超晶格与多层膜结构的位错强化机制

引入了强化系数描述多层膜结构的强化机制.强调了多层膜结构的强化是由于界面位错的约束和界面位错的聚集,而弱化则是由于层内位错做层间运动引起的.在经典力学框架内,把描述位错运动的Seeger方程化为带有固定力矩的摆方程.用Jacobian椭圆函数解析地刻划了扰动系统和无扰动系统的相平面特征;并在相空间密度均匀分布的假设下,利用相面积概念导出了多层膜结构的强化系数.结果表明,当层内应力场小于界面位错约束时材料被强化.     

掺杂GaN/AlN超晶格第一性原理计算研究

第一性原理计算方法在解释实验现象和预测新材料结构及其性质上有着重要作用. 因此, 通过基于密度泛函理论的第一性原理的方法, 本文系统地研究了Mg和Si掺杂闪锌矿和纤锌矿两种晶体结构的GaN/AlN超晶格体系中的能量稳定性以及电学性质. 结果表明: 在势阱层(GaN 层)中, 掺杂原子在体系中的掺杂形成能不随掺杂位置的变化而发生变化, 在势垒层(AlN层)中也是类似的情况, 这表明对于掺杂原子来说, 替代势垒层(或势阱层)中的任意阳离子都是等同的; 然而, 相比势阱层和势垒层的掺杂形成能却有很大的不同, 并且势阱层的掺杂形成能远低于势垒层的掺杂形成能, 即掺杂元素(Mg_Ga, Mg_Al, Si_Ga和Si_Al)在势阱区域的形成能更低, 这表明杂质原子更易掺杂于结构的势阱层中. 此外, 闪锌矿更低的形成能表明: 闪锌矿结构的超晶格体系比纤锌矿结构的超晶格体系更易于实现掺杂; 其中, 闪锌矿结构中, 负的形成能表明: 当Mg原子掺入闪锌矿结构的势阱层中会自发引起缺陷. 由此, 制备以闪锌矿结构超晶格体系为基底的p型半导体超晶格比制备n型半导体超晶格需要的能量更低并且更为容易制备. 对于纤锌矿体系来说, 制备p型和n型半导体的难易程度基本相同. 电子态密度对掺杂体系的稳定性和电学性质进一步分析发现, 掺杂均使得体系的带隙减小, 掺杂前后仍然为第一类半导体. 综上所述, 本文内容为当前实验中关于纤锌矿结构难以实现p型掺杂问题提供了一种新的技术思路, 即可通过调控相结构实现其p型掺杂.     

Influence of the p-type doping on the radiometric performances of MWIR InAs/GaSb superlattice photodiodes

In this paper, quantum efficiency (QE) measurements performed on type-II InAs/GaSb superlattice (T2SL) photodiodes operating in the mid-wavelength infrared domain, are reported. Several comparisons were made in order to determine the SL structure showing optimum radiometric performances: same InAs-rich SL structure with different active zone thicknesses (from 0.5 μm to 4 μm) and different active zone doping (n-type versus p-type), same 1 μm thick p-type active zone doping with different SL designs (InAs-rich versus GaSb-rich and symmetric SL structures). Best result was obtained for the p-type doped InAs-rich SL photodiode, with a 4 μm active zone thickness, showing a QE that reaches 61% at λ = 2 μm and 0 V bias voltage.     

InAs/GaInSb超晶格薄膜结构与电学性能

采用分子束外延(MBE)方法, 调节生长温度、Ⅴ/Ⅲ束流比等参数在(001)GaAs衬底上生长了InAs/GaInSb超晶格薄膜.结果表明:InAs/GaInSb超晶格薄膜的最佳生长温度在385~395 ℃, Ⅴ/Ⅲ束流比为5.7 :1~8.7 :1.高能电子衍射仪(RHEED)原位观测到清晰的GaAs层(4×2)、GaSb层(1×3)和InAs层(1×2)再构衍射条纹.获得的超晶格薄膜结构质量较好.随着温度的升高, 材料的载流子浓度和迁移率均上升.     

