双靶磁控溅射聚焦共沉积AlN薄膜生长速率研究

采用直流双靶磁控溅射聚焦共沉积技术在Fe衬底上高速率生长A lN薄膜,结果表明,双靶共沉积技术有效地提高了A lN薄膜生长速率,相同工作气压或低N2浓度时双靶磁控溅射沉积速率约为单靶沉积速率的2倍;随着溅射系统内工作气压或N2浓度的升高,薄膜生长速率不断减小;薄膜择优取向与薄膜生长速率相互影响,随着工作气压的升高,(100)晶面的择优生长减缓了薄膜生长速率的降低,随着N2浓度的升高,(002)晶面的择优生长加剧了薄膜生长速率的降低,而相对较低的溅射沉积速率有利于(002)晶面择优取向生长。     

半导体薄膜材料外延生长的蒙特卡罗模拟

半导体自组织生长量子点是一种新型半导体材料,它在纳米电子学、光电子学和生命科学中有广泛的应用前景,本文讨论了计算机模拟量子点的生长在材料设计中的重要意义,建立动力学蒙特卡罗二维模型, 通过获得的原子沉积的表面图样和对原子簇大小分布的数学统计,得到提高生长温度或者降低沉积速率等量子点外延生长的优化条件.     

溅射腔气压对电极材料析氢活性的影响

采用直流磁控溅射法制备了析氢反应的电极材料-NiFe,CoMo,研究了在1.0Pa～4.0Pa的范围内,不同溅射腔气压条件下制备的电极材料的晶粒尺寸、析氢反应的过电位与气压的关系,结果显示过电位随气压升高而降低,而且在2.0Pa处,过电位变化的程度和Tafel斜率均发生突变,表明不同溅射气压下制备的材料晶粒尺寸的变化,引起了析氢反应控制步骤的改变.     

ZnWO4单晶衬底上ZnO薄膜的晶核发育与形貌分析

ZnWO4单晶的a晶面与氧化锌c晶面晶格匹配很好,是制备氧化锌薄膜的优良衬底.本文采用溶胶-凝胶法在ZnWO4单晶衬底上制备出透明的ZnO薄膜.通过光学显微镜对薄膜晶核发育过程和形貌进行了详细的分析.实验结果表明:在结晶刚开始,系统将经历成核--长大的过程,随着生长过程的进行,在主晶轴上(一次轴)上又长出二次轴、三次轴等等,最后逐渐形成树枝状晶核.由于ZnO晶核是在非平衡条件下生长的,故在晶核发育过程中又出现了三种不同的生长形态--成核生长、枝晶生长和分形生长.     

金属诱导生长法在Ni硅化物上异质生长多晶GeSi薄膜

采用金属Ni诱导与超高真空化学气相沉积相结合的方法,低温下在氧化Si衬底上制备出了多晶GeSi薄膜.利用X射线衍射仪、场发射扫描电镜等对多晶GeSi薄膜的晶体质量、表面形貌进行了表征,研究了在Ni上生长多晶GeSi的生长方式及表面形貌随生长参数变化的规律.结果表明,在温度高于510℃时,Ni金属诱导作用明显;生长压强为10Pa时,多晶GeSi能够形成连续致密的薄膜,而采用先低压(0.1Pa)后高压(10Pa)的生长方式,多晶GeSi呈现分离的晶须状,晶须尺寸多在100nm以上.     

化学气相传输法生长ZnO单晶及性质研究

利用化学气相传输法生长了ZnO单晶.在无籽晶自发成核的条件下,使用碳辅助增强质量传输方法,得到了晶粒尺寸达4mm×10mm的ZnO晶体.利用长有GaN层的蓝宝石晶片作为衬底,得到了直径为30mm、厚2mm左右的ZnO单晶体.比较了不同温度条件下晶体生长的结果并进行热力学过程和现象了分析.用光荧光谱和X射线双晶衍射研究了ZnO晶体的性质.     

结晶生长的化学键合理论

针对一般晶体的生长过程,在测定相应溶液(熔体)组成结构的基础上,我们引入了晶体生长过渡相区的概念,并采用键价模型来衡量生长过程中发生变化的化学键的键强度。过饱和溶液(熔体)中的生长单元经过生长过渡相区时,依据彼此之间弱的化学键合作用来微调其内部强的化学键,并以单个生长单元或者生长单元的简单连接体的形式键合进入晶格。在整个结晶生长过程中,生长单元之间弱的键合作用对整个结晶过程(生长速度、晶相的形成)起着决定性作用;同时,中等强度的化学键在生长过渡相区中的变化情况对晶体的最终形貌具有重要影响。     

表面人工低维结构的功能设计与构造

可控地构造具有一定功能的表面人工低维结构,并且总结、理解体系微观结构对其宏观性质影响的一般规律,不仅对探索低维基本物理以及其中的新奇量子现象至关重要,更是微电子工业保持持续发展的关键前提.这方面的研究包括发展新的生长技术实现对体系形成过程的精确控制,对获得的材料做高分辨率的表征;从理论上则要理解体系的生长过程,阐明热力学、动力学的作用机理,从而指导制备技术的发展.深入研究表面人工低维结构的性质更可能导致新物理现象与原理的发现,产生全新的器件概念,进一步反馈给体系功能的设计,推动基础研究与应用探索的发展.文章简要介绍了表面物理国家重点实验室近年来在表面人工低维结构的功能设计与构造方面的研究成果     

用标度理论和蒙特卡洛方法研究微晶硅薄膜的生长机制

使用热丝化学气相沉积技术制备微晶硅薄膜(沉积速度为1.2nm/s),通过原子力显微镜研究了薄膜前期生长的粗糙化过程.按照标度理论获得微晶硅薄膜的生长因子为β≈O.67,粗糙度因子为α≈O.80,动力学因子为1/z=0.40.这些标度指数不能用一般的生长模型来解释.通过蒙特卡罗模拟给出与实验一致的结果.模拟表明,入射流方向、生长基元的类型和浓度、生长基元的粘滞、再发射和影蔽过程都对微晶硅薄膜的表面形貌有比较重要的影响.     

基于锗硅异质纳米晶的非易失浮栅存储器的存储特性

利用自组织生长和选择化学刻蚀方法在超薄SiO2隧穿氧化层上制备了渐变锗硅异质纳米晶,并通过电容.电压特性和电容-时间特性研究了该纳米结构浮栅存储器的存储特性.测试结果表明,该异质纳米晶非易失浮栅存储器具有良好的空穴存储特性,这是由于渐变锗硅异质纳米晶中Ge的价带高于Si的价带形成了复合势垒,空穴有效地存储在复合势垒的Ge的一侧.