用正电子研究Ⅲ-Ⅴ族化合物半导体的缺陷谱

简要介绍了本科研组近年来用正电子湮没谱学研究Ⅲ－Ⅴ族化合物半导体缺陷的最新进展,包括原生样品中缺陷的种类、大小、电荷态、负离子缺陷、缺陷与杂质的相互作用、辐照以及形变引入的缺陷等．研究表明,在原生半导体材料中存在各种缺陷,经过辐照和形变后有单空位、双空位及孔洞形成;在重掺杂材料中,空位还补偿载流子,使载流子发生饱和．     

用正电子研究半导体材料GaSb的缺陷

用正电子寿命谱和符合多普勒技术研究了电子辐照过的GaSb样品．揭示出原牛未掺杂GaSb样品中存在单空位型VGa相关缺陷，具有284ps左右的寿命值．电子辐照能使这种缺陷的浓度增大，使平均寿命值从辐照前的265Ps增大到辐照后的268ps．低温符合多普勒展宽实验结果表明退火后的电子辐照过的原生未掺杂GaSb样品中仍然存在反位缺陷Gasb．掺Zn、Te样品的实验也证实电子辐照在GaSb样品中会引入VGa，284 ps类型的缺陷．     

Ⅲ-Ⅴ族化合物半导体的高能重离子辐照缺陷研究

用正电子湮没寿命谱技术研究了2.4×1015/cm2、2.2×1016/cm2注量的85MeV19F离子辐照N型GaP和1.6×1016/cm2注量的85MeV19F离子辐照P型InP所产生的辐照缺陷.结果表明:两种注量辐照在GaP中均产生较高浓度的单空位,其浓度随着辐照注量的增大而增加;辐照也在InP中产生较高浓度的单空位.     

用正电子湮没方法研究高能重离子辐照半导体InP

采用正电子湮没寿命谱方法 ,对 1 .6× 1 0 1 6 cm- 2注量的 85 Me V1 9F离子辐照 P型 In P单晶的微观缺陷进行了研究 ,在 3 0 0～ 1 0 2 3 K的温度范围内测量了正电子湮没寿命随退火温度的变化 .实验表明 :辐射在 In P中产生单空位缺陷 ,在退火过程中单空位相互聚合形成双空位 .单空位和双空位分别在 5 73 K和 72 3 K温度完全被退火     

HI—V族化合物半导体的高能重离子辐照缺陷研究·

用正电子湮没寿命谱技术研究了2.4×1O15/cm2、2.2×1016/cm2注量的85MeV19F离子辐照N型GaP和1.6×1016/cm 2注量的85MeV19F离子辐照P型InP所产生的辐照缺陷.结果表明:两种注量辐照在GaP中均产生较高浓度的单空位.其浓度随着辐照注量的增大而增加;辐照也在InP中产生较高浓度的单空位.     

纯Al和AA2037铝合金腐蚀相关缺陷的正电子湮没研究

应用慢正电子束多普勒展宽技术研究了纯Al和AA2037铝合金与腐蚀相关的缺陷.慢正电子束多普勒展宽测量是通过改变正电子的能量,测量正电子湮没的多普勒展宽谱,分析得到了不同正电子能量的S参数和S-E曲线,然后对S-E曲线进行了分析和处理以得到材料表面及近表面的缺陷真实分布.实验结果表明,纯Al与在1mol/LNaOH溶液中腐蚀引起了纳米尺度界面缺陷的产生,导致S参数明显上升;而水淬AA2037铝合金腐蚀后引起S参数明显下降,其原因可能是Cu在氧化层与基体界面富集.通过原子力显微镜(AFM)观察证实了纯Al样品表面经过腐蚀后有大量几百纳米大小的孔洞产生,而AA2037铝合金中只有少量的孔洞产生.     

用正电子谱学研究高聚物材料的压力弛豫过程

用正电子谱学研究了高分子材料聚苯乙烯和聚氯乙烯压力弛豫过程中微观结构的变化，测量了聚苯乙烯及聚氯乙烯在加压力后的样品中正电子寿命随弛豫时间的变化。并讨论了正电子辐射效应和实验方法对实验结果的影响。     

PET 低温自由体积特性的正电子谱学研究

应用正电子湮没技术 ,测量了 PET(聚对苯二甲酸乙二脂 )在不同温度下的正电子湮没寿命谱 .使用正电子寿命谱的离散分析法 (PATFIT) ,根据正电子湮没参数随温度的变化 ,两个次级转变点 Tβ和 Tγ被确定 .利用最新发展的连续谱的分析程序 (MEL T) ,得到几种不同温度下的自由体积的分布 ,发现低温下自由体积大小 ,数量及分布并非常量 ,同时发现在极低温 (30 K)下 ,自由体积的分布很宽 .     

