单点金刚石飞切KDP晶体表面缺陷深度的研究

基于印压断裂力学理论分析了磷酸二氢钾晶体表面缺陷面积与中位裂纹深度的关系.在刀具参量和主轴转数一定的情况下,采用不同切削深度和进给速率对磷酸二氢钾晶体进行单点金刚石飞切加工实验,并计算晶体表面单位面积缺陷的占比系数.实验结果表明,晶体表面缺陷深度与面积占比系数成正相关,与理论分析结果相符,进而提出了利用计算晶体表面缺陷占比系数估测缺陷深度的方法.最后基于该方法得到高效率切削步骤,并加工获得了表面粗糙度算术平均值优于5nm的超光滑晶体表面.     

TGS晶体生长多形性和其表面扩散生长机制

选取了TGS晶体的(001),(110),(010)和(100)四个面为研究对象,分析讨论了TGS晶体的表面扩散螺位错生长机制,发现生长基元的脱水化进入表面层过程与表面扩散过程相比,前者在TGS晶体的生长过程中起着更重要的作用;同时,在较高的相对过饱和度下,观察到了TGS自结体的两种简单晶形. 关键词： TGS晶体 生长多形性 表面扩散     

Cu 表面性质的第一性原理分析

采用第一性原理赝势平面波方法, 计算并详细分析了面心立方Cu晶体及其 (100), (110) 和 (111) 这3个低指数表面的原子结构、 表面能量及表面电子态密度. 表面能的计算结果表明, Cu (111) 表面的结构稳定性最好, Cu (100) 表面次之, Cu (110)表面的结构稳定性最差. 3个表面的表面原子弛豫量随着层数的增加而逐渐减弱. Cu (110) 表面的最表层原子相对收缩最大, Cu (100)表面次之, Cu (111) 表面的最表层原子相对收缩最小. 表面原子弛豫不仅引起表面几何结构的变化, 而且使表面层原子的电子态密度峰形相对晶体内部发生变化, 这是表面能产生的主要原因, 而Cu (110)表面相对于Cu (100)与Cu (111)表面具有高表面活性的主要原因则源于其表面层原子电子态密度在高能级处的波峰相对晶体内部显著的升高. 关键词： Cu 晶体 表面结构 表面能 态密度     

Cd1-x ZnxTe晶体退火条件的选择及Zn压对退火晶体质量的影响

采用传统Bridgman方法和加入accelerated crucible rotation technique的Bridgman(缩写为ACRT-B)方法生长的Cd1-xZnxTe(x=0.04)晶体中存在有点缺陷、位错、杂质和Te沉淀等缺陷.为了减少甚至消除这些缺陷,必须将生长后的CdZnTe晶片在Cd气氛下退火.从Cd-Te和Cd0.96Zn0.04Te的P-T相图出发,详细讨论了CdZnTe晶体的气-固平衡条件,并以此为依据选择退火条件,对ACRT-B法生长的Cd0.96Zn0.04Te晶体进行了退火实验研究.实验结果表明,气氛中的Zn压在一定程度内高于平衡压力有利于晶体中多余Te向晶体表面扩散,即有利于消除Te沉淀.但过高的Zn压会使晶体表面成分偏离原始的化学配比.此时,晶体表面与气氛强烈的原子交换,将造成严重的表面损伤,形成一层结晶质量很差的表面层.同时,Zn原子向晶内的扩散,抑制了退火过程中晶内杂质向晶体表面的扩散.因此,在较低的Zn压下退火(但仍处于气-固平衡范围内),能排除晶内杂质.通过仔细研究不同条件下退火后晶片的结晶质量和断面成分分布,可以认为CdZnTe晶体的退火可分为去沉淀相退火、去杂质退火和均匀化退火几种,最佳的退火工艺应是多步骤、多阶段的组合退火工艺.     

