生长用于发光二极管的GaP晶体的一种新方法

为生长特别适于制备发光二极管用的GaP化合物半导体晶体,发展了一种所谓合成熔质扩散法(SSD)。长成的晶体呈园柱状,由相当大的颗粒组成。生长速率受磷在镓熔液的扩散过程限制。从生长速率可以求得扩散系数,在1100℃是8×10~(-5)cm~2·S~(-1),而激活能是0.65ev。蹄或硫施主杂质从3×10~(17)到4×10~(18)cm~(-3)可重复地掺入,在1150℃的分凝系数分别是0.038和1.0。生长晶体的质量特别好,用改进了的腐蚀液腐蚀晶体几乎看不到碟形坑。仅用单层单次液相外延过程,再通过气相扩散锌就可重复地制出高效率的红色发光结。还研制了一种双层单次外延法,叫作“液相外延生长结”法,并用来制成高效率的绿色LED。用SSD片制备的LED的效率,红光高达7.4％,而绿光高达0.15％。     

Phase Transition and Oxygen Ion Diffusion in (La1-xLnx)2Mo2O9 (Ln=Nd, Gd, x=0.05-0.25) Using Dielectric Relaxation Method

采用介电弛豫方法研究了氧离子导体(La1-xRex)2Mo2O9(Re=Nd, Gd, x=0.05-0.25)中氧离子扩散和相变行为. 观察到了两个介电损耗峰：第一个峰Pd在600 K附近,第二个峰Ph在720 K左右.Pd峰为弛豫型介电损耗峰,是由氧离子的短程扩散导致的. 随着频率增加,Ph峰基本上不随频率移动,但是峰高随着频率显著的下降.Ph峰表现出非弛豫型的本质,对应于氧离子和氧空位的分布从静态无序到动态无序的转变过程. 随着掺杂浓度的增加,Pd峰和Ph峰的峰高先是增加,在15%的掺杂量达到最高后开始降低. 与此对应,电导率也在此掺杂浓度下出现最大值.     

在Ru-Al_2O_3-K和Fe-Al_2O_3-K催化剂上氮吸附态的红外光谱研究

用红外光谱法对Ru-Al_2O_3-K和Fe-Al_2O_3-K催化剂上氨分解生成氮的吸附态进行了考察。在该二催化剂上均有两个氮吸收峰,波数分别为2050、2169和2095、2157cm~(-1)。同时用~(16)NH_3分解的同位素实验做了验证,并进一步考察了Ru-Al_2O_3-K上两种氮吸附态的热稳定性、加氧活性以及加入碱金属的影响.     

LaTiO3+x薄膜生长氧压对薄膜结构和输运性能的影响

利用脉冲激光沉积 (PLD)的方法,在750℃的生长温度,不同的氧气气氛下(6.6×10-4Pa～50Pa)制备了LaTiO3 x(LTO)薄膜.反射式高能电子衍射仪 (RHEED)实时监测表明我们所制备的薄膜表面平整光滑,面内取向较好.X射线衍射 (XRD)数据表明:LaTiO3 x薄膜特征峰的位置随生长氧压的变化而发生变化.当氧压增大时,衍射峰对应的2θ角减小,并且在中间氧压时,衍射峰宽化.我们认为氧压增大,使得薄膜中氧含量增加.随着x值的增加,薄膜的电输运性能发生显著改变.在高真空度条件下生长的薄膜表现出很强的金属性,当氧压增加时,材料的电阻率显著增大.实验中测量的所有样品的电阻率都保持正的温度系数,并且在一个相当大的温度区间内与温度的平方呈线性关系.     

N2O为氧源金属有机化学气相沉积生长ZnO薄膜的光学性能研究

采用常压金属有机化学气相沉积(AP-MOCVD)技术、三步生长法,分别以H2O和N2O为氧源,DEZn为Zn源,N2作载气,在c-Al2O3衬底上生长出了晶体质量较好的ZnO薄膜。用X射线双晶衍射(DCXRD)和光致发光谱对ZnO薄膜的结晶性能和光学性质进行表征。结果显示,ZnO倾斜对称面(10-12)的ω扫描半峰全宽为350″,表明ZnO薄膜结晶性能良好;低温10 K光致发光谱结果表明,N2O为氧源生长的ZnO膜和H2O为氧源生长的ZnO膜的发光特性明显不同,没有观察到与氢有关的中性施主束缚激子对应的3.331 eV双电子卫星峰(TES)。这一结果表明,用N2O为氧源生长的ZnO薄膜中不易引进氢杂质。     

氧分压对PLD制备ZnO薄膜结构和发光性质的影响

采用脉冲激光沉积(PLD)技术,在Si(100)衬底上制备出高度c轴取向的ZnO薄膜。通过X射线衍射(XRD)谱,扫描电镜(SEM)和室温光致发光(PL)光谱的测量,研究了生长气氛压强的改变对薄膜结构和光致发光的影响。实验结果表明,当氧压从10Pa升高到100Pa时ZnO(002)衍射峰的半峰全宽(FWHM)增大。可以认为这是由于较高的氧压下,到达衬底表面的离子动能减小。这样部分离子没有足够的能量迁移到生长较快的(002)面,c轴取向变差,导致(002)衍射峰的强度降低,半峰全宽增大。随着氧压增大,紫外发光强度增强。这可能是氧压变大,薄膜的化学配比升高,说明化学配比对UV发光的影响要大于薄膜微结构的影响。改变氧气压强对薄膜的表面形貌也有较大的影响。     

