临界温度左右高温超导体场发射电子能谱研究

本文研究了临界温度以上电场穿透发射体表面对高温超导体的场致发射电子能谱随温度变化的影响和临界温度以下能隙对场发射电子能谱影响的情况．并对理论计算的结果与实验结论做了比较．     

用化学方法制备硅场发射阵列

利用各向同性腐蚀液制备了硅微尖阵列,并考察了各主要工艺参数对微尖形貌的影响.     

GaAs 微尖阵列的制备与场发射性能

利用选择液相外延的方法制备GaAs微尖阵列,通过扫描电子显微镜对微尖形貌进行了表征,并对此微尖阵列进行了场发射性能测试。结果表明,选择液相外延法制备的GaAs微尖呈金字塔状,两对面夹角为71°;微尖高度由生长窗口的尺寸决定,对底边为60μm的微尖,其高度约为42μm。此微尖阵列排列规则,具有场发射特性,开启电场约为5.1V/μm。发射电流稳定,当电场由8.0V/μm增加到11.9V/μm,发射电流由6μA增到74μA,在发射时间超过3h的情况下,电流波动不超过3%。另外,GaAs微尖阵列场发射的F-N曲线不为直线,分析表明是表面态和场渗透共同作用的结果。这对GaAs微尖阵列在场发射阴极方面的进一步研究具有重要的意义。     

一步湿法化学刻蚀硅微尖冷阴极

主要研究了湿法化学刻蚀硅微尖．采用各向同性腐蚀的方法在〈１１１〉晶面和〈１００〉晶面的单晶硅衬底上制备了硅微尖．实验结果表明〈１１１〉晶面的硅衬底上容易制备顶端曲率半径比较小的硅微尖．通过实验，调整了腐蚀剂的组成，最后得到曲率半径１０～１５ｎｍ的硅微尖     

高温超导体电场穿透对电子能谱的影响

高温超导体在场致发射时伴正常态部分的空穴的产生，会出现非平衡现象。这引起超导体电子平衡态的化学势偏移，增加了外电场在ＨＴＳＣ材料体内的穿透深度，使导带底弯曲引起超导体场致发射电子能谱的改变。     

硅微通道板电子倍增器的研制

阐述了新一代硅微通道板的主要性能。采用定向离子深度刻蚀技术在2和4硅片上刻蚀了四组不同直径的硅微通道板微孔阵列,分别采用PECVD技术和液体化学沉积两种方法制作了硅微通道板的连续打拿极,从而探索了研制新一代硅微通道板的途径。利用紫外光电法测试了硅微通道板的增益和增益均匀性。实验结果表明,如果进一步改进制备工艺,硅微通道板可以实现较传统微通道板更高的增益和更好的增益均匀性。     

微纳尺度俄歇电子能谱新技术开发及其应用进展

随着纳米结构材料的广泛应用,新型微纳尺度表征技术成为纳米科学技术发展的重要途径。本文基于局域电子信息全面性的思想,从俄歇电子能谱的原理出发,理论推导出俄歇价电子能谱的简明表述方式,确定俄歇价电子能谱与微观电子结构信息的内在联系和物理意义,建立了俄歇电子能谱探测微区一系列宏观参量的新技术。其中应力测量技术的空间分辨率可优于20nm,为微纳尺度力学测量的发展提供了重要的方法;非接触性的局域电学性质测量技术,超越了传统电学测量方法的思想框架,实现了无外场驱动的电荷密度分布、电场分布等本征电学性质表征、以及半导体异质结构整个空间区域的能带构造;结构相的测定技术,使纳米微区材料的晶体结构相识别成为可能;半导体微区导电类型测定技术,延续了非接触性电学测量的优点,并且能够灵活地探测分析复杂光电器件结构中不同区域的导电类型分布。通过实际应用于侧向外延GaN不同区域、AlxGa1-xN/GaN超晶格量子阱结构、ZnO纳米颗粒等纳米尺度复杂体系的微区宏观性质探测,获得应力/应变、电荷密度/电场、结构相以及导电类型及其分布等结果,验证了所建立的测量技术的有效性和可靠性。     

