α-P/GaAs(100)界面的光电子能谱研究

本文采用X射线光电子能谱、紫外光电子能谱和低能电子衍射对室温下P在GaAs(100)表面上的生长进行了研究。结果表明,在生长初期P是成团吸附的,随着淀积量的增加而生长成α-P薄膜,该薄膜的价带结构与等离子体淀积的α-P:H薄膜的价带结构相似。在界面处有约一单层的P与衬底表面的Ga成键。α-P覆盖层使GaAs表面势垒下降约0.2eV。 关键词：     

亚稳态γ-Mn与GaAs(100)界面的形成:扩散和化学反应

利用低能电子衍射、电子能量损失谱和X射线电子能谱,对亚稳态了γ-Mn在清洁、有序的GaAs(100)表面的淀积过程进行了研究.研究结果表明,淀积初期锰的生长是层状的.在生长过程中界面发生互混井伴随着Mn与衬底间的化学反应.我们用一简单的模型对上述过程进行了理论计算,得到的结果与实验基本吻合.这对于进一步理解亚稳态γ-Mn的形成机理具有重要意义. 关键词：     

Ti与莫来石陶瓷衬底的界面反应

在抛光的200℃莫来石陶瓷衬底上电子束蒸发淀积200nm的Ti膜，并在高真空中退火，利用二次离子质谱（SIMS）、俄歇电子能谱（AES）和X射线衍射分析（XRD）研究了从200—650℃Ti与莫来石的固相界面反应．结果表明，在淀积过程中，最初淀积的Ti与衬底表面的氧形成Ti—O键，并有微量元素态Al，Si原子析出，界面区很窄；450℃，1h退火后，界面区有所展宽，但变化不大；650℃，1h退火后，界面发生强烈反应，样品主要由TiO＋Ti，Ti₃Al，Ti₃Al＋TiSi₂和莫来石陶瓷衬底四层结构组成 关键词：     

在Si衬底上用分子束外延低温生长Ge薄膜

本文报道了室温下淀积的薄层Ge在Si衬底表面上通过加热形成结晶的Ge岛,然后在此“带结构”的衬底表面上用分子束外延(MBE)方法生长Ge薄膜的反射式高能电子衍射(RHEED),俄歇电子能谱(AES)研究结果。X射线双晶衍射的测试结果表明,衬底表面的Ge岛有助于释放外延层的失配应力,提高外延层的晶体质量。 关键词：     

Mn/GaAs(100)界面的形成和化学反应的研究

利用低能电子衍射(LEED)、X射线光电子能谱(XPS)、电子能量损失谱(EELS)、紫外光电子能谱(UPS),对室温下Mn在GaAs(100)4×1表面的淀积过程进行了研究。研究结果表明,当锰的覆盖度θ≥0.25nm时,LEED图案完全消失,表明Mn没有生长成单晶。LEED,EELS的结果都表明淀积初期是层状生长的。对XPS的Ga2p_3/2,As2p_3/2的峰形、强度进行分析,可以知道在很小的覆盖度下,Mn就与衬底反应。置换出的Ga被局限在离原来的界面约3nm 关键词：     

Mn/GaAs(100)界面电子结构的同步辐射光电子能谱研究

利用同步辐射光电子能谱,研究了室温下在GaAs(100)表面上淀积的Mn的超薄膜的电子结构.实验发现,在θ<2ML的覆盖度下,Mn3d电子的能量态密度分布与体金属α-Mn差别很大当θ>2ML之后,便逐步接近α-Mn的体电子结构.这一结果可由Mn3d电子的自旋向上带和自旋向下带的交换分裂很好地解释.由此推断,当覆盖度θ<2ML时,在GaAs(100)表面上淀积的Mn的超薄膜具有磁有序结构 关键词：     

分子束外延

分子束外延(MBE)一词原来是用来称呼某些化合物特别是砷化镓(GaAs)的外延薄层的真空淀积(外延层晶体的取向和它在上面波尔的衬底的取向匹配).然而,现在MBE包括半导体、绝缘体或金属薄膜在超高真空(UHV)中的淀积.它促成了一种重要的器件制造工艺,并且已变成一种为基础研究制备表面和界面的重要技术。 MBE的主要优点是:(1)过程发生在十分清洁的真空情况下,把表面和界面的玷污缩至最小的程度.(2)生长速率非常低,并且衬底温度较低,允许界面呈突变形式,相互扩散可减至最低程度.(3)MBE过程是和广泛的现代表面分析技术相适应的,这些技术能在…     

