La0.5Sr0.5CoO3薄膜的外延生长及其电性能的研究

系统研究了在LaAlO3,SrTiO3和MgO衬底上、在不同的温度条件下利用脉冲激光法制备的La0.5Sr0.5CoO3薄膜的外延生长和电输运特性,测定了薄膜的电阻-温度关系.研究表明薄膜的电输运性质对其外延结构具有密切的依赖性,外延生长的薄膜具有低的电阻率和金属性导电特征;在LaAlO3衬底上在700℃左右外延生长的薄膜具有最佳的性能;探讨了这一薄膜的外延生长与其电输运性能的关系及其机理.     

La0.5Sr0.5CoO3薄膜的外延生长及其电性能的研究 *

系统研究了在LaAlO₃ ,SrTiO₃ 和MgO衬底上、在不同的温度条件下利用脉冲激光法制备的La_0.5Sr_0.5CoO₃薄膜的外延生长和电输运特性 ,测定了薄膜的电阻 温度关系 .研究表明薄膜的电输运性质对其外延结构具有密切的依赖性 ,外延生长的薄膜具有低的电阻率和金属性导电特征 ;在LaAlO3 衬底上在700℃左右外延生长的薄膜具有最佳的性能 ;探讨了这一薄膜的外延生长与其电输运性能的关系及其机理 .     

低温磁控溅射有机衬底和玻璃衬底ZnO:Al透明导电膜的结构及特性

利用射频磁控溅射法在有机薄膜衬底和7059玻璃衬底上制备出了具有良好附着性的低电阻率的ZnO:Al透明导电膜,对在低温（25～210℃）下制备薄膜的结构和光电特性进行了比较研究. 铝掺杂的氧化锌薄膜是多晶膜,具有六角纤锌矿结构,最佳取向为（002）方向.薄膜的最低电阻率分别为1.0×10^-3和8.4×10^-4Ω·cm,在可见光区的平均透过率分别达到了72%和85%.     

用电弧放电法大面积地制备离散的碳纳米管

用电弧放电法直接得到了无烧结、离散分布、大面积及高密度的碳纳米管 ,提高了碳纳米管的质量和产量 .SEM研究表明样品中离散的碳纳米管相互缠绕 ,同时在空间取向无序 .讨论了放电过程中碳纳米管的生长机理和实验中得到的形貌的形成机制.     

固态van der Waals C60膜晶格的Coulomb膨胀

利用扫描隧道显微镜观测到生长在GaAs(001)2×4表面上的固态van der Waals C60膜在室温下较之C60晶体具有13%的晶格膨胀.这种膨胀是由从GaAs衬底饱和的As悬挂键上转移到C60分子上的电荷之间的Coulomb作用引起的.理论计算表明,平均约有1.76个电子转移到每个C60分子上.有趣的是,该固态C60膜为(110)取向,这明显不同于生长于其他半导体或金属表面上的具有(111)取向的六角密排C60膜.这种反常取向的薄膜是由GaAs衬底的各向异性产生的一维限制作用导致的.通过选择不同的衬底,可以控制C60薄膜的晶体生长.     

超长、开口定向碳纳米管列阵的制备 *

以碳氢气体为反应物 ,利用化学气相沉积方法 ,在均匀分布着纳米Fe/SiO₂颗粒的SiO₂ 基底上生长出长度达2mm的超长定向碳纳米管列阵 ,该超长碳纳米管的长度比现有碳纳米管的长度(1～100 μm)高1～2个数量级 .研究了碳纳米管的形貌和结构 ,发现碳纳米管的根部呈自然开口状态 .初步讨论了超长、开口碳纳米管的生长机制 .     

复合超疏水表面制备及其上液滴运动特性研究

采用光刻法制备出微米尺度的硅微方柱结构,并利用化学气相沉积的方法在其上可控地生长定向碳纳米管,由此制备出具有可控比例微纳二级结构的超疏水表面.通过扫描电子显微镜(SEM)测量和接触角、滚动角测试的方法对具有不同微纳结构比例及尺寸的表面形貌和性能进行探查和测试,对制备过程中参数的选择做出了优化处理.得到了表面性质均匀、稳定的二级结构超疏水表面.通过粒子图像测速(PIV)的方法测量在结构表面滚动液滴的内部流动形态,并与一级结构表面进行对比.分析并总结了该文中表面的疏水机理及表面微纳结构比例、形态、尺寸等因素对疏水性能的影响.     

