6H-SiC(0001)表面graphene逐层生长的分子动力学研究

利用经典分子动力学方法和模拟退火技术分析研究了6H-ＳiC（0001）表面graphene的逐层生长过程及其形貌结构特点．研究表明,经过高温蒸发表面硅原子后,6H-ＳiC（0001）表面的碳原子能够通过自组织过程生成稳定的局部单原子层graphene结构．这种过程类似于6H-ＳiC（0001）表面graphene的形成,其生长和结构形貌演化主要取决于退火温度和表面碳原子的覆盖程度． 研究发现,当退火温度高于1400K时,6H-ＳiC（0001）表面碳原子能形成局部的单原子层graphene结构．这一转变温 关键词： graphene 碳化硅 分子动力学     

晶格原子间非简谐相互作用对离子注入的影响

本文用经典力学中推广的朗之万方程研究了离子注入中入射离子与固体的相互作用。在计入晶格原子间的非简谐力相互作用的情况下,得到了入射离子与靶原子之间的能量交换,靶原子对入射离子的核阻止本领和入射离子在靶中的投影射程分布,同时还讨论了入射离子激发的固体声子谱对核阻止的影响。将以上所得结果在低能范围与TRIM88的计算结果进行了比较,二者符合较好。 关键词：     

基于蒙特卡罗方法的4H-SiC(0001)面聚并台阶形貌演化机理

针对SiC外延生长中微观原子动力学过程,建立了一个三维蒙特卡罗模型来研究偏向■或■方向4H-SiC(0001)邻晶面上台阶形貌演化过程,并且利用Burton-Cabera-Frank理论分析了其形成机理.在蒙特卡罗模型中,首先建立了一个计算4H-SiC晶体生长过程的晶格网格,用来确定Si原子和C原子晶格坐标以及联系它们之间的化学键;其次,考虑了原子在台阶面上的吸附、扩散,原子在台阶边上的附着、分离以及传输等过程;最后,为了更加详细地捕捉微观原子在晶体表面的动力学过程信息,该模型把Si原子和C原子分别对待,同时还考虑了能量势垒对吸附原子影响.模拟结果表明:在偏向■方向的4H-SiC(0001)邻晶面,有一个晶胞高度的聚并台阶形貌形成,而对于偏向■方向的邻晶面,出现了半个晶胞高度的聚并台阶形貌,该模拟结果与实验中观察到的结果相符合.最后,利用Burton-Cabera-Frank理论对聚并台阶形貌演化机理进行了讨论.     

磷离子注入纳米金刚石薄膜的n型导电性能与微结构研究

系统研究了磷离子注入并在不同温度退火后的纳米金刚石薄膜的微结构和电学性能.研究表明,当退火温度达到800 ℃以上时,薄膜呈良好的n型电导.Raman光谱和电子顺磁共振谱的结果表明,薄膜中金刚石相含量越高和完整性越好,薄膜电阻率越低. 这说明纳米金刚石晶粒为薄膜提供了电导.1000 ℃退火后,薄膜晶界中的非晶石墨相有序度提高,碳悬键数量降低,薄膜电阻率升高.薄膜导电机理为磷离子注入的纳米金刚石晶粒提供了n型电导,非晶碳晶界为其电导提供了传输路径. 关键词： 纳米金刚石薄膜 n型 磷离子注入     

在Si(111)上用有机溶胶凝胶甩膜热解法制备(0001)定向的6H-SiC薄膜

在Si(111)衬底上用聚苯乙烯溶胶凝胶甩膜并经950℃真空(10^-3Pa)热解处理法,制备出晶态SiC薄膜.用FTIR,XRD,TEM,RamanXPS等方法研究了SiC薄膜的晶体结构、微结构、组成以及各元素的化学态等性质.结果表明制得的是沿(0001)高度择优取向的晶态6H-SiC薄膜.膜中SiC晶粒沿c轴柱状生长,其最大尺寸约150nm,膜厚约为0.3μm,SiC中的Si/C比约为1.表层有少许污染C(CH和CO)和少量O(Si₂O₃,CO态氧和吸附氧).从对比实验可知,在热解时将甩膜的Si片与另一空白Si片面面相贴可明显增加SiC的生成量. 关键词： 碳化硅 薄膜 溶胶凝胶     

Si(100)和蓝宝石(0001)衬底上3C-SiC的Raman研究

单晶Si和蓝宝石(0001)是两种重要的3C-SiC异质外延衬底材料，然而，由于Si及蓝宝石和3C-SiC之间大的晶格失配度和热膨胀系数失配度，在3C-SiC中会产生很大的内应力，直接影响3C-SiC的电学特性。Raman散射测试是一个功能很强的测试方法，其强度、宽度、Raman位移等有关Raman参数可以给出有关SiC晶体质量的信息，其中包括内应力。利用背散射几何构置的Raman方法研究了Si(100)和蓝宝石(0001)村底上LPCVD方法生长的SiC外延薄膜，在生长的所有样品中均观察到了典型的3C-SiC的TO和LO声子峰，在3C-SiC／Si材料中，这两个声子峰分别位于970．3cm-l和796．0cm-1，在3C-SiC／蓝宝石材料中，分别位于965．1cm^-1和801．2cm-1，这一结果表明这两种外延材料均为3C-SiC晶型。利用一个3C-SiC自由膜作为无应力标准样品,并根据3C-SiC／Si和3C-SiC／蓝宝石的TO和LO声子峰Raman位移相对于自由膜的移动量，得到3C-SiC中的内应力约分别为1GPa和4GPa。实验发现在这两种材料的TO声子峰的Raman位移移动方向相反，通过比较3C-SiC、Si和蓝宝石的热膨胀系数，预期Si衬底上的3C-SiC外延膜受到的应力为张应力，而蓝宝石衬底上3C-SiC受到的应力则为压应力。     