在透明衬底上制取高效率GaAsP发光二极管

市售的GaAsP发光二级管所发出的光仅占其内部所产生光量的2～4％。效率低的部分原因是由于光被较小的带隙过渡区和衬底所吸收。假如GaAsP生长在透明衬底上,从而使衬底和过渡区具有比GaAsP发射区更宽的带隙,则外量子效率可获得显著的提高。原则上诸如尖晶石、蓝宝石、GaP以及带隙比发光GaAsP更大的GaAsP材料都可用作衬底。虽然对于后两种材料都进行过研究, 但本文的结果都是用GaP作衬底制作的器件所得到的。 所研究过的第一种结构是在GaP(100)衬底上生长GaAs0.6P0.4。外延层组分从衬底的GaP开始逐渐变化到GaAs0.6P0.4,紧接着再生长5μ恒定组分的GaAs0.6P0.4。器件的几何构造是采用Zn扩散和光刻腐蚀的p-n结台面,顶部是Al欧姆接触,底部是能反射光的欧姆接触。然后经过锯割或划片把片子分成小块,由于GaAs0.6P0.4是直接带发射体。恒定组分区p-n结所产     

Ti薄膜与AlN陶瓷的界面反应

用X射线衍射分析、二次离子质谱、卢瑟福背散射谱、俄歇电子能谱等表面分析技术，研究了Ti膜与AlN陶瓷衬底的界面固相反应-在高真空中用电子束蒸发的方法在抛光的200℃ AlN陶瓷衬底上淀积200nm的Ti膜，并在真空恒温炉中退火-实验表明，退火中Ti膜与AlN界面发生了扩散与反应-650℃，1h退火已观测到明显的界面反应-界面反应产物主要是钛铝化物及Ti-N化合物-铝化物是Ti-Al二元化合物和Ti-Al-N三元化合物，850℃，4h退火后则主要由Ti₂AlN组成- 关键词：     

In/GaAs(111)界面形成过程的电子能谱研究

用光电子能谱结合LEED图样分析的方法研究了In在非解理的GaAs(111)面上的界面形成过程。观察到在这一过程中三维In集团的生长起支配作用。发现对于所有研究过的n型样品,包括Ga终止的GaAs(111)-A面和As终止的GaAs(111)-B面,淀积In之前的表面费密能级均在VBM上面0.75±0.05eV处,在淀积过程中迅速移至VBM上面0.90±0.05eV处。 关键词：     

Al_(0.17)Ga_(0.83)As/GaAs(001)薄膜退火过程的热力学分析

在As_4束流等效压强为1.2×10~(-3)Pa、退火60 min条件下改变退火温度,对Al_(0.17)Ga_(0.83)As/GaAs薄膜表面平坦化的条件进行了探讨.定量分析了薄膜表面坑、岛与平台的覆盖率和台阶-平台间薄膜粗糙度随退火温度变化的规律,得到最合适的退火温度为545℃(±1℃);根据退火模型发现退火温度的改变会影响参与熟化的原子的数量,熟化原子比θ正比于退火温度,即θ∝Τ.退火温度540℃条件下退火约60 min,薄膜表面达到基本平坦,推测此时0.20θ0.25;退火温度为545℃时,推测退火时间约为55-60 min.本实验得到的结论可以为生长平坦的Al_(0.17)Ga_(0.83)As/GaAs薄膜提供理论与实验指导.     

Molecular beam epitaxy growth of GaAs on an offcut Ge substrate

Molecular beam epitaxy growth of GaAs on an offcut Ge (100) substrate has been systemically investigated. A high quality GaAs/Ge interface and GaAs film on Ge have been achieved. High temperature annealing before GaAs deposition is found to be indispensable to avoid anti-phase domains. The quality of the GaAs film is found to strongly depend on the GaAs/Ge interface and the beginning of GaAs deposition. The reason why both high temperature annealing and GaAs growth temperature can affect epitaxial GaAs film quality is discussed. High quality In_0.17Ga_0.83As/GaAs strained quantum wells have also been achieved on a Ge substrate. Samples show flat surface morphology and narrow photoluminescence line width compared with the same structure sample grown on a GaAs substrate. These results indicate a large application potential for III--V compound semiconductor optoelectronic devices on Ge substrates.     

Molecular dynamics investigation of deposition and annealing behaviors of Cu atoms onto Cu(0 0 1) substrate

The deposition growth and annealing behaviors of Cu atoms onto Cu(0 0 1) are investigated in atomic scale by molecular dynamics (MD) simulation. The results indicate that the film grows approximately in a layer-island mode as the incident energy is from 1 to 5 eV, while surface intermixing can be significantly observed at 10 eV. The surface roughness of the film decreases with increasing the incident energy, and the film after annealing becomes smoother and more ordered. These phenomena may be attributed to the enhanced atomic mobility for higher incident energy and thermal annealing. It also indicates that atomic mixing is more significant with increasing both the incident energy and substrate temperature. In addition, the peak-to-peak distances of radial distribution function (RDF) clearly indicate that the films before and after annealing are still fcc structure except for that at the melting temperature of 1375.6 K. After annealing, the film at the melting temperature returns to fcc structure instead of amorphous. Moreover, the residual stress and Poisson ratio of the film are remarkably affected by the thermal annealing. Furthermore, the density of thin film is obviously affected by the substrate temperature and annealing process. Therefore, one can conclude that high incident energy, substrate temperature and thermal annealing could help to enhance the surface morphology and promote the microstructure of the film.     

