SiC缓冲层对Si表面生长的 ZnO薄膜结构和光电性能的改善

用脉冲激光沉积(PLD)技术制备了ZnO/SiC/Si和 ZnO/Si薄膜并制成了紫外探测器。利用X射线衍射(XRD),光致发光(PL)谱,I-V曲线和光电响应谱对薄膜的结构和光电性能进行了研究。实验结果表明:SiC缓冲层改善了ZnO薄膜的结晶质量和光电性能,其原因可能是SiC作为柔性衬底能够减少ZnO与Si 之间大的晶格失配和热失配导致的界面缺陷和界面态。     

Graphene films grown on sapphire substrates via solid source molecular beam epitaxy

A method for growing graphene on a sapphire substrate by depositing an SiC buffer layer and then annealing at high temperature in solid source molecular beam epitaxy (SSMBE) equipment was presented. The structural and electronic properties of the samples were characterized by reflection high energy diffraction (RHEED), X-ray diffraction Φ scans, Raman spectroscopy, and near edge X-ray absorption fine structure (NEXAFS) spectroscopy. The results of the RHEED and Φ scan, as well as the Raman spectra, showed that an epitaxial hexagonal α-SiC layer was grown on the sapphire substrate. The results of the Raman and NEXAFS spectra revealed that the graphene films with the AB Bernal stacking structure were formed on the sapphire substrate after annealing. The layer number of the graphene was between four and five, and the thickness of the unreacted SiC layer was about 1--1.5 nm.     

Scattering of SH-waves on triangular hill joined by semi-cylindrical canyon

Scattering of SH-waves on the triangular hill joined by semi-cylindrical canyon in half-space is studied using the method of complex function and moving coordinates. The model being studied is divided into two domains. The wave functions satisfying the required condition at each wedge are constructed in each equation. The equations are solved with Fourier expansion. Numerical results are provided to discuss the influence of scattering of SH-waves.     

SH波对等腰三角形与半圆形凹陷相连地形的散射

通过复变函数及多极坐标的方法研究了在SH波作用下,三角形凸起与半圆形凹陷组合而成的复杂地形的散射问题．在问题求解时,将所研究的地形分割为两个区域,并在各个区域内分别构造满足边界条件的波函数,最后利用位移和应力连续的边界条件在公共边界上契合,从而将问题转化为求解一组无穷代数方程组的系数问题,并采用Fourier变换截断有限项,再对其求解．最后通过具体的数值结果算例来讨论此复杂地形对SH波的散射问题,并给出了算例的位移解析解答．     

SiO2/Si衬底上石墨烯的制备与结构表征

在分子束外延(MBE)设备中,利用直接沉积C原子的方法在覆盖有SiO₂的Si衬底(SiO₂/Si)上生长石墨烯,并通过Raman光谱和近边X射线吸收精细结构谱等实验技术对不同衬底温度(500℃,600℃,700℃,900℃,1100℃,1200℃)生长的薄膜进行结构表征.实验结果表明,在衬底温度较低时生长的薄膜是无定形碳,在衬底温度高于700℃时薄膜具有石墨烯的特征,而且石墨烯的结晶质量随着衬底温度的升高而改善,但过高的衬底温度会使石墨烯质量降低.衬底温度为1100℃时结晶质量最好.衬底温度较低时C原子活性较低,难以形成有序的C-sp²六方环.而衬底温度过高时(1200℃),衬底表面部分SiO₂分解,C原子与表面的Si原子或者O原子结合而阻止石墨烯的形成,并产生表面缺陷导致石墨烯结晶变差.     