微纳尺度俄歇电子能谱新技术开发及其应用进展

随着纳米结构材料的广泛应用,新型微纳尺度表征技术成为纳米科学技术发展的重要途径.本文基于局域电子信息全面性的思想,从俄歇电子能谱的原理出发,理论推导出俄歇价电子能谱的简明表述方式,确定俄歇价电子能谱与微观电子结构信息的内在联系和物理意义,建立了俄歇电子能谱探测微区一系列宏观参量的新技术.其中应力测最技术的空间分辨率可优于20 nm,为微纳尺度力学测量的发展提供了重要的方法;非接触性的局域电学性质测量技术,超越了传统电学测量方法的思想框架,实现了无外场驱动的电荷密度分布、电场分布等本征电学性质表征、以及半导体异质结构整个空间区域的能带构造;结构相的测定技术,使纳米微区材料的晶体结构相识别成为可能;半导体微区导电类型测定技术,建续了非接触性电学测量的优点,并且能够灵活地探测分析复杂光电器件结构中不同区域的导电类型分布.通过实际应用于侧向外延GaN不同区域、AlxGa1-xN/GaN超晶格量子阱结构、ZnO纳米颗粒等纳米尺度复杂体系的微区宏观性质探测,获得应力/应变、电荷密度/电场、结构相以及导电类型及其分布等结果,验证了所建立的测量技术的有效性和可靠性.     

硅漂移电子温度测量系统的研制

在磁约束聚变装置中，对等离子体电子温度的测量一般采用电子回旋辐射法（ECE）、汤姆逊散射法以及软X射线能谱法。其中软X射线（1～20keV）能谱法是一种传统的方法，它比汤姆逊散射法的测量误差小，且有较好的时空分辨；与电子回旋辐射法（ECE）相比较，时空分辨能力相近，但可作绝对测量，并且受超热电子和逃逸电子的影响较ECE小。在软X射线能谱法的应用中，过去使用Si（Li）探测器来探测软X射线能谱，Si（Li）探测器体积大，能量分辨和量子效率低，并且需要使用液氮冷却，大体积的杜瓦（通常35L）使探测器体积庞大，     

碳纳米管/硅纳米孔柱阵列的场发射性能

"通过热化学气相沉积的方法将碳纳米管生长到硅纳米孔柱阵列衬底上．采用场发射扫描电子显微镜、透射电子显微镜、高分辨透射电子显微镜、拉曼光谱和X射线能谱对所制备的样品形貌、组成进行了分析．结果发现：所制备产物为一种具有面积大、准周期性的碳纳米管/硅巢状阵列复合结构．能谱分析表明碳纳米管仅含有碳元素．对样品进行场发射性能测试表明该结构开启电压为1.3 MV/m,当外加电压为4.26 MV/m,发射电流为5 mA/cm2．由FN公式计算相应的场增强因子约为1.1￡104．碳纳米管/硅纳米孔柱阵列好的场发射性能被归     

射频辉光放电CH4等离子体中电子的能量分布

通过求解Lorentz简化的玻尔兹曼方程,得到射频放电CH₄等离子体中电子的能量分布函数.求解过程中使用一个简化的射频电场模型代替泊松方程求解放电电场.共计包含6类环境气体及27种电子碰撞反应.通过EEDF对等离子体中的电子反应率系数、电子平均能量、电子的传输率系数等进行求解分析.结果表明,在等离子体鞘层区域电子能量具有Maxwell分布形式,在正柱区域具有Druyvesteyn分布形式.最高电子能量和最大反应率系数出现在鞘层区域.电子的迁移率系数和扩散率系数随射频周期的演化时空分布不均匀.     

圆偏振光场电离电子能量分布的计算

以准静态隧道电离理论为基础,建立了描述圆偏振光场电离电子能量分布的简单模型,与现有的理论计算及实验结果的比较表明,该模型数学推导简单,物理意义明显,可用于研究高电子温度和（或）较低电子密度的光场电离等离子体参数。     

SPEES针尖参数对样品表面电子出射影响的模拟研究

报道了对扫描探针电子能谱仪（SPEES）中俄歇电子出射的理论模拟研究。 通过对俄歇电子在针尖电场作用下运动轨迹的模拟以及综合考虑从针尖场发射电子到俄歇电子出射全过程中各种因素的影响, 系统研究了针尖形状、 针尖偏压和针尖 样品距离对俄歇电子出射效率的影响, 以及出射俄歇电子束流密度在针尖电场区边缘处的分布。 研究结果为提高SPEES的收集效率、 空间分辨以及能量分辨提供了重要的参考数据。 The simulation of the Auger electron emissions in scanning probe electron energy spectrometer (SPEES) is reported. By simulating the trajectory of Auger electrons, we systematically investigate the dependence of the emission efficiency of Auger electrons on the shape of tip, the biasing voltage, and the distance between the tip and sample surface, as well as the intensity distributions of Auger electrons at the edge of tip sample region. The results will be the significant reference for improving the sensitivity, spatial and energy resolutions of SPEEs.     