Shot noise in magnetic field modulated graphene superlattice

We investigate the shot noise properties in a monolayer graphene superlattice modulated by N parallel ferromagnets deposited on a dielectric layer. It is found that for the antiparallel magnetization configuration or when magnetic field is zero the new Dirac-like point appears in graphene superlattice. The transport is almost forbidden at this new Dirac-like point, and the Fano factor reaches its maximum value 1/3. In the parallel magnetization configuration as the number of magnetic barriers increases, the shot noise increases. In this case, the transmission can be blocked by the magnetic–electric barrier and the Fano factor approaches 1, which is dramatically distinguishable from that in antiparallel alignment. The results may be helpful to control the electron transport in graphene-based electronic devices.     

掺杂超晶格量子阱带内跃迁的量子力学描述

引入正弦平方势,把掺杂超晶格中电子的运动问题化为带有大参数的Schrodinger方程。利用WKB近似和Langer变换,找到了系统的本征值和本征函数,并计算了掺杂超晶格电子的带内跃迁。结果表明,电子在相邻能级之间的跃迁能量大约在毫电子伏量级,而相应频率位于太赫兹附近。     

Si／SiNx超晶格材料的非线性光学特性

采用射频磁控反应溅射技术与热退火处理制备了Si/SiNx超晶格材料。利用吸收光谱和X射线衍射对材料进行表征。通过皮秒脉冲激光单光束Z-扫描技术研究了该材料在非共振吸收区的三阶非线性光学特性,实验结果表明,样品的非线性折射率为负值,非线性吸收属于双光子吸收。由实验数据得到材料的三阶非线性极化率实部和虚部分别为1.27×10-7,1.51×10-8esu,该值比体硅材料的三阶非线性极化率值大5个数量级。对材料光学非线性产生的机理进行了探讨,认为材料的非线性极化率的增加来源于材料量子限制效应的增强。     

Fe/Cr超晶格电子结构和磁性质的理论研究(英文)

应用密度泛函全势线性缀加平面波方法研究了Fe3/Cr3超晶格的电子结构和磁性质.结果表明,这种体系的基态相邻铁原子层间存在铁磁耦合,内禀自旋波波长大约2层厚的长度.     

磁性硅烯超晶格中电场调制的谷极化和自旋极化

研究了基于硅烯的静电势超晶格、铁磁超晶格、反铁磁超晶格中谷极化、自旋极化以及赝自旋极化的输运性质,分析了铁磁交换场、反铁磁交换场以及化学势对输运性质的影响,讨论了电场对谷极化、自旋极化以及赝自旋极化的调控作用.结果表明:当3种超晶格的晶格数达到10以上时,在硅烯超晶格中很容易实现100%的谷极化、自旋极化和赝自旋极化,而且通过调节超晶格上的外加电场可以使极化方向发生翻转,从而在硅烯超晶格中实现外电场对谷自由度、自旋自由度以及赝自旋自由度的操控.     

钙钛矿型氧化物非常规铁电研究进展

钙钛矿型氧化物因具有丰富的磁性、铁电、力学和光学等诸多功能属性,在电子信息通信材料器件领域中有广阔的应用前景.在各种物理性质之中,铁电极化因其产生机制多样,并能与磁性和晶格应变相互耦合形成多铁性等特点,近十多年来一直被作为凝聚态物理研究的国际热点问题.与以自发极化作为初级序参量的常规铁电材料不同,非常规铁电材料中的铁电极化是被其他的序参量诱导而产生的.本综述围绕无机钙钛矿型氧化物非常规铁电体的研究进展进行了总结.回顾了该体系经典唯象理论和原子尺度的微观模型,有序排列的人工钙钛矿超晶格型结构,以及稀土正铁氧体单晶的反铁磁畴壁结构中非常规铁电的极化强度大小及其诱导机制,为系统理解非常规铁电提供了理论途径.