究了AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管高温退火前后的电流崩塌、栅泄漏电流以及击穿电压的变化.结果表明,AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管通过肖特基高温退火以后,器件的特性得到很大的改善.利用电镜扫描(SEM)和X射线光电子能谱(XPS)对高温退火前、后的肖特基接触界面进行深入分析,发现器件经过高温退火后,Ni和AlGaN层之间介质的去除,并且AlGaN材料表面附近的陷阱减少,使得肖特基有效势垒提高,从而提高器件的电学特性. 关键词： AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管 肖特基接触 界面陷阱     

苯并咪唑苝与金属Ag的界面电子结构研究

利用同步辐射光电子能谱实验技术考察了苯并咪唑苝(BZP)和Ag的界面形成过程与电子结构.单层覆盖度以下时，BZP分子与Ag有弱相互作用，在有机分子禁带中出现明显界面反应态，结合能位于0.9eV.单层铺满后，BZP分子呈现三维岛式生长，且与Ag的相互作用逐渐减弱，同时最高占据分子轨道由于终态效应逐渐向高结合能方向位移至体相结合能位置(2.3eV). Ag衬底上BZP分子的生长导致样品表面功函数减小，表明形成了表面偶极势(Δ=0.3eV)，且电子从有机分子向金属Ag偏移.最后，考察了BZP/Ag 关键词： 有机-金属界面 电子结构 光电子能谱 同步辐射     

Initial interface study of Au deposition on GaN(0 0 0 1)

Synchrotron radiation photoelectron spectroscopy (SRPES) has been used to study the electronic structure of the Au/GaN(0 0 0 1) system at the initial growth stage. The peak fitting of Au4f_7/2 core-level and the energy shift of valence band indicate that Au–Ga alloy were formed in the interface reaction. According to the Ga3d signal intensity attenuation vs. the gold film thickness, the early growth mode is considered to be 3D mode above the reaction layer. By using the Linear Augmented Plane Wave method the density of states (DOS) for GaN and Au bulk are calculated within the framework of local functional theory. The theoretical results agree with the valence band structure quite well. The mechanism of interface reaction is discussed based on the experimental and theoretical results.     

Fe/ZnO (0001)体系界面相互作用中薄膜厚度效应的光电子能谱研究

利用同步辐射光电子能谱(SRPES)和X射线光电子能谱(XPS)技术,系统研究了室温下Fe/ZnO界面形成过程中Fe薄膜与氧结尾的ZnO(000 1 )衬底之间的相互作用,结果显示初始沉积的Fe明显被表面氧氧化为Fe²⁺离子,在Fe覆盖度为0—3 nm的范围内,分别观察到与界面电荷传输、化学反应以及薄膜磁性相关的三个有意义的临界厚度,这一结果将有助于基于Fe/ZnO界面的相关器件的设计和研发.     

The growth of Au/Pd/alumina/Cu-Al system studied by SRPES

An ultra-thin alumina layer grown on Cu-9at.%Al (1 1 1) surface was studied using synchrotron radiation photoelectron spectroscopy (SRPES), X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) and low energy electron diffraction (LEED). By deconvolving SRPES spectra of the Al 2p doublet, four components belonging to metallic as well as oxide phases were recognized. Pd-Au alloy formation was confirmed by SRPES measurement during Pd and Au deposition. The study of the system's thermal stability reveals diffusion of Pd and Au atoms through the alumina layer. While Au atoms start to diffuse under the alumina layer at 670 K, Pd atoms are forming Pd-Al surface alloy at this temperature. The diffusion of Pd atoms through alumina occurs when sample was heated over 770 K. Alumina layer was stable even after heating the sample at 870 K, but its structure was corrupted probably due to the diffusion of metal atoms.     

Au/a-Si:H界面X射线光电子能谱和俄歇电子能谱研究

采用x射线光电子能谱(XPS)和俄歇电子能谱(AES)对Au/a-Si:H界面进行了研究。实验表明,Au/a-Si:H界面最初形成过程是以金属团生长形式出现,当Au淀积量超过一定值后,Au和Si开始互扩散并进行化学反应,结果形成Au-Si互溶区。利用光发射方法证实,热处理Au/a-Si:H界面导致淀积膜中Si岛形成。 关键词：     

Stranski–Krastanov growth of InGaN quantum dots emitting in green spectra

Self-assembled InGaN quantum dots (QDs) were grown on GaN templates by metalorganic chemical vapor deposition. 2D–3D growth mode transition through Stranski–Krastanov mode was observed via atomic force microscopy. The critical thickness for In_0.67Ga_0.33N QDs was determined to be four monolayers. The effects of growth temperature, deposition thickness, and V/III ratio on QD formation were examined. The capping of InGaN QDs with GaN was analyzed. Optimized InGaN quantum dots emitted in green spectra at room temperature.     