KDP晶体飞切加工表面缺陷的抑制方法

研究了磷酸二氢钾(KDP)晶体表面典型缺陷的形成原因及抑制方法。通过飞切加工及表面染色切削实验证明了成因分析结果的正确性,进一步明确了KDP晶体表面缺陷的形成过程。建立了适用于描述KDP晶体表面缺陷形成过程的理论模型,提出了获得无缺陷晶体表面的工艺条件。对飞切加工参数及刀具结构进行了优化,实验验证了缺陷抑制措施的有效性。研究结果表明,在飞切条件下,KDP晶体(001)晶面的脆塑转变(BDT)深度变化范围为125～268 nm,当沿45°方向切削时BDT深度最大,此时只要保证进给速率小于36.6μm/r即可避免在晶体表面形成凹坑。通过优化刀具结构,可消除晶体表面的凸起缺陷,有效抑制KDP晶体的表面缺陷,最终获得了粗糙度小于2 nm的光滑KDP晶体表面。     

铌酸锶钡光折变表面电磁波实验

在实验中观察到扩散和漂移机理下在光折变晶体铌酸锶钡（SBN）与空气的界面形成的光折变表面电磁波. 这种表面电磁波形成的条件是：入射光束与界面成55°角入射，信号光与背景光比值越大越有利于形成表面电磁波，外加电场越大表面电磁波就越强. 关键词： 表面电磁波 扩散和漂移机制 SBN     

带多孔硅表面缺陷腔的半无限光子晶体Tamm态及其折射率传感机理

结合表面缺陷半无限光子晶体Tamm态与多孔硅光学传感机理,在光子晶体表面缺陷腔中引入多孔硅,并利用其高效的承载机制,提出基于多孔硅表面缺陷光子晶体Tamm态的折射率传感结构.在半无限光子晶体中缺陷腔与原来的周期性分层介质结构的界面上存在Tamm态,通过入射角度调制使其在缺陷腔中实现多次全反射,并在缺陷腔中加入吸收介质,使谐振波长在缺陷腔中完成衰荡,从而在反射谱中得到缺陷峰;调整光子晶体参数,使缺陷峰的半高全宽得到优化,提高其品质因数(Q值);在此基础上,根据Goos-H?nchen相位移与谐振波长的关系,建立由待测样本折射率改变所导致的多孔硅表面吸附层有效折射率变化与缺陷峰值波长漂移之间的关系模型,并分析其折射率传感特性.结果表明,此生物传感结构Q值为1429,灵敏度为546.67 nm/RIU,证明了该传感结构的有效性,可为高Q值和高灵敏度折射率传感器的设计提供一定的理论参考.     

扫描隧道显微镜

十七世纪末期,Leeuwenhoek发明光学显微镜,用来观察单细胞和细菌.虽然现代光学显微镜已达到了高度发展,但由于它本身的物理局限性(平均可见光的波长比单个原子尺度大两千倍),不可能用于探测原子结构的秘密. 电子显微镜是一种高分辨率、用途广泛的物质分析工具,它非常成功地提供了晶体材料的体特性.但是,除了特殊的条件外,用电子显微镜分析表面原子结构是困难的. 离子显微镜是一种结构简单,对表面特别灵敏,能直接观察表面单个原子的表面分析工具.三十多年来,场离子显微镜已成功地提供了各种耐熔金属和某些半导体单晶材料表面原子结构,以及表…     

第四届全国表面和界面物理会议简介

第四届全国表面和界面物理学术会议于1986年多月20日至23日在合肥董铺岛举行.参加会议的代表来自21个省市18个研究所、38所大学和六个工厂等共224人. 本届会议的第一个特点是论文很多.有243篇.论文涉及到表面和界面研究的各个主要方面,包括表面和界面成分分析,表面原子结构和表面电子态,表面吸附和脱附,各种物质的界面研究,外延超晶格和量子阶,二维电子气,表面分沂仪器和技术,以及表面科学在各个领域中的应用等.这说明表面研究已在我国有了较大的发展.特别是在当前国际的一些前沿课题,如硅和Ⅲ-V族化合物半导体的清洁和吸附表面的原子结构…     