用正电子湮没研究聚醚聚氨酯的自由体积特性

用正电子湮没研究聚醚聚氨酯的自由体积特性王波，彭治林，李世清，王少阶，刘皓，谢洪泉（武汉大学物理学系，武汉，４３００７２）（华中理工大学化学系）关键词正电子湮没，自由体积，高分子固体电解质中国法分类号Ｏ６．６３高分子固体电解质的电导率，载流子的扩散及...     

杯芳烃及其超分子化合物微结构的正电子湮没研究

采用正电子湮没寿命谱（PALS）研究了杯[4]芳烃，杯[6]芳烃，杯[8]芳烃3种新型主体分子以及C60与杯[8]芳烃的超分子化合物的微观结构，结果农明，杯芳烃低聚物中正-正电子素（o-Ps）湮没的寿命成分τ3、τ1、τ5分别来源于3种尺寸依次增人的湮没位置：晶区内较小的分子间空隙、杯芳烃的空腔和非晶区内分子间较大的空洞，由τ1得到杯[4]芳烃，杯[6]芳烃，杯[8]芳烃的圆台形空腔的等效球形、弘径分别为0．33，0．37，0．40nm，文中讨论了在杯[8]芳烃的守腔分子中包合C60分子后导致o-Ps的寿命和强度都显著降低的微结构因素。     

用低温正电子湮没寿命谱研究NaY,USY及γ-Al2O3的表面结构

以20～300K的低温正电子湮没寿命谱学方法研究了NaY沸石、USY沸石及多孔γ-Al2O3的表面结构.实验分别测量了脱水后三样品的低温正电子湮没寿命谱,其中NaY,USY用5个寿命分量分解,γ-Al2O3用4个寿命分量分解.实验结果表明,较短的寿命分量与测量温度无关,而最长的寿命分量(约40ns)则与测量温度有关,不同的寿命温度相关性表明NaY的表面结构与γ-Al2O3的不同.     

用正电子研究原生ZnO单晶中的缺陷

利用正电子寿命谱和多普勒展宽谱技术研究了原生ZnO的缺陷结构及其退火效应. 经900 ℃退火之后,正电子寿命实验显示样品中的空位型缺陷基本被消除,其体寿命为180 ps.通过比较原生和退火样品的符合多普勒展宽谱的商谱曲线,两者有相似的峰型,结合寿命谱的相关数据表明原生ZnO中不存在H原子填充Zn空位.     

用正电子湮没研究Fe(Ⅲ)在γ-Al2O3载体中的自发扩散

采用机械混合的方法,将Fe(NO3)3·9H2O加载于多孔γ-Al2O3载体,并利用正电子湮没寿命谱学研究其自发扩散过程.实验测量了不同Fe(Ⅲ)质量分数的样品(1.3%～4.2%)在不同温度(100～600 C)烘烤后的正电子寿命谱.实验结果表明,未烘烤时,Fe(Ⅲ)主要分布在γ-Al2O3载体颗粒表面;烘烤后,Fe(Ⅲ)向γ-Al2O3载体颗粒的内部二次孔扩散,并首先占据活性中心的位置.同时,部分Fe(Ⅲ)扩散到γ-Al2O3载体的微孔中.在烘烤温度大于400℃时,能使Fe(Ⅲ)在γ-Al2>O3载体中均匀分布.     

用正电子研究水热处理对NH_4 NaY沸石结构的影响

用正电子湮没谱学研究了水热处理时间及温度对ＮＨ４ＮａＹ沸石的影响．测量了ＮＨ４ ＮａＹ 沸石分子筛在７００ ℃经不同的水热处理时间（０．２５ ～４ ｈ）和在不同温度（３００ ～８００ ℃）下水热处理１ ｈ 后的正电子寿命谱,所有谱中都出现了５ 个寿命分量,其第中５ 寿命及其强度与生成二次孔的大小和数量相关．实验表明在一定温度范围内ＮＨ４ＮａＹ 沸石经水热处理后都能产生二次孔,其中水热处理温度为６５０ ℃处理时间为１ ｈ 所产生的二次孔不仅数量最多而且孔直径最大．     

重掺Te的GaSb中缺陷的正电子寿命研究

用正电子寿命谱技术研究了重掺Te的GaSb原生样品、电子辐照样品和质子辐照样品.室温正电子寿命测量揭示出原生重掺Te的GaSb样品中存在VGa相关缺陷,其寿命大小约为298 ps.电子辐照会使该缺陷发生变化,导致平均寿命值减小,VGa相关缺陷从-3价变为-2价.质子辐照后,产生了寿命值较大的缺陷.在10-300K变温实验中,观测到3种样品都存在浅捕获缺陷,该浅捕获缺陷是GaSb反位缺陷.     

