Si/Gen/Si(001)异质结薄膜的掠入射荧光X射线吸收精细结构研究

利用掠入射荧光X射线吸收精细结构(XAFS)方法研究了在400℃的温度下分子束外延生长的Si/Gen/Si(001)异质结薄膜(n=1,2,4和8个原子层)中Ge原子的局域环境结构.结果表明,在1至2个Ge原子层(ML)生长厚度的异质结薄膜中,Ge原子的第一近邻配位主要是Si原子.随着Ge原子层厚度增加到4 ML,Ge原子的最近邻配位壳层中的Ge-Ge配位的平均配位数增加到1.3.当Ge原子层厚度增加到8 ML时,第一配位壳层中的Ge-Ge配位占的比例只有55%.这表明在400℃的生长条件下,Ge原子有很强的迁移到Si覆盖层的能力.随着Ge层厚度从1增加到2,4和8 ML,Ge原子迁移到Si覆盖层的量由0.5 ML分别增加到1.5,2.0和3.0 ML.认为在覆盖Si过程中Ge原子的迁移主要是通过产生Ge原子表面偏析来降低表面能和Ge层的应变能.     

Si/Gen/Si(001)异质结薄膜的掠入射荧光X射线吸收精细结构研究

利用掠入射荧光X射线吸收精细结构(XAFS)方法研究了在400℃的温度下分子束外延生长的Si/Ge_n/Si(001)异质结薄膜(n=1，2，4和8个原子层)中Ge原子的局域环境结构.结果表明，在1至2个Ge原子层(ML)生长厚度的异质结薄膜中，Ge原子的第一近邻配位主要是Si原子.随着Ge原子层厚度增加到4ML，Ge原子的最近邻配位壳层中的Ge-Ge配位的平均配位数增加到1.3.当Ge原子层厚度增加到8ML时，第一配位壳层中的Ge-Ge配位占的比例只有55%.这表明在400℃的生长条件下，Ge原子有很强的迁移到Si覆盖层的能力.随着Ge层厚度从1 增加到2，4和8ML，Ge原子迁移到Si覆盖层的量由0.5ML分别增加到1.5，2.0和3.0ML.认为在覆盖Si过程中Ge原子的迁移主要是通过产生Ge原子表面偏析来降低表面能和Ge层的应变能. 关键词： XAFS n/Si(001)异质膜')" href="#">Si/Ge_n/Si(001)异质膜 迁移效应     

用激光分子束外延在Si衬底上外延生长高质量的TiN薄膜

采用激光分子束外延技术，利用两步法，在Si单晶衬底上成功地外延生长出TiN薄膜材料.原子力显微镜分析结果显示， TiN薄膜材料表面光滑，在10 μm×10 μm范围内，均方根粗糙度为0842nm.霍耳效应测量结果显示，TiN薄膜在室温条件下的电阻率为36×10^-5Ω·cm，迁移率达到5830 cm²/V·S，表明TiN薄膜材料是一种优良的电极材料.X射线θ—2θ扫描结果和很高的迁移率均表明，高质量的TiN薄膜材料被外延在Si衬底     

用激光分子束外延在Si衬底上外延生长高质量的TiN薄膜

采用激光分子束外延技术,利用两步法,在Si单晶衬底上成功地外延生长出TiN薄膜材料.原子力显微镜分析结果显示, TiN薄膜材料表面光滑,在10 μm×10 μm范围内,均方根粗糙度为0842nm.霍耳效应测量结果显示,TiN薄膜在室温条件下的电阻率为36×10^-5Ω·cm,迁移率达到5830 cm²/V·S,表明TiN薄膜材料是一种优良的电极材料.X射线θ—2θ扫描结果和很高的迁移率均表明,高质量的TiN薄膜材料被外延在Si衬底 关键词： 激光分子束外延 TiN单晶薄膜 外延生长     

GS-MBE生长的GaP/Si的XPS研究

利用X射线光电子能谱(XPS)深度剖析方法对气体源分子束外延(GS-MBE)生长的GaP/Si异质结构进行了详细的分析.其结果表明:(1)外延层内Ga、P光电子峰与GaP相相符,且组份分布均匀,为正化学比GaP.(2)在不同富PH₃流量条件下生长的样品,其表面富P量稍有不同,而GaP外延层内的测试结果相同.界面也未见有P的富集.(3)XPS剖析至GaP/Si界面附近,随外延层界面向衬底过渡,Si2p光电子峰向高结合能方向移动,且其结合能高于原衬底p型Si,接近于n型Si.但Ga、P光电子峰未发现有明显能移.(4)在XPS检测限内,外延层内和界面都未见有C、O等沾污.这一研究表明:无污染的本底超高真空、相对过剩的富₃生长环境、成功的Si衬底清洗方法等措施保证了GS-MBE生长出正化学比GaP/Si外延异质结构.     

