Al2O3单晶三明治结构的高温热激发电流

以Al₂O₃单晶和具有三明治结构的Al₂O₃单晶-Bi₂O₃-Al₂O₃单晶试样为研究对象,测量了在室温到750℃之间升温过程和降温过程中这两种试样的热激发电流,仅在三明治结构试样中检测到了热激发电流.随测量过程中升温速率的增大,降温过程中的热激发电流逐渐减小.认为热激发电流是由缺陷离子的扩散所引起,通过扩散活化能的计算发现有两种缺 关键词： 热激发电流 缺陷 扩散     

Al/Al_2O_3/Al隧道结相位扩散的现象

超导约瑟夫森结是超导量子比特的核心元件,由约瑟夫森结组成的直流超导量子干涉器(DC-SQUID)由于其具有较高的探磁灵敏度,在超导磁通量子比特量子位测量中具有重要的作用.我们用铝为超导材料,采用电子束斜蒸发及静态氧化的方法制备了由两个Al/Al2O3/Al隧道结并联组成的DC-SQUID样品.将DC-SQUID样品置于20~1000mK范围内的不同温度下,对其跳变电流分布进行了测量.在50mK明显观测到了隧道结跳变电流机制由宏观量子隧穿到热激发的转变,并且在高于80mK时,观测到了相位扩散的现象.这对于隧道结相位动力学研究具有重要意义.     

银、银-铝合金及其内氧化银-铝合金的内耗峯

用频率约为1周/秒的扭摆,测量了99.99％和99.95％两种纯银以及99.99％纯银分别加入0.01％、0.02％、0.05％、0.15％、0.5％铝和99.95％纯银加入0.5％铝的六种合金的内耗。并且,还比较了三种合金的多晶和其中一种合金的单晶在内氧化前和后,以及经过不同时间的内氧化处理后的内耗变化。实验的结果表明:(1)99.99％纯银试样在空气中测量,升温过程中在130℃左右出现一个内耗峯,从高温作降温测量这个峯不再明显地出现。(2)99.95％纯银试样和99.99％纯银加有少量铝的三种合金试样,在空气中作升温测量,都出现两个明显的内耗峯。低温峯出现在130℃到260℃的范围内,高温峯出现在380℃到430℃的范围内。这两种内耗峯的高度和巅值温度都随杂质含量的多少而改变。从高温作降温测量,高温峯可以重复出现,而低温峯就不再出现。加入合金元素一方面会引起一个新的高温峯,另一方面它又起着抑制低温峯出现的作用。当铝含量超过0.05％(即0.2原子％)时,就只出现一个高温峯。实验的结果指出,低温峯和氧在银中存在时的状态有关,可能是由于晶界上Ag₂O的变化导致晶界结构状态和空位的平衡浓度的改变而引起的。高温峯可能是由于富集在晶界或亚晶界处的合金元素,在一定温度的交变应力下向晶粒内扩散和反扩散所引起的。(3)经过内氧化处理后的合金试样,其内耗巅值是随处理时间的增加而减小。这种内耗的变化也是由于晶界处的铝和氧原子的平衡浓度和界面结构状态受到改变引起的。     

基于AZO/VO_2/AZO结构的电压诱导相变红外光调制器

采用直流磁控溅射和后退火工艺先在掺Al氧化锌(AZO)导电玻璃基底上制备了高质量的VO_2薄膜,再在VO_2膜层上制备AZO导电膜,最终制备出了AZO/VO_2/AZO三明治结构.测试了VO_2/AZO复合薄膜和AZO/VO_2/AZO三明治结构的组分、微结构以及光学特性,结果表明VO_2/AZO复合薄膜在800—2300 nm红外区域其相变前后的最大透过率差值达24%,而AZO/VO_2/AZO三明治结构在相同波长范围内其相变前后的最大透过率差值可达31%.通过在AZO/VO_2/AZO三明治结构导电膜层上施加不同电压,观察到不同外界温度下电流的突变,当外界温度越高,所需阈值电压越低.AZO/VO_2/AZO三明治结构性能稳定,制备工艺简单,有望应用于集成式红外光调制器.     

MoO3/Al2O3催化剂中Mo分散的正电子研究

用浸渍法制备了一系列不同Mo含量的MoO3/Al2O3催化剂.测量了这些样品的正电子湮没寿命谱(PALS)与符合多普勒展宽(CDB)谱,以研究其孔洞结构以及Mo分散.正电子寿命测量结果表明,Al2O3载体中存在两种不同尺寸的孔洞.掺入MoO3之后,Mo原子主要进入Al2O3的大孔中,使孔洞体积减小.符合多普勒展宽谱结果表明,当MoO3的质量含量仅为3%时,多普勒展宽谱即发生了显著的改变.这表明Mo已分散至Al2O3的孔洞中,使得正电子测量所得到的电子动量分布发生改变.在MoO3含量达到18%之后,Al2O3中大孔的体积减小到尺寸与小孔相当,此后正电子寿命和多普勒展宽谱不再随MoO3含量变化,表明Mo分散逐渐达到饱和.     