离子注入对多孔硅可见光发射特性的影响

本文在前期对多孔硅发光机理研究的基础上,研究了离子注入对多孔硅光致发光的影响.实验表明离子注入除了可以降低多孔硅光致发光的强度外,还将使多孔硅的光致发光光谱谱峰产生蓝移、半高宽展宽,并在多孔硅发光谱带中产生一些发光减弱区和次峰结构.文中最后对实验现象做了解释.     

聚合物物理属性对离子注入效应的影响

聚合物导电性能差, 表面电荷积聚所产生的电容效应致使其表面电位衰减, 采用等离子体浸没离子注入对其表面改性是非常困难的. 建立了绝缘材料等离子体浸没离子注入过程的粒子模拟(PIC)模型, 实时跟踪离子在等离子体鞘层中的运动形态及特性并进行统计分析. 并基于PIC模型, 将聚合物表面的二次电子发射系数直接与离子注入即时能量建立关联, 研究了聚合物厚度、介电常数和二次电子发射系数等物理量对鞘层演化、离子注入能量和剂量的影响规律. 研究结果表明: 当聚合物厚度小于200 μ m, 相对介电常数大于7, 二次电子发射系数小于0.5时, 离子注入剂量和高能离子所占的份额与导体离子注入情况相当. 通过对聚合物表面离子注入剂量和高能离子所占份额的研究, 为绝缘材料和半导体材料表面等离子体浸没离子注入的实现提供了理论和实验依据.     

低能强流离子注入丁腈橡胶的表面改性(英文)北大核心CSCD

丁腈橡胶是一种广泛使用的合成橡胶,目前应用于各种非轮胎制品。离子注入被认为是一种提高丁腈橡胶表面特性的有效手段,比如降低摩擦系数、提高耐抗性等。最近,为了理解辐照效应对于硫化橡胶的功能特性如摩擦系数和硬度等的影响,利用北京大学离子源测试平台将N^+和H^+注入丁腈橡胶表面进行研究。离子注入完成以后,对丁腈橡胶表面的摩擦系数、硬度、耐热老化性能、摩擦特性以及耐磨损性能进行了分析。     

6H-SiC(0001)-6√3×6√3R30°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√3×63√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-4.93 eV(S2处.沿着表面布里渊区的高对称线ΓKM方向,测量了相关表面态的能带色散,只有表面态S0(-0.48 eV)表现出了所希望的6√3×6√3 R30°重构周期性.根据实验现象,可以认为,表面态S0应归结于重构表面的C-C悬键,而表面态S1则由重构表面未钝化的C悬键所导致.     

6H-SiC的A_1(LO)拉曼峰低温温度特性研究

对6H-SiC单品体材料进行了从80到320 K的低温变温拉曼光谱测量,从实验得到的谱图上指认了部分6H-SiC的折叠拉曼峰,重点利用三声子模型和四声子模型分析了A1(LO)光学声子模峰位和线宽在低温下随温度的变化特性.实验发现,随着温度降低,LO声子模谱峰中心向高波数移动,线宽减小;同时发现当温度低于160 K时,无论足谱峰中心位置还是线宽的变化都趋于平缓,这是在常温和高温下观察不到的,说明在160 K以下时A1(LO)谱线线宽是由声子本身的性质决定,温度对线宽的影响几乎可忽略;理论拟合表明,四声子模型更能与实验数据相符,三次、四次非谐振动共同作用,前者是主要过程;温度越低,A1(LO)光学声子寿命越长,这是由于原子热运动的剧烈程度随温度降低而下降,声子弛豫减弱.     

Mo离子注入对金刚石涂层附着性能的影响

采用Mo离子注入工艺对YG6硬质合金基体表面进行处理,用微波等离子体CVD(MPCVD)法沉积金刚石涂层,研究了Mo离子注入工艺对金刚石涂层附着性能的影响.结果表明,Mo离子注入后,硬质合金基体表面的化学成分发生了明显变化;采用适当剂量的Mo离子注入基体,可使CVD金刚石涂层的附着性能显著提高. 关键词： 金刚石涂层 Mo离子注入 硬质合金基体 附着性能     