Si1－xGex/Si量子阱发光材料的分子束外延生长及其结构研究

采用固源Si分子束外延,在较高的生长温度于Si(100)衬底上制备出Si1－xGex/Si量子阱发光材料。发光样品的质量和特性通过卢瑟福背散射、X射线双晶衍射及光致发光评估。背散射实验中观察到应变超晶格的反常沟道效应;X射线分析表明材料的生长是共度的、无应力释放的,结晶完整性好。低温光致发光主要是外延合金量子阱中带边激子的无声发射和横光学声子参与的激子复合。并讨论了生长温度对量于阱发光的影响。     

Si(100)衬底上n-3C-SiC/p-Si异质结构研究

利用LPCVD方法在Si(100)衬底上获得了3C-SiC外延膜,扫描电子显微镜(SEM)研究表明3C-SiC/p-Si界面平整、光滑,无明显的坑洞形成。研究了以In和Al为接触电极的3C-SiC/p-Si异质结的I-V,C-V特性及I-V特性的温度依赖关系,比较了In电极的3C-SiC/p-Si异质结构和以SiGe作为缓冲层的3C-SiC/SiGe/p-Si异质结构的I-V特性,实验发现引入SiGe缓冲层后,器件的反向击穿电压由40V提高到70V以上。室温下Al电极3C-SiC/p-Si二极管的最大反向击穿电压接近100V,品质因子为1.95。     

Si(001)衬底上闪锌矿ZnO的制备与分析

采用分子束外延方法在室温下于Si(001)表面上生长ZnO材料。实验发现:样品为闪锌矿和六角结构的ZnO混合多晶薄膜,其表面分布着一系列具一定取向的近似长方形的纳米台柱结构。在不同参数的高温退火后,这些梯形台柱将变小,形成梯形纳米环,或分解为较小的纳米柱及其团簇结构等。分析表明:ZnO混合多晶薄膜的形成,以及表面纳米台柱的演变,与Si(001)衬底、较低温的生长温度及热效应等因素相关联。     

Sr/Si(100)表面TiSi2纳米岛的扫描隧道显微镜研究

为了解半导体衬底与氧化物之间存在的相互作用,以及量子尺寸效应对不同再构体的影响,制备了1—2个原子层厚的TiSi₂/Si(100)纳米岛,并使用扫描隧道显微镜(STM)表征手段详细地研究了TiSi₂ /Si(100)纳米岛的电子和几何特性. 结果发现:这些纳米岛表面显示出明显的金属性;其空态STM图像具有典型的偏压依赖性:在高偏压下STM 图像由三聚物形成的单胞构成,并在低偏压下STM 图像显示为密堆积的图案,这些不同的图案反映出不同能量位的态密度有明显差异. 关键词： 2纳米岛')" href="#">TiSi₂纳米岛 Sr/Si(100)表面 扫描隧道显微镜     

Ga_(x)N_(2)∶Zn_(3-x)薄膜的分子束外延生长及其光学和电子输运性能表征

本文采用分子束外延技术,通过对金属分子束的精确控制,在MgO(002)基底上成功生长了Ga_(x)N_(2)∶Zn_(3-x)合金薄膜.高分辨率单晶X光衍射仪表征结果表明Ga_(x)N_(2)∶Zn_(3-x)合金薄膜仍是以(400)Zn_(3)N_(2)为主导的复合晶体结构,对衍射数据的分析得到该薄膜晶粒尺寸小.用扫描电子显微镜和能谱射线分析仪对其表面和成分做了深入的分析和讨论,在固定的金属流量比的生长环境下,不同厚度的样品在成膜后x均为0.65,化学通式Zn_(2.35)Ga_(0.65)N_(2).该结果表明Ga元素属于重度掺杂,同时也体现了分子束外延技术在共掺杂技术中的优越性.本文也测量并讨论了Zn_(2.35)Ga_(0.65)N_(2)薄膜的光学性能,实验得到的1.85 eV的光学带隙与理论推算基本吻合,说明Ga的掺入有Ga-N结构的形成.同时也说明,Ga元素的掺入,实现了对Zn_(3)N_(2)薄膜的光学带隙的调控.最后对该薄膜的电子输运性能进行表征,测量结果表明其为p型半导体薄膜.本文的实验技术和结果也为今后对Zn类化合物半导体的研究奠定了基础.     