固态vander WaalsC 60膜晶格的Coulomb膨胀

利用扫描隧道显微镜观测到生长在GaAs(0 0 1 ) 2× 4表面上的固态vanderWaals C₆₀ 膜在室温下较之C₆₀ 晶体具有 1 3%的晶格膨胀 .这种膨胀是由从GaAs衬底饱和的As悬挂键上转移到C₆₀分子上的电荷之间的Coulomb作用引起的 .理论计算表明 ,平均约有 1 76个电子转移到每个C₆₀分子上 .有趣的是 ,该固态C₆₀ 膜为 (1 1 0 )取向 ,这明显不同于生长于其他半导体或金属表面上的具有 (1 1 1 )取向的六角密排C₆₀膜 .这种反常取向的薄膜是由GaAs衬底的各向异性产生的一维限制作用导致的 .通过选择不同的衬底 ,可以控制C₆₀薄膜的晶体生长     

ZnAl2O4/α-Al2O3复合衬底的制备和GaN薄膜的生长

利用脉冲激光淀积法(PLD)在α-Al₂O₃衬底上淀积了ZnO薄膜, 通过ZnO和α-Al₂O₃固相反应制备了具有ZnAl₂O₄覆盖层的α-Al₂O₃衬底. X射线衍射谱(XRD)表明ZnAl₂O₄薄膜随反应时间由单一(111)取向转变为多晶取向, 然后变为不完全的(111)择优取向. 同时扫描电子显微镜(SEM)照片表明ZnAl₂O₄表面形貌随反应时间由均匀的岛状结构先变为棒状结构, 然后再变为突起的线状结构. 另外, XRD谱显示低温制备的ZnAl₂O₄在高温下不稳定. 在ZnAl₂O₄覆盖的α-Al₂O₃衬底上利用光加热低压MOCVD法直接生长了GaN薄膜. XRD测量表明随ZnAl₂O₄厚度增加GaN由c轴单晶变为多晶, 单晶GaN的摇摆曲线半高宽为0.4°. 结果表明薄ZnAl₂O₄覆盖层的岛状结构有利于GaN生长初期的成核, 从而提高了GaN的晶体质量.     

用原位光发射谱研究电子增强热丝CVD金刚石膜生长过程

利用光发射谱对电子增强热丝CVD金刚石薄膜的生长过程进行了原位检测,并实现空间分辨测量,系统地研究了衬底偏压、甲烷浓度、衬底温度等反应条件对原位光发射谱的影响,给出了有关反应基团空间分布及电子能量状态等对金刚石生长极其重要的信息,并同薄膜的生长进行了比较.结果表明甲烷浓度和衬底温度对金刚石膜生长的影响分别来自不同反应机制,提高原子氢的浓度,同时降低CH基团的浓度是生长优质金刚石膜所需的条件.     

金刚石在C60薄膜表面的成核研究

用扫描电子显微术(SEM)研究了微波等离子体CVD生长金刚石系统,金刚石在以C₆₀蒸发膜为抛光Si衬底中间层上的成核行为,实验证实金刚石成核于C₆₀蒸发膜表面,同时观察到成核分布的不均匀性即成核聚集现象,并对此进行了初步分析。金刚石在C₆₀薄膜表面的成核表现出取向生长的特征。     

利用STM对碳纳米管表面原子结构的观察和研究

利用STM对碳纳米管表面原子排列结构进行了观察研究,由原子分辨的STM图象观察到了碳纳米管表面两种主要的原子排列,即波折式构型和椅式构型,以及与石墨表面STM图象不同的碳原子六角环排列图象,这种与石墨STM图象的差异揭示出碳纳米管表面原子与第二层原子排列间的相对变化,在不同样品上还观察到了碳原子层的弯折,这种弯折导致局域的原子结构畸变及相应的STM图象变化。实验结果表明:对原子层间存在相互作用情形,由STM测量亦可给出表面层之下的原子排列结构信息.     

退火Co/C软X射线多层膜中碳的TEM和Raman散射研究

用透射电子显微镜(TEM)和Raman散射(RS)研究了对向靶溅射法制备的Co/C软X射线多层膜在退火条件下碳的结构变化.结果表明,碳层的结构变化可大致分为三个阶段,即有序化,结晶以及晶粒生长阶段。在退火温度低于400℃时的有序化阶段,非晶碳层中键角无序的三配位键和四配位键转变为理想的三配位键。在结晶阶段,非晶碳层在500～600℃的退火温度下结晶成为石墨微晶。在晶粒生长阶段,样品在700℃以上温度退火,石墨微晶尺寸增大,与TEM分析结果相一致。     

外延生长YBa2Cu3O7-x超导薄膜的TEM和SEM研究

本文利用高分辨率透射电子显微镜(TEM)和扫描电子显微镜(SEM)对高J_c外延生长YBa₂Cu₃O_7-x超导薄膜的微观结构进行了观察分析.研究发现,薄膜外延程度的好坏与生长工艺和衬底表面的完整性有直接的关系.实验结果表明(100)SrTiO₃单晶衬底上外延生长YBa₂Cu₃O_7-x超导薄膜中影响临界电流密度J_c的因素主要有界面过渡区、缺陷和不同的外延取代等.     