温度对ZnO/Al2O3(0001)界面的吸附、扩散及生长初期模式的影响

构建了一个ZnO沉积在α-Al2O3(0001)表面生长初期的模型,采用基于密度泛函理论的平面波超软赝势法进行了动力学模拟.发现在400,600和800℃的条件下界面原子有不同的扩散能力,因此温度对ZnO/α-Al2O3(0001)表面界面结构以及ZnO薄膜生长初期模式有决定性的影响.在整个ZnO吸附生长过程中,O原子的扩散系数大于Zn原子的扩散系数,O原子的层间扩散对薄膜的均匀生长起着重要作用.进一步从理论计算上证实了ZnO在蓝宝石(0001)上两种生长模式的存在,400℃左右生长模式主要是Zn螺旋扭曲生长,具有Zn六角平面对称特征,且有利于Zn原子位于最外表面.600℃左右呈现为比较规则的层状生长,且有利于O原子位于最外表面.模拟观察到在ZnO薄膜临近Al2O3基片表面处,Zn的空位缺陷明显多于O的空位缺陷.     

掺钛宝石的光谱研究

用IFUS(Induction Field Up-shift Method)方法生长了浓度高,光学质量好的Ti:Al2O3单晶,通过测量Ti3+离子的吸收,激发,荧光光谱以及荧光寿命,分析研究了Ti:Al2O3单晶的发光特性和发光谱随温度的变化,(τFluo=3.1μs,300K;β=[Ti3+]/[Ti]=0.999,αm/αr=380,α488nm=9.5cm-1。     

α-Al2O3(0001)表面原子缺陷对ZnO吸附影响

采用基于密度泛函理论的分子动力学方法，对α-Al₂O₃(0001)表面 Al，O原子空位缺陷及其对ZnO吸附进行了理论计算.电子局域函数显示了表面空位处的电子密度变化，表面Al原子空缺处有非常明显的缺电子区域，悬挂键临近O的电子密度增大，有利于对Zn的吸附；O原子空缺处的Al原子处存在孤立电子，其ELF值为005—03，将有利于同电负性较大的O或O^2-结合.通过吸附动力学模拟与体系能量的计算发现，表面缺陷显著增强了表面 的化学吸附，空缺原子处都被吸附原子填补，吸附结合能远大于单晶表面的情况.在Al空缺的表面，由于ZnO的O与表面O形成双键，破坏了α-Al₂O₃(0001)表面O六 角对称结构，减小了 O的表面扩散，从而不利于规则的ZnO薄膜生长.相反，O的空缺表面，弥补了α-Al_{2O3(0001)表面O空位缺陷，不影响基片表面O六角对称结构.}     

α-Al2O3(0001)表面原子缺陷对ZnO吸附影响

采用基于密度泛函理论的分子动力学方法，对α-A12O3(0001)表面A1，O原子空位缺陷及其对ZnO吸附进行了理论计算．电子局域函数显示了表面空位处的电子密度变化，表面Al原子空缺处有非常明显的缺电子区域，悬挂键临近O的电子密度增大，有利于对Zn的吸附；O原子空缺处的Al原子处存在孤立电子，其ELF值为0．05-0．3，将有利于同电负性较大的O或O^2-结合．通过吸附动力学模拟与体系能量的计算发现，表面缺陷显著增强了表面的化学吸附，空缺原子处都被吸附原子填补，吸附结合能远大于单晶表面的情况．在Al空缺的表面，由于ZnO的O与表面O形成双键，破坏了α-Al2O3(0001)表面O六角对称结构，减小了O的表面扩散，从而不利于规则的ZnO薄膜生长．相反，O的空缺表面，弥补了α-Al2O3(0001)表面O空位缺陷，不影响基片表面O六角对称结构．     

α-Al2O3: Mn单晶的三维热释发光谱研究

测量了α-Al2O3: Mn单晶中子辐照前后的三维热释发光谱.观察到α-Al2O3: Mn:Mn单晶γ射线照射后测量的三维热释发光谱中，峰温在350℃波长为680nm处有一宽发光峰，这可能与Mn2+离子有关；波长为695nm峰温在170℃和350℃的线状光谱，叠加在680nm宽发光峰上，是Cr3+离子的发光谱线,其中可能有Mn4+离子的贡献.与纯α-Al2O3单晶的热释发光谱相比，掺入Mn杂质后，γ射线照射的三维热释发光谱中完全地抑制了波长为416nm的α-Al2O3的F心发光峰.经1017cm-2中子注量辐照和退火后，γ射线照射后测量的三维热释发光谱中，在150℃出现了波长为416和695nm的发光峰，以及在250℃波长为680和695nm的发光峰，其中695nm新发光峰的强度略超过了中子辐照前α-Al2O3:Mn在350℃波长为695nm的发光峰，说明中子辐照产生了大量浅陷阱能级和F心.然而，经1018cm-2中子注量辐照和退火后，γ射线照射后测量的三维热释发光谱中，出现了峰温150℃，190℃和250℃波长为520nm的Mn2+离子发光峰，以及300℃波长为680和695nm的Cr3+（或Mn4+）的发光峰，表明增高中子注量的辐照，产生了温度为190℃，250℃和300℃深陷阱能级和F心，并使Mn2+离子发光峰明显加强. 关键词： α-Al2O3:Mn 三维发光谱 缺陷结构 发光机理