锗硅异质结构的分子束外延生长和特性研究

 如果你有机会到复旦大学应用表面物理国家重点实验室来参观,走进分子束外延组,隔着宽敞的玻璃窗,你将看到一台大型实验设备.中间是三个大小不等、银光闪闪的超高真空腔体,上边接满了一根根电缆线,还有液氮管道、冷却水管、压缩空气管,一眼望去真有点叫人眼花缭乱;四周是几只高大的机柜,安装着一台台精密电子仪器.这就是我国第一台锗硅分子束外延设备,已经在这里服役六年多,状态良好,至今仍是国内唯一投入运行的IV族半导体材料的分子束外延系统,为我国在IV族半导体超晶格量子阱的某些研究领域保持世界先进水平立下汗马功劳.     

Au/PZT/BIT/p-Si异质结的制备与性能研究

采用脉冲激光沉积(PLD)工艺,制备了以Bi₄Ti₃O₁₂(BIT)为过渡阻挡层的Au/PZT/BIT/p-Si异质结.研究了BIT铁电层对Pb(Zr_0.52Ti_0.48)O₃(PZT)薄膜晶相结构、铁电及介电性能的影响,对Au/PZT/BIT/p-Si异质结的导电机制进行了讨论.氧气氛530℃淀积的PZT为多晶铁电薄膜,与直接淀积在Si基片上相比,加入BIT铁电层后PZT铁 关键词： 铁电薄膜 异质结构 脉冲激光沉积(PLD)     

GaN/Si单异质结太阳电池的模拟

采用wxAMPS软件模拟了GaN/Si单异质结太阳电池,研究了电池各层掺杂浓度、厚度及温度对电池开路电压(V_OC)、短路电流密度(J_SC)、填充因子(F)和光电转换效率的影响。模拟结果表明,随着Si层受主浓度的增大,J_SC减小,V_OC、F和转换效率均增大。当GaN掺杂浓度为5×10¹⁸ cm^-3、Si掺杂浓度为5×10¹⁹ cm^-3时,Si层厚度为16μm的超薄电池的转换效率可达到16.91%。随着Si层厚度的增加,V_OC、J_SC、F和转换效率均增大。GaN层厚度为0.005μm、Si层厚度为100μm时,转换效率可达到24.58%。研究结果表明,当GaN/Si单异质结太阳电池的厚度为目前最高效硅基太阳电池厚度的60%时,前者的效率达到后者的92%。研究结果有助于制备高效的GaN/Si单异质结太阳电池。     

Si_（1－x）Ge_x／Si量子阱发光材料的分子束外延生长及其结构研究

采用固源Ｓｉ分子束外延，在较高的生长温度于Ｓｉ（１００）衬底上制备出Ｓｉ１－ｘＧｅｘ／Ｓｉ量子阱发光材料．发光样品的质量和特性通过卢瑟福背散射、Ｘ射线双晶衍射及光致发光评估．背散射实验中观察到应变超晶格的反常沟道效应；Ｘ射线分析表明材料的生长是共度的、无应力释放的，结晶完整性好．低温光致发光主要是外延合金量子阱中带边激子的无声发射和横光学声子参与的激子复合．并讨论了生长温度对量于阱发光的影响．     

分子束外延生长Fe/Fe_(50)Mn_(50)双层膜的交换偏置

利用表面磁光克尔效应和铁磁共振对分子束外延生长的Fe/Fe50Mn50双层膜的交换偏置场和矫顽力进行了研究,实验结果表明,当反铁磁层厚度小于5.5!nm时,不出现交换偏置,而当大于这一厚度时,出现交换偏置;大约在7!nm时,达到极大值.随着反铁磁层厚度的继续增大,偏置场和矫顽力随Fe50Mn50膜厚的增大而下降.铁磁共振实验结果表明样品的磁性存在单向各向异性.并对上述结果进行了讨论.     