Polar Dependence of Threading Dislocation Density in GaN Films Grown by Metal-Organic Chemical Vapor Deposition

We investigate the threading dislocation(TD) density in N-polar and Ga-polar GaN films grown on sapphire substrates by metal-organic chemical vapor deposition.X-ray diffraction results reveal that the proportion of screw type TDs in N-polar GaN is much larger and the proportion of edge type TDs is much smaller than that in Ga-polar.Transmission electron microscope results show that the interface between the AlN nucleation layer and the GaN layer in N-polar films is smoother than that in Ga-polar films,which suggests different growth modes of GaN.This observation explains the encountered difference in screw and edge TD density.A model is proposed to explain this phenomenon.     

石墨烯过渡层对金属/SiC接触肖特基势垒调控的第一性原理研究

由于SiC禁带宽度大,在金属/SiC接触界面难以形成较低的势垒,制备良好的欧姆接触是目前SiC器件研制中的关键技术难题,因此,研究如何降低金属/SiC接触界面的肖特基势垒高度(SBH)非常重要.本文基于密度泛函理论的第一性原理赝势平面波方法,结合平均静电势和局域态密度计算方法,研究了石墨烯作为过渡层对不同金属(Ag,Ti,Cu,Pd,Ni,Pt)/SiC接触的SBH的影响.计算结果表明,单层石墨烯可使金属/SiC接触的SBH降低;当石墨烯为2层时,SBH进一步降低且Ni,Ti接触体系的SBH呈现负值,说明接触界面形成了良好的欧姆接触;当石墨烯层数继续增加,SBH不再有明显变化.通过分析接触界面的差分电荷密度以及局域态密度,SBH降低的机理可能主要是石墨烯C原子饱和了SiC表面的悬挂键并降低了金属诱生能隙态对界面的影响,并且接触界面的石墨烯及其与金属相互作用形成的混合相具有较低的功函数.此外,SiC/石墨烯界面形成的电偶极层也可能有助于势垒降低.     

石墨烯过渡层对金属/SiC接触肖特基势垒调控的第一性原理研究

由于SiC禁带宽度大,在金属/SiC接触界面难以形成较低的势垒,制备良好的欧姆接触是目前SiC器件研制中的关键技术难题,因此,研究如何降低金属/SiC接触界面的肖特基势垒高度(SBH)非常重要.本文基于密度泛函理论的第一性原理赝势平面波方法,结合平均静电势和局域态密度计算方法,研究了石墨烯作为过渡层对不同金属(Ag,Ti,Cu,Pd,Ni,Pt)/SiC接触的SBH的影响.计算结果表明,单层石墨烯可使金属/SiC接触的SBH降低;当石墨烯为2层时,SBH进一步降低且Ni,Ti接触体系的SBH呈现负值,说明接触界面形成了良好的欧姆接触;当石墨烯层数继续增加,SBH不再有明显变化.通过分析接触界面的差分电荷密度以及局域态密度,SBH降低的机理可能主要是石墨烯C原子饱和了SiC表面的悬挂键并降低了金属诱生能隙态对界面的影响,并且接触界面的石墨烯及其与金属相互作用形成的混合相具有较低的功函数.此外,SiC/石墨烯界面形成的电偶极层也可能有助于势垒降低.     

Performance improvement of InGaN/GaN multiple quantum well visible-light photodiodes by optimizing TEGa flow

The performance of an InGaN/GaN multiple quantum well(MQW) based visible-light Schottky photodiode(PD)is improved by optimizing the source flow of TEGa during In Ga N QW growth. The samples with five-pair InGaN/GaN MQWs are grown on sapphire substrates by metal organic chemical vapor deposition. From the fabricated Schottky-barrier PDs, it is found that the smaller the TEGa flow, the lower the reverse-bias leakage is. The photocurrent can also be enhanced by depositing the In GaN QWs with using lower TEGa flow. A high responsivity of 1.94 A/W is obtained at 470 nm and -3-V bias in the PD grown with optimized TEGa flow. Analysis results show that the lower TEGa flow used for depositing In Ga N may lead to superior crystalline quality with improved InGaN/GaN interface, and less structural defects related non-radiative recombination centers formed in the MQWs.     

Al2O3衬底无催化剂生长GaN纳米线及其光学性能

采用一种绿色的等离子增强化学气相沉积法,以Al2O3为衬底, Ga金属为镓源, N2为氮源,在不采用催化剂的情况下,成功制备获得了结晶质量良好的GaN纳米线.研究表明,生长温度可显著调控GaN纳米线的形貌,当反应温度为950℃时,生长出的GaN微米片为六边形;当反应温度为1000℃时,生长出了长度为10-20μm的超长GaN纳米线.随着反应时间增加, GaN纳米线的长度增加. GaN纳米线内部存在着压应力,应力大小为0.84 GPa.同时,也进一步讨论了GaN纳米线无催化剂生长机制. GaN纳米线光致发光结果显示, GaN纳米线缺陷较少,结晶质量良好,在360 nm处有一个较为尖锐的本征发光峰,可应用于紫外激光器等光电子器件.本研究结果将为新型光电器件低成本绿色制备提供一个可行的技术方案.