用HREELS研究氢在GaAs和InP的(111),(111)表面上的吸附

氢在GaAs和InP表面上的吸附可以用高分辨率电子能量损失谱(HREELS)来探测。Ga—H,As—H,In—H和P—H键的伸缩振动各自对应于不同的能量损失。但是As—H振动极容易和Ga—H振动追加声子损失相混淆,只有从损失峰的相对强度比较上来区别。实验得到吸附的氢与表面原子的成键情况取决于表面的原子结构及电子分布。对于GaAs(111)面,低暴露量时只形成Ga—H键,而高暴露量时还可以形成As—H键。而InP(111)表面由于是经过磷气氛退火处理的,在低暴露量下In—H与P—H键均可形成。InP(Ⅲ)面上只看到P—H损失峰,说明这个表面是完全以P原子结尾的。在(Ⅲ)面上出现小面的情形,则表面Ⅲ族和Ⅴ族原子均可同氢成键。 关键词：     

用HREELS研究氢在GaAs和InP的（111），（III）表面上的吸附

氢在GaAs, 和InP 表面上的吸附可以用高分辨率电子能量损失谱(HREELS) 来探测.Ga-H侧, As-H , In-H 和P-H 键的伸缩振动各自对应于不同的能量损失. 但是A-H 振动极容易和Ga-H 振动追加声子损失相混淆, 只有从损失峰的相对强度比较上来区别。实验得到吸附的氢与表面原子的成键情况取决于表面的原子结构及电子分布. 对于GaAs (1 1 1)面, 低暴露量时只形成Ga-H 键, 而高暴露量时还可以形成As-H 键.而InP(1 1 1 ) 表面由于是经过磷气氛退火处理的, 在低暴露量下In 一H 与P一H 键均可形成. InP (III) 面上只看到P-H 损失峰, 说明这个表面是完全以P 原子结尾的. 在(1 1 1 ) 面上出现小面的情形, 则表面III族和V族原子均可同氢成键. 关键词：     

Formation of graphene on amorphous SiC film by surface-confined heating with electron beam irradiation

It is demonstrated experimentally that graphene can form on the surface of an amorphous SiC film by irradiating electron beam (e-beam) at low acceleration voltage. As the electron irradiation fluency increases, the crystallinity and uniformity of graphene improve, which is confirmed by the changes of the measured Raman spectra and secondary electron microscopy images. Due to the shallow penetration depth of e-beam with low acceleration voltage, only the region near the surface of SiC film will be heated by the thermalization of irradiated electrons with multiple scattering processes. The thermalized electrons are expected to weaken the bond strength between Si and C atoms so that the thermal agitation required for triggering the sublimation of Si atoms decreases. With these assistances of irradiated electrons, it is considered that graphene can grow on the surface of SiC film at temperature reduced substantially in comparison with the conventional vacuum annealing process.     

用MOCVD方法生长的GaAs/GaAsP量子线及其特性

本实验采用普通的光刻和湿法腐蚀技术,将GaAs基片刻蚀成具有W形沟槽样的非平面结构,基片表面为(100)面,沟槽的侧斜面为(111)B面.在此基片上用低压MOCVD设备外延生长了GaAs/GaAsP多层膜,通过扫描电镜和微区拉曼光谱,研究它们的生长特性,发现GaAs和GaAsP的生长速率与基片的晶向及基片上的生长位置有关.根据这一生长特性,选择合适的W形沟道形状,用常规的量子阱外延方式,在W形沟道中央顶部突起的线条状平面上形成宝塔形生长,从而在尖端长出量子线.低温荧光光谱中观察到相应的能量峰,从而证实量子线的存在.     

分子束外延生长Sb薄膜及其量子尺寸效应

在GaAs(001)衬底上，用分子束外延生长Sb(111)薄膜，用反射式高能电子衍射仪原位监控生长过程，用透射电子显微镜观察薄膜结构，并用van der Pauw方法测量了电阻率随生长温度的变化，观察到Sb薄膜半金属/半导体转变及其量子尺寸效应． 关键词：     

Surface chemistry and growth mechanisms studies of homo epitaxial (1 0 0) GaAs by laser molecular beam epitaxy

In this paper, GaAs thin film has been deposited on thermally desorbed (1 0 0) GaAs substrate using laser molecular beam epitaxy. Scanning electron microscopy, in situ reflection high energy electron diffraction and in situ X-ray photoelectron spectroscopy are applied for evaluation of the surface morphology and chemistry during growth process. The results show that a high density of pits is formed on the surface of GaAs substrate after thermal treatment and the epitaxial thin film heals itself by a step flow growth, resulting in a smoother surface morphology. Moreover, it is found that the incorporation of As species into GaAs epilayer is more efficient in laser molecular beam epitaxy than conventional molecular beam epitaxy. We suggest the growth process is impacted by surface chemistry and morphology of GaAs substrate after thermal treatment and the growth mechanisms are discussed in details.