Si(001)面上外延生长的Ru2 Si3电子结构及光学性质研究

基于第一性原理的赝势平面波方法,对异质外延关系为Ru2Si3(100)//Si(001),取向关系为Ru2Si3[010]//Si[110]正交相的Ru2Si3平衡体系下能带结构、态密度和光学性质等进行了理论计算.计算结果表明:当1.087 nm≤a≤1.099 nm时,正交相Ru2Si3的带隙值随着晶格常数a取值的增大而增大.当a取值为1.093 nm时,体系处于稳定状态,此时Ru2Si3是具有带隙值为0.773 eV的直接带隙半导体.Ru2Si3价带主要是由Si的3p,3s态电子及Ru 4d态电子构成;导带主要由Ru的4d及Si的3p态电子构成.外延稳定态及其附近各点处Ru2Si3介电函数的实部和虚部变化趋势基本一致,但外延稳定态Ru2Si3介电函数的曲线相对往低能区漂移,出现的介电峰减少且峰的强度明显增强.     

Ge薄层异质结构的同步辐射X射线反射法研究

用X射线反射方法研究了分子束外延技术生长的Si中Ge薄层异质结构的Ge原子分布特性．根据X射线反射理论及Parratt数值计算方法对实验反射曲线的模拟,得到不同厚度的Ge薄层异质结构样品中Ge原子的深度分布为非对称指数形式：在靠近样品表面一侧的衰减长度为8埃,而在靠近样品衬底一侧的衰减长度为3埃,且分布形式与Ge原子层的厚度无关。讨论了不同结构参数(Ge原子薄层的深度、Ce原子分布范围、样品表面粗糙度、样品表面氧化层厚度等)对样品低角反射曲线的影响．     

低温生长的Ge/Si超晶格界面结构的X射线散射研究

低温下用MBE方法生长了Ge/Si超晶格,X射线反射及横向散射研究表明,Ge亚层上下表面的粗糙度呈反对称,下表面大的粗糙度来源于Ge向Si亚层中扩散形成SiGe混合组分结构,这种组分结构可以用一平均成分的SiGe合金层加以拟合,从而使得各亚层均有一个合理的粗糙度,旋转样品进行的X射线散射研究表明,这种SiGe的混合是各向同性的,这与透射电子显微镜的研究结构相一致.     

Ba(Mg1/3Nb2/3)O3电子结构第一性原理计算及光学性能研究

Ba(Mg_1/3Nb_2/3)O₃ (BMN)复合钙钛矿陶瓷具有高介电常数和高品质因子等介电性能, 预示了其在光学领域的应用前景. 本文采用第一性原理方法计算了BMN的电子结构, 对其本征光学性能进行分析和预测. 对固相合成六方相BMN的XRD 测试结果进行Rietveld精修(加权方差因子R_wp=6.73%, 方差因子R_p=5.05%), 在此基础上建立晶体结构模型并对其进行几何优化. 运用基于密度泛函理论(DFT)的平面波赝势方法, 对六方相BMN晶体模型的能带、态密度和光学性质进行理论计算. 结果表明BMN的能带结构为间接带隙, 禁带宽度E_g=2.728 eV. Mg-O和Ba-O以离子键结合为主, Nb-O以共价键结合为主, 费米面附近的能带主要由O-2p和Nb-4d 态电子占据, 形成了d-p轨道杂化. 修正带隙后, 计算了BMN沿[100]和[001]方向上的复介电函数、吸收系数和反射率等光学性质. 结果表明, BMN近乎光学各向同性, 在可见光区, 其本征透过率为77%< T <83%, 折射率为1.91< n <2.14, 并伴随一定的色散现象. 实验测试结果与理论计算结果相吻合.     

Ge/Si(113)-(2×2)表面:自间隙原子引起的结构特征

基于对Ge在Si(113)上外延生长的扫描隧道显微学观察和第一性原理总能量和能带的计算 ,作者确定了Ge/Si(113) (2× 2 )表面的结构 .它是由沿 [1- 10 ]方向的反键增原子列和倾斜五聚体列交替排列而成 .其中五聚体的形成是由于处于亚表面的自间隙原子的作用 .这一发现说明自间隙原子的存在是 (113)取向表面的固有属性