Fe离子注入ZnO产生的缺陷及磁学性能研究

氧化锌(ZnO)单晶在室温下注入了能量在50～380keV之间,总剂量为1.25×1017/cm2的Fe离子.利用慢正电子束技术研究了离子注入产生的缺陷.正电子湮没多普勒展宽测量表明,离子注入产生了大量的空位团.在经过400℃以下的较低温度退火后,这些空位团的尺寸进一步增大,随后在高温退火后空位团开始恢复,经过700℃以上退火后大部分缺陷已经消失,而在1 000℃退火后,所有离子注入产生的缺陷得到消除.X射线衍射测量也表明离子注入产生了晶格损伤,且经过700℃退火后基本得到恢复.另外,在700℃退火的注入样品中还观察到金属Fe的衍射峰,表明Fe离子注入ZnO形成了Fe团簇.磁学测量显示Fe注入的ZnO中表现出了铁磁性.经过700℃高温退火后其磁性并没有发生明显变化.这说明Fe离子注入的ZnO中缺陷对其铁磁性没有影响,铁磁性可能来源于注入的Fe离子.     

乙烯-辛烯共聚物微结构的正电子湮没研究

采用正电子湮没寿命谱（ Ｐ Ａ Ｌ Ｓ）研究了在１４０～３５０ Ｋ 温度范围内弹性体乙烯辛烯共聚物（ Ｐ Ｏ Ｅ） 在１４０～３５０ Ｋ 温度范围内的自由体积和结构转变特性,得到 Ｐ Ｏ Ｅ的玻璃化转变温度 Ｔｇ 和次级转变温度 Ｔβ分别为２２０、１７０ Ｋ,并分析了决定其正电子湮没参数和结构转变的化学结构因素     

纳米Cu固体材料微结构的正电子湮没研究

纳米材料的性能不仅与纳米晶粒本身的结构有关,而且与纳米晶体之间界面的微观结构有关.纳米粉在压实成纳米块过程中很难消除微孔洞,并且在压实过程中也会给晶粒引入结构缺陷.本文用正电子湮没谱学研究了纳米Cu固体材料微结构,发现在两种不同条件下压制成型的纳米Cu固体内部的晶粒界面均存在着单空位及空位团等缺陷.空位团的大小随着压制压力的增加而略有减小.通过退火实验发现纳米Cu固体的界面缺陷具有较好的热稳定性.即使在900℃高温下退火也只能使部分缺陷得到恢复,但是低压力下压制的样品中的缺陷恢复需要更高的温度.     

环氧树脂-胺类固化体系微结构的正电子湮没研究

采用正电子漂没寿命谱（PALS）研究固化剂的种类有含量对环氧树脂基体自由体积特性、力学性能和密度的影响，实验结果表现：固化剂的含量与理论值接近，固化产物的自由体积半径越小，密度越高，力学性能越好，固化剂中的氨基对环氧基发生交联作用的程度，直接影响了固化产物的密度及力学性能。     

增韧环氧树脂的微结构和力学性能的正电子湮没

用正电子湮没方法（PALS）和动态力学分析（DMA）方法研究了增韧剂和温度对环氧树脂的自由体积和力学性能的影响．根据正电子素（o-Ps）湮没寿命τ3随温度的变化，玻璃化转变温度Tg和次级转变温度Tβ被确定．实验结果表明，在稀释环氧树脂基体中加入增韧剂会使样品中产生较强界面相互作用，并且明显地改变了材料的结构转变温度Tg和Tβ，使得增韧样品比稀释样品具有更高的玻璃化转变温度Tg．一个很有意义的发现是，低温下力学性能的改变明显地大于室温下力学性能的改变．文中从原子尺度自由体积特性和界面相互作用的角度探讨了温度对样品力学性能影响的机理．