金属有机物化学气相沉积同质外延GaN薄膜表面形貌的改善

为了获得高质量的GaN薄膜材料,研究了金属有机物气相沉积系统中GaN插入层对GaN衬底同质外延层表面宏观缺陷和晶体质量的影响.研究发现,插入层生长温度是影响GaN同质外延膜表面形貌和晶体质量的关键因素.由于生长模式与插入层生长温度相关,随着插入层生长温度的降低,外延膜生长模式由准台阶流模式转变为层状模式,GaN同质外延膜表面丘壑状宏观缺陷逐渐减少,但微观位错密度逐渐增大.通过对插入层温度和厚度的优化,进一步调控外延层的生长模式,最终有效降低了外延层表面的宏观缺陷,获得了表面原子级光滑平整、位错密度极低的GaN同质外延膜,其X射线衍射摇摆曲线(002),(102)晶面半峰宽分别为125arcsec和85arcsec,表面粗糙度均方根大小为0.23nm.     

Cu(100)表面CO分子单层膜的原子结构

利用第一性原理研究了覆盖度分别为1.00, 0.50和0.25 ML时CO分子单层膜在Cu(100)表面的吸附系统. 计算表明CO分子对不稳定. 获得了CO分子单层膜在虚拟Cu(100)表面的原子结构, 以及CO分子单层膜在Cu(100)表面吸附系统的原子结构. 当CO分子单层膜在Cu(100)表面的三个吸附位吸附, 覆盖度为1.00 ML时, 顶位和桥位都稳定, 而空心位不稳定; 覆盖度为0.50和0.25 ML时, 三个吸附位都稳定.比较吸附前后CO分子单层膜的原子结构, 可知CO分子和Cu(100)表面的相互作用强于CO分子单层膜之间的相互作用. 关键词： CO分子单层膜 自组装 CASTEP Cu(100)     

基于平面波展开法的二维光子晶体表面模式研究

采用平面波展开法研究了四种二维光子晶体结构(圆柱介质柱四方晶格、圆柱介质柱三角晶格、正方介质柱四方晶格、正方介质柱三角晶格)的带隙宽度随介质柱尺寸变化的关系.使用平面波展开法计算常规晶格和表面缺陷晶格的模式并进行结果叠加,研究了各结构的二维光子晶体在带隙宽度最大时的表面模式.结果表明,同种晶格的光子晶体带隙宽度随着介质柱的尺寸增大呈先增后减趋势,存在最大值.随着表面介质柱尺寸的增加,四种晶格表面模式曲线均呈下降趋势.四方晶格光子晶体与三角晶格相比,表面介质柱尺寸的变化范围更大,但能获取表面模式频率范围较小.     

表面结构探究

近年来,分析表面原子结构的新方法、新设备发展很快,其所提供的定量结构信息极大地丰富了我们对表面电子、振动和化学性质的了解。现今,已有十多种利用同步辐射、电子、离子、原子和分子作探针直接测量表面结构的分析方法。     

基于平面波展开法的二维光子晶体表面模式研究

采用平面波展开法研究了四种二维光子晶体结构(圆柱介质柱四方晶格、圆柱介质柱三角晶格、正方介质柱四方晶格、正方介质柱三角晶格)的带隙宽度随介质柱尺寸变化的关系.使用平面波展开法计算常规晶格和表面缺陷晶格的模式并进行结果叠加,研究了各结构的二维光子晶体在带隙宽度最大时的表面模式.结果表明,同种晶格的光子晶体带隙宽度随着介质柱的尺寸增大呈先增后减趋势,存在最大值.随着表面介质柱尺寸的增加,四种晶格表面模式曲线均呈下降趋势.四方晶格光子晶体与三角晶格相比,表面介质柱尺寸的变化范围更大,但能获取表面模式频率范围较小.     

MgO（001）表面上沉积MgO薄膜过程的分子动力学模拟

采用分子动力学方法模拟了MgO分子连续沉积于MgO（001）表面上的薄膜生长过程,分析了衬底温度和分子入射能对MgO分子在衬底表面上的扩散能力以及对衬底表面覆盖率的影响.模拟结果表明,随着衬底温度的升高,在衬底表面上沉积的MgO分子扩散能力增强,MgO薄膜层中空位缺陷变少.低温下,分子入射能的增大有助于提高衬底表面覆盖率;高温下,表面覆盖率随入射能增大到3.0 eV时达到最大值,入射能继续增大,表面覆盖率减小. 关键词： MgO薄膜生长 分子动力学 计算机模拟 表面扩散     