钴离子注入对二氧化钛晶体的结构和光学性能的影响

采用离子注入法制备了钴离子掺杂的金红石相TiO₂样品;离子注入能量、注量分别为40 keV(1×10¹⁶cm^-2),80 keV(5×10¹⁵,1×10¹⁶,5×10¹⁶,1×10¹⁷cm^-2),120 keV(1×10¹⁶cm^-2). 通过XRD,XPS和UV-Vis等手段对掺杂前后样品的结构和光学性能进行了表征,分析了掺杂元素在金红石TiO₂中的存在形式. XRD测试表明随着注入能量的增加晶体的损伤程度增加. UV-Vis测试表明掺杂后所有样品在可见光区的吸收增强; 并且随着注量的增加,注量为5×10¹⁵cm^-2到5×10¹⁶cm^-2范围内注入样品的光学带隙逐渐变小. 关键词： 钴 二氧化钛 离子注入 掺杂     

离子注入对InAs/GaAs量子点光学效质的影响

研究了低能质子注入诱导的界面混合和快速热退火对量子点发光效率的影响，对其光致发光 峰强进行了拟合计算.研究发现量子点的发光峰强度主要由载流子俘获时间和非辐射复合寿 命决定.由于后退火处理能够部分的消除因质子注入造成的缺陷，量子点中非辐射复合中心 浓度与注入剂量成亚线性关系；退火温度越高，非辐射复合中心被消除越多，亚线性程度越 高.界面混合导致的俘获效率的增加和注入损伤引起的非辐射复合是相互竞争过程，存在一 个临界的注入剂量N_C，当注入剂量N小于N_C，界面混合作 用较为明显，量子点 发光峰强随注入剂量增加而增强；当N大于N_C时，质子注入引起了大量的非 辐射复合 中心，主要表现为注入损伤，量子点的发光峰强随注入剂量增加而迅速减弱.退火温度越高 ，N_C越大. 关键词： 量子点 离子注入 峰强     

80keV N离子注入对ZnO薄膜结构的影响

室温下用80keVN离子注入ZnO薄膜样品,注量分别为5.01014,5.01015和5.01016ions/cm2,然后用X射线衍射和透射电镜技术对样品的结构特性进行了表征。实验结果表明,由高度(002)择优取向的致密柱状晶构成的薄膜中,注入5.0×1015ions/cm2时,观测到缺陷生成和局域无序化现象,但薄膜总体结构仍保持柱状晶和(002)择优取向;随着注量的增大,晶格常数c和压应力呈增大趋势。对注入N离子对ZnO薄膜结构特性的影响机理进行了简单的讨论。     

密度泛函理论方法研究6H-SiC(0001)表面对氧分子和水分子的吸附

本文通过密度泛函方法计算6H-SiC(0001)表面对氧分子和水分子的吸附. 在6H-SiC(0001)表面上吸附的O₂分子自发地解离成O^*,并被吸收在C与Si原子之间的空位上. 吸附的H₂O自发地分解成OH^*和H^*,它们都被吸附在Si原子的顶部,OH^*进一步可逆地转化为O^*和H^*. H^*可以使Si悬键饱和并改变O^*的吸附类型,并进一步稳定6H-SiC(0001)表面并防止其转变为SiO₂.     

Zn离子注入和退火对ZnO薄膜光学性能的影响

 利用溶胶凝胶方法在石英玻璃衬底上制备了ZnO薄膜，将能量56 keV、剂量1×10¹⁷ cm^-2的Zn离子注入到薄膜中。离子注入后，薄膜在500~900 ℃的氩气中退火，利用X射线衍射谱、光致发光谱和光吸收谱研究了离子注入和退火对ZnO薄膜结构和光学性质的影响。结果显示：衍射峰在约700 ℃退火后得到恢复；当退火温度小于600 ℃时，吸收边随着退火温度的提高发生蓝移，超过600 ℃时，吸收边随着退火温度的提高发生红移；近带边激子发光和深能级缺陷发光都随退火温度的提高而增强。     

N离子注入对金刚石膜场发射特性的影响

不同剂量的N离子被注入到化学气相沉积金刚石膜内，研究了表面结构及场发射特性的变化.Raman谱和x射线光电子能谱分析表明，N离子的注入破坏了金刚石膜表面原有的sp3结构，并在膜内形成大量的sp2 C—C 和sp2 C—N 键.样品的场发射测试显示N离子的注入显著提高了金刚石膜场发射特性，膜的场发射阈值电场从注入前的18 V/μm下降到注入后的4 V/μm.金刚石膜场发射特性的提高归因于N离子注入后膜内sp2 C键含量的增加和体内缺陷带的形成，这些变化能改变膜的表面功函数，提高Feimi能级，降低电子隧穿表面的能量势垒. 关键词： 场致电子发射 N离子注入 金刚石膜 热丝化学气相沉积     

界面态电荷对n沟6H-SiC MOSFET场效应迁移率的影响

针对界面态密度在禁带中的不均匀分布，分析了界面态电荷对n沟6H碳化硅MOSFET场效应迁移率的影响.分析结果显示，界面态电荷使n沟碳化硅器件的场效应迁移率明显降低.并给出了实验测定的场效应迁移率和反型层载流子迁移率的比值与界面态密度之间关系. 关键词： 碳化硅 界面态 反型层迁移率 场效应迁移率