宽带Ⅱ-Ⅵ族半导体及其低维结构的生长和光学性质研究进展

本文系自1979年以来，宽带Ⅱ-Ⅵ族半导体研究组取得的主要研究成果的简要介绍。取得的主要研究成果可分为如下六个方面：第一，系统地研究了宽带Ⅱ-Ⅵ族半导体在电场激发下的自由激子发射；第二，创造性地提出并实 利用宽带Ⅱ-Ⅵ族超晶格的室温激子效应来实现在蓝绿区快响应的光学双稳的物理思想；第三，深入研究了宽带Ⅱ-Ⅵ族超晶格中的激子行为以及激子与元激发态的相互作用，为利用激子获得有效蓝色自发和受激发射提供物理基础和实验途径；第四，研究了ZnSe基非对称双量子阱和组合超晶格中激子的隧穿以及激子的自发和受激发射；第五，CdSe和ZnSeS自组装量子点的生长及其形成机理；第六，ZnO薄膜的生长及其紫外发射特性。     

Formation of Interfacial Layers in LaAlO3/Silicon during Film Deposition

We have studied the interracial reactions between amorphous LaAlO3 thin films and Si substrates, using high- resolution transmission electron microscopy and x-ray photoelectron spectroscopy. It has been shown that the interracial layer between LaAlO3 film and Si substrate chemical states show that the ratio of La 4d3/2 to Al 2p is SiLaxAlyOz. The depth distributions of La, Si and Al of the interfacial layer remains unchanged with the depth compared to that of the LaAlO3 film. Moreover, the Si content, in the interracial layer gradually decreases with increasing thickness of the interracial layer. These results strongly suggest that the Al element is not deficient in the interracial layer, as previously believed, and the formation of a SiLaxAlyOz interracial layer is mainly due to the diffusion of Si from the substrate during the LaAlO3 film deposition. With the understanding of the interracial layer formation, ones can control the interface characteristics to ensure the desired performances of devices using high-k oxides as gate dielectrics.     

Growth of NaBi（WO4）2 Dendrite and Mechanism

The solid-liquid interface motion of NaBi（WO4）2 （NBWO） melt crystal growth is observed in an in situ system, in which the whole processes of interface transition from fiat interface and cellular to dendrite are visualized. The spacing of the dendrite under smaller temperature gradient turns out to be larger than that under larger temperature gradient, which is found to be sensitive to the temperature distribution. The mechanism of dendrite growth of NBWO is studied based on the model of the growth units of anion coordination polyhedra. The { 001} face has two apex links, so it shows higher stability and has high growth rate and forms the arm of dendrite, whereas the {010} face has only one apex link, and thus shows relative slower growth rate and firstly forms the branches.     

孤立分散在SiO2基质中的半导体InSb纳米颗粒界面效应的MS-XANES研究

利用MS-XANES计算研究了嵌入在SiO₂介质中的InSb纳米颗粒的界面效应, 结果显示Sb K-XANES实验谱在白线峰强度增大和白线峰向高能一侧展宽这两个特点的起因是: 1. SiO₂介质透过界面处强的Sb-O共价键间接地影响和改变了InSb团簇中Sb原子内部的势分布; 2. 通过InSb纳米颗粒界面处存在着强的Sb-O共价键使得Sb原子的5p电子被耗尽来提高InSb纳米颗粒Sb原子的5p的空穴数. 这两方面共同决定了InSb纳米颗粒的Sb K-XANES实验谱在白线峰 强度的增大. 此外, 由于纳米颗粒的界面效应, 仅仅把白线峰的强度增大归因于吸收原子电荷转移带来的空穴数增加, 并依此通过白线峰的强度计算吸收原子的空穴数是不合理的.     

多介质流体界面不稳定性程序

研制了二维多介质流体程序，主要包括单介质内高精度流体力学计算，多介质混合网格内各种介质输运过程和压力驰豫平衡过程计算、实际状态方程的黎曼解计算。流体计算分别采用高分辨两步PPM（Parabolic Piecewise Method）算法、TVD（Total Variation Diminishing）算法和FCT（Flux Corrected—Transport）算法，流体界面追踪采用VOF（Volume-of-Fluid）。数值求解可压缩多流体方程组和可压缩VOF方程。二维界面追踪分别采用一阶精度Youngs方法和二阶精度Elivira方法，三维界面追踪采用一阶精度Youngs方法，     

二维欧拉多介质流体力学数值模拟-TVD＋VOF方法

用TVD格式结合VOF界面处理方法编制了二维多介质高分辨欧拉程序，以解决冲击波和多介质界面处理。程序包括单介质网格高精度流体力学计算、多介质网格内界面重构、各种介质输运和压力驰豫平衡过程。其中单介质网格的计算采用Harten二阶TVD格式结合MacCormark方法计算含有源项的非齐次守恒定律方程组，通过4节点限制函数保证格式单调。多介质网格采用Youngs方法构造界面，采用x，y方向分裂格式计算体积份额输运，再根据体积份额输运计算质量、动量和能量的输运，最后利用等熵条件计算各种介质的压力驰豫平衡过程。     

Fe/Si多层膜的层间耦合与界面扩散

对以本征Si及重掺杂ｐ型和ｎ型Si作为中间层的Fe/Si多层膜的层间耦合进行研究，并通过退火，增大Fe，Si之间的扩散，分析界面扩散对层间耦合的影响. 实验结果表明，层状结构良好的制备态的多层膜，Fe，Si之间也存在一定程度的扩散，它是影响层间耦合的 主要因素，远远超过了半导体意义上的重掺杂，使不同种类的Si作为中间层的层间耦合基本 一致.进一步还发现，在一定范围内增大Fe，Si之间的扩散，即使多层膜的层状结构已经有了相当的退化，Fe/Si多层膜的反铁磁耦合强度基本保持不变. 关键词： Fe/Si多层膜 层间耦合 界面扩散     

正常金属/超导/正常金属双垒隧道结中的量子相干输运

考虑到量子相干效应和界面散射效应 ,利用 L ambert理论模型 ,计算正常金属 /绝缘层 /超导 /绝缘层 /正常金属双垒隧道结中的准粒子输运系数和隧道谱。研究表明 :( 1)所有的准粒子输运系数和电导谱在超导能隙之上都随能量作周期性振荡 ,其振荡周期依赖于超导层的厚度 ;( 2 )在超导能隙之上 Andreev反射系数随能量呈现周期性消失现象 ;( 3)在绝缘层势垒强度取很大的隧道极限下 ,超导层中会形成一系列的准粒子束缚态 ,其位置由量子化条件决定 ;( 4)界面散射效应不仅能压低各子能隙电导峰 ,还能使子能隙电导峰劈裂为两个峰。     

基于分形维数的液体爆炸分散中界面破碎形态研究

通过对爆炸抛撒图象的处理,得到液体界面的曲线.采用盒维数的计算方式,计算界面曲线的分形维数.通过对各时刻液体界面分形维数的变化研究,分析爆炸抛撒近场阶段的变化过程,同时观察到蘑菇状尖顶的出现与破碎,以及空化区域的形成和消失现象。