退火温度及退火气氛对ZnO薄膜的结构及发光性能的影响(英文)

采用脉冲激光沉积技术在Si/蓝宝石衬底上制备了ZnO薄膜,结合快速退火设备研究了不同退火温度(500~900℃)及退火气氛(N2,O2)对薄膜的结构及其发光性能的影响。并优化条件得到具有最小半峰全宽及最大晶粒尺寸的薄膜。X射线衍射(XRD)结果表明:氮气氛下退火的ZnO薄膜最佳退火温度为900℃;氧气氛下退火的ZnO薄膜最佳退火温度为800℃。红外(IR)光谱中,退火后Zn-O特征振动峰红移,说明在退火过程中,原子重新排布后占据较低能量位置;同样的退火温度下,氮气氛下退火的薄膜质量更优。同步辐射光电子能谱(synchrotron-based XPS)分别表征了未退火及N2,O2下900℃退火的ZnO薄膜,分峰拟合结果表明氧气氛下退火产生更多的氧空位。结构表征结合光致发光(PL)谱表明绿光的发光峰与氧空位有关。     

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...     

退火时间对6H-SiC(0001)表面外延石墨烯形貌和结构的影响

在分子束外延(MBE)设备中,采用高温退火的方法在6H-SiC(0001)表面外延石墨烯,并研究了退火时间对外延石墨烯形貌和结构的影响.利用反射式高能电子衍射(RHEED)、原子力显微镜(AFM)、激光拉曼光谱(Raman)和近边X射线吸收精细结构(NEXAFS)等实验技术对制备的样品进行了表征.RHEED结果发现,不同退火时间的样品在SiC衍射条纹的外侧都出现了石墨烯的衍射条纹.AFM测试表明,外延石墨烯的厚度随退火时间增加而增大,且样品孔洞减少、表面更加平整.Raman测试表明,外延石墨烯拉曼谱中2D峰和G峰的位置相对高定向热解石墨(HOPG)中2D峰和G峰的位置蓝移,且退火时间增加,峰的蓝移量减小.对样品中碳原子K边NEXAFS谱测量显示,样品中存在sp2杂化的碳原子,退火时间增加使碳原子的1s→π以及1s→σ吸收的强度增大,且1s电子到π态的吸收峰相对HOPG的向高能偏移.     

Epitaxial Growth of Graphene on 6H-SiC （0001） by Thermal Annealing

An epitaxial graphene （EG） layer is successfully grown on a Si-terminated 6H-SiC （（9001） substrate by the method of thermal annealing in an ultrahigh vacuum molecular beam epitaxy chamber. The structure and morphology of the EG sample are characterized by reflection high energy diffraction （RHEED）, Raman spectroscopy and atomic force microscopy （AFM）. Graphene diffraction streaks can are clearly observed in the Raman spectrum. The AFM about 4-10 layers. be seen in RHEED. The G and 2D peaks of graphene results show that the graphene nominal thickness is     

具有SiC缓冲层的Si衬底上直接沉积碳原子生长石墨烯

石墨烯是近年发现的一种新型多功能材料.在合适的衬底上制备石墨烯成为目前材料制备的一大挑战.本文利用分子束外延(MBE)设备,在Si 衬底上生长高质量的SiC 缓冲层,然后利用直接沉积C原子的方法生长石墨烯,并通过反射式高能电子衍射(RHEED)、拉曼(Raman)光谱和近边X 射线吸收精细结构谱(NEXAFS)等实验技术对不同衬底温度(800、900、1000、1100 °C)生长的薄膜进行结构表征.实验结果表明,在以上衬底温度下都能生长出具有乱层堆垛结构的石墨烯薄膜.当衬底温度升高时,碳原子的活性增强,其成键的能力也增大,从而使形成的石墨烯结晶质量提高.衬底温度为1000 °C时结晶质量最好.其原因可能是当衬底温度较低时,碳原子活性太低不足以形成有序的六方C-sp2环.但过高的衬底温度会使SiC 缓冲层的孔洞缺陷增加,衬底的Si 原子有可能获得足够的能量穿过SiC薄膜的孔洞扩散到衬底表面,与沉积的碳原子反应生成无序的SiC,这一方面会减弱石墨烯的生长,另一方面也会使石墨烯的结晶质量变差.