BaTiO3/SrTiO3超晶格的激光分子束外延生长与二阶光学非线性研究

使用激光分子束外延,在SrTiO3 (100)单晶衬底上成功生长了一系列c轴取向的,具有原子量级控制精度的BaTiO3/SrTiO3超晶格. 利用晶格失配导致的薄膜表面台阶密度的周期性变化,讨论了反射式高能电子衍射(RHEED)强度在BaTiO3层和SrTiO3层中的周期性调制. 系统研究了二阶非线性光学极化率同超晶格结构的关系. 实验测量和理论拟合结果表明,BaTiO3/SrTiO3超晶格的二阶非线性光学极化率显著增强,其最大值比BaTiO3体单晶提高一个数量级以上. 从应力导致的晶格畸变和极化增强出发,讨论了二阶光学非线性增强的物理机制.     

InAlAs/InGaAs/InP异质结构的X射线双晶衍射研究

本文应用X射线双晶衍射技术结合X射线衍射动力学理论的计算模拟,研究了MBE生长的InGaAs/InAlAs/InP异质结结构材料的外延层生长条件与层厚、成分的关系,X射线双晶衍射形貌图表明:衬底和外延膜存在位错和沉淀物等缺陷,衬底的不完美性直接影响外延膜的质量,文中还应用X射线衍射动力学理论对所观察到的沉淀物衬度进行解释,指出沉淀物周围点阵受张应变场。     

MOCVD方法制备的立方GaN/GaAs(001)中六角相含量退火行为的研究 *

采用高温热退火的方法 ,在不同条件下对低压MOCVD在GaAs( 0 0 1 )衬底制备的立方GaN薄膜进行处理 ,利用光致发光光谱和Raman散射光谱来研究六角相的含量变化 .报道了亚稳态立方GaN的六角相含量变化条件及其光学特征 .在GaN/GaAs之间存在一个界面层 ,高温退火时 ,来自界面层的TO_B,LO_B 声子的强度降低 ,而来自六角相的E₂ 声子增强 ,说明六角相含量增加 .样品原结晶质量欠佳是六角相含量变化发生的主要原因 .在较低的温度下 ,六角相含量没有明显变化 ,而且与退火时间无关 .     

Si(111)衬底GaN薄膜的制备与特性

用溅射后退火反应法在Si(111)衬底上制备的高质量GaN薄膜. XRD, XPS, SEM和PL测量结果表明该方法制备的GaN是六角纤锌矿结构的多晶. GaN的最大晶粒尺寸约为100 nm. 在354 nm处发现强室温光致发光峰, 带隙相对于体GaN发生了轻微蓝移.     

分子束外延生长多层异质结构的离子沟道研究

本文用分子束外延方法(MBE)先在Si(111)方向上生长CaF₂薄膜,再在CaF₂层上外延淀积一定厚度的Si或Ge膜,形成Si/CaFa/Si(111)或Ge/CaF₂/Si(111)等异质多层结构,然后用Rutherford背散射和离子沟道方法分析薄膜生长特性,发现在CaF_2薄膜上淀积的Si层是由两种类型的微晶构成的,其方向分别与衬底Si方向相同或与衬底表面垂直方向转180°,表明最上层的Si膜(或Ge膜)可能是A型和B型两种取向的混合。在Si/CaF₂/Si(111)结构中,各个沟道的最小产额均比CaF₂/Si(111)的情形高许多,因为最上层的Si膜是A型和B型两种取向混合且为李生的。CaF₂<110>(<114>)非法向轴相对于衬底Si<114>(<110>)轴的偏离表明CaF₂界面区域存在应力。当CaF₂/Si(111)上外延生长Ge薄膜时,同时存在上述A和B两种取向类型微晶的混合,但以B成份为主,因此,仍然形成质量很好的Ge/CaF₂/Si(111)多层异质结构.但是,由于Ge和CaF₂之间晶格常数失配量要比Si和CaF₂之间大得多,所以,Ge和CaF₂界面处的Ge区域内存在着相当严重的无序。     

自组织生长CdSe-ZnSe量子点的光致发光

利用不同温度下的光致发光和时间分辨光谱研究了生长在GaAs(110)衬底上的CdSe-ZnSe自组织量子点的发光特性,发现浸润层量子阱的激子发光淬灭比量子点的淬灭过程快得多,量子点的激子辐射复合寿命远大于浸润层量子阱的激子复合寿命.根据不同尺寸的量子点复合寿命的差异,观测到来自不同量子点的锐线发光.