扩散场重建格林函数检测钢轨近表面缺陷*

利用超声相控阵全矩阵捕获功能获取后期时间的扩散场信息,实现钢轨近表面缺陷成像。对扩散场信号进行互相关,重建阵元之间的格林函数,获取阵元之间未延时的响应,恢复被噪声湮没的早期缺陷信息,将波数成像方法用于近表面缺陷的快速成像。采用两种超声相控阵探头在钢轨表面采集实验数据,说明格林函数恢复效果与相控阵阵元的个数和激励频率有关。实验结果清晰地显示了距钢轨表面5～10 mm处的缺陷,证实了互相关方法重建格林函数对近表面缺陷检测的有效性。     

LaNi5晶体表面态的计算研究

用"团簇埋入自洽计算法"对LaNi5晶体表面进行了全电子、全势场、自旋极化的从头计算.在原子纵向坐标充分弛豫的条件下,得到处于最低基态总能量下LaNi5晶体的非平整表面空间结构及其电子结构.LaNi5晶体最表面La原子向外凸出,Ni原子向里收缩,凹凸不平的表面层增加了表面原子与氢原子的接触面积;而表面层的有效体积增大了约9%,有利于氢原子的进入.LaNi5晶体表面态的费米能量大大高于体材料的费米能量.在费密面上主要是Ni的3d电子,价带未填满,显示金属性.LaNi5晶体表面第一、第二层有1.15个电子从La原子向Ni原子转移,这两层有反向的微小自旋磁矩,从而使表面显示顺磁性.得到了LaNi5晶体表面的价带电子态密度.用过渡态方法计算了LaNi5晶体表面的电离能和电子亲和势.所有计算结果显示:LaNi5晶体表面的性质与体性质显著不同,而与氢化物LaNi5H7的性质非常相近.这说明LaNi5晶体的表面结构有利于氢原子的吸收.     

复合材料表面缺陷的超声扩散场定位

传统超声检测多使用直达波进行检测,但在各向异性、非均匀的复杂结构检测中存在诸多限制。将超声波在此类多重散射介质中的传播近似为扩散过程,探索采用超声扩散场信号进行复合材料表面缺陷的检测定位。在此过程中形成的扩散场能对介质密集采样,对缺陷的出现高度敏感。针对铺层结构为[0°/90°]₁₂的碳纤维增强环氧树脂基复合材料板,基于Locadiff方法建立表面缺陷定位的理论模型,开展缺陷出现前后波形的理论不相关性计算。结合实验求解扩散系数,开展检测信号的不相关性分析。最后利用反演计算的模型给出缺陷的定位结果。结果表明,当缺陷直径为10 mm时,定位误差为6.99%;当缺陷直径为5 mm时,定位误差为9.29%,可以实现复合材料表面缺陷的定位。      

洞察表面原子和电子结构的隧道显微镜

具有原子显象能力的扫描隧道显微镜(STM,scanning tunneling microscopy),不仅能在原子尺度范围内显示定域的表面原子结构的象,而且能同时获得定域的表面电子结构等方面的信息.对长期争执不休的Si(111)7×7,Au(110),Au(100)的表面再构及氧在Ni(110)表面吸附等复杂问题,首次给出准确可靠的表面原子结构的信息.STM的发明使人们对原子世界的认识大为深化,同时也打开了一个广阔的研究和应用领域.为表彰发明人作出的重大贡献,G.Binnig和H.Rohrer获得了1986年诺贝尔奖金物理奖(与电镜发明人鲁斯卡分享). 1992年,在凝聚态国际会议上发布STM…     

晶体表面微观结构的反射电子显微术观察

本文用反射电子显微术观察了球状铂单晶表面的微观结构,分析了单晶形成中内部缺陷的变化。当球状液滴凝固时,晶体中存在位错、小角晶界等缺陷。在其后的退火过程中,晶粒内部的位错向亚晶界运动,降低了晶粒内部的位错密度,而亚晶界中的位错向晶体表面的运动,导致亚晶界的消失,形成单晶。 关键词：