EACVD中用氢原子谱线测定电子平均能量

采用蒙特卡罗方法，对EACVD中氢原子的发射过程进行了模拟。给出了由氢原子谱线测定电子平均能量的方法，结果对EACVD生长金刚石薄膜过程中实时监测电子平均能量，进而可以有效地控制工艺条件，生长出高质量的金刚石薄膜具有重要意义。     

Photo-Detached Electron Flux Distribution in a Gradient Electric Field

This paper investigates the flux distributions of the electron photo-detached from H-ion localized in a gradient electric field. In contrast with the photodetachment in the uniform electric field [Phys. Rev. A 40(1989) 4983],where only two electron trajectories interfere at each given point on a detector, for the photodetachment in a gradient electric field, the electrons waves can travel along multiple paths from the negative ion to a given point on the detector plane, which makes the electron flux distributions on the detector plane become much complex. Using the semi-classical theory, we put forward a formula for calculating the electron flux. Our calculation results suggest that the electron flux distributions on a given detector plane is not only related to the propagation time of the detached electron, but also related to the detached electron's energy. With the increase of the detached electron's energy, the oscillating region in the electron flux distributions becomes enlarged and the oscillating structure in the flux distributions becomes much more complicated. This study will guide future experiment research on the photodetachment microscopy of the negative ions in the presence of non-uniform external fields.     

低能电子显微术及其应用

低能电子显微术是新发展起来的一种显微探测技术。它的特点是利用低能（１－３０ｅＶ）电子的弹性背散射使表面实空间实时成像，具有高的横向（１５ｎｍ）和纵向（原子级）分辩率，且易与低能电子衍射及其他电子显微术相结合。近年来它已有效地应用于金属和半导体表面的形貌观测、表面相变、吸附、反应及生长过程的研究。     

微脉冲电子枪模拟计算

用模拟计算的方法,研究了微脉冲电子枪的束流动力学行为.基于微脉冲电子枪的工作原理和束流动力学特点,用VC++语言编制了微脉冲电子枪的辅助设计软件—SEEG对微脉冲电子枪中电子的三维运动进行多粒子跟踪模拟.文中给出了模拟计算的基本原理,经过SEEG程序稳定性的测试,最后应用SEEG程序模拟了一个微脉冲电子枪的束流运动特性.     

低能电子径迹中能量沉积频率分布

根据我们建立的径迹结构Monte Carlo计算模型,计算了低能电子在液态水中径迹范围内DNA分子片段模型和染色质丝片段模型区域内的能量沉积频率分布,结果与OREC和CPA程序结果进行了比较,这些计算结果为解释低能重离子注入生物体造成深部生物效应而提出的一种物理机制──软X射线机制提供了理论依据.     

Electron beam modeling and analyses of the electric field distribution and space charge effect

In electron beam technology, one of the critical focuses of research and development efforts is on improving the measurement of electron beam parameters. The parameters are closely related to the generation, emission, operation environment, and role of the electron beam and the corresponding medium. In this study, a field calculation method is proposed, and the electric field intensity distribution on the electron beam's cross-section is analyzed. The characteristics of beam diffusion caused by the space charge effect are investigated in simulation, and the obtained data are compared with the experiment. The simulation demonstrated that the cross-sectional electric field distribution is primarily affected by the electron beam current, current density distribution, and electron beam propagation speed.     

激光晶化形成纳米硅材料的场电子发射性质研究

利用KrF准分子激光退火超薄非晶硅膜,并结合热退火技术制备了单层纳米硅薄膜并研究了薄膜的场电子发射性质.在晶化形成的纳米硅薄膜中可以观测到稳定的场电子发射现象,其开启电场从原始淀积的非晶硅薄膜的17V/μm降低到8.5V/μm,而场发射电流密度可以达到0.1mA/cm².激光晶化后形成的纳米硅材料的场电子发射特性的改善可以从薄膜表面形貌的改变以及高密度纳米硅的形成所导致的内部电场增强作用来解释. 关键词： 纳米硅 场发射 激光晶化