碳在钼(100)和钼(111)表面上的超结构

用一定能量的氩离子束轰击含碳、氧的钼(100)和(111)表面,不能除去表面上的碳。而用能量为1千电子伏,束流为6微安的氮离子轰击10—15分钟,氮在表面的吸附达到饱和值。加热到400—600℃之间碳、氧从表面上基本消失,600—650℃之间吸附在表面上的氮大量脱附,即氮峰陡降到较低值,碳又偏析到表面上。加热到730℃和775℃氮从表面消失,分别得到碳在钼(100)表面上的p(2×2)和c(6×2)结构。而若将大量脱附氮的钼(111)表面,冷却到室温,氧又偏析到表面上。重新加热到650℃以上碳先从表面消失 关键词：     

鋼鐵中碳、氮的擴散、脱溶和沉澱

一般认为钢的变脆例如蓝脆和回火脆都与钢中的扩散和沉淀有关系。本文尝试用内耗测量的方法研究碳与氮在α-铁及碳素钢中的扩散、脱溶和沉淀,从而进一步地了解钢的变脆的机构。实验的结果指出,碳在α-铁中的扩散不受自身浓度、合金元素和沉淀历史的影响。氮的情形与碳显著不同,合金元素使氮的扩散变慢,在沉淀初期使氮的扩散加速。较有系统地研究了碳、氮在加工后的α-铁中脱溶时所引起的内耗峰(当振动频率约为每秒1周时出现在250℃左右),发现了高温淬火在含碳或氮较多的试样中所产生的内应力也可以引起这个内耗峰。实验指出:①这个脱溶内耗峰的出现条件与钢的蓝脆的出现条件相同,都是一种应变时效或淬火时效的现象;②与这个内耗峰有关的碳、氮是处于原子的状态。这些联系使我们认为钢的蓝脆是一种应变脱溶或淬火脱溶的过程,是由于原子状态的碳或氮聚集于钢中的内应力区域或晶体缺陷(例如原子脱节)中所引起来的。关于这方面的深入研究正在继续进行中。根据本实验及以前关于钢铁中碳氮的扩散、脱溶和沉淀所得的结果,对于钢的回火脆的机构也提出了一种初步的看法。回火脆是一种回火沉淀的过程,引起回火脆的沉淀似乎是氮化物而不是碳化物。     

Be扩散处理、热处理和天然双色昌乐蓝宝石的宝石学特征与鉴别

对中国山东昌乐Be扩散处理、热处理和未处理双色蓝宝石(黄色和蓝色)进行了宝石学常规测试、紫外可见光谱、红外光谱、电子探针和激光剥蚀电感耦合等离子体质谱(LA-ICP-MS)测试,以获得它们的谱学特征,提出其鉴别方法。研究发现Be扩散处理双色蓝宝石仅出现Fe3+—Fe3+形成的紫外可见吸收峰,而且377nm吸收峰的强度异常高。红外光谱中,热处理和未处理的双色蓝宝石存在明显的3 310cm-1羟基吸收峰,而该吸收峰在Be扩散处理双色蓝宝石中消失。因此,紫外可见光谱和红外光谱可用于鉴别Be扩散处理、热处理和未处理双色蓝宝石。另外,二碘甲烷浸油实验也可识别Be扩散处理双色蓝宝石。     

以硅为衬底的ZnO p-n结的制备及其结构、光学和电学特性

分别在n型半绝缘Si、弱n (n )以及强n (n+ )型Si片 (1 0 0 )面上用射频磁控反应溅射法和直流磁控反应溅射法制备了p型ZnO薄膜以及ZnO同质p n结。其中在生长p型ZnO时 ,反应室中通以过量的氧。对上述p型和n型ZnO薄膜进行了X射线衍射测量 ,在 34.1°附近得到了 0 .3°左右半峰全宽的ZnO(0 0 2 )衍射峰。ZnO薄膜的原子力显微镜图像上可见六角型的自组装结构。阴极射线荧光的测量显示了位于 390nm的紫外特征峰。用I V特性仪测量了上述ZnOp n结原型器件的I V电学输运曲线 ,其正向显示了约为 1 .1V的阈值 ,与日美科研人员用直流溅射和扩散法制备的ZnOp n结相似 ,但反向特性明显优于他们的     

钼丝中含氧和氮所引起的内耗峰

一、引言 如所周知,钼中含有微量的杂质(氧、氮和碳)就会大大地降低它的韧性。Olds和Rengstorff曾经系统地研究了氧、氮和碳对铸钼的韧性的影响,结果指出:极少量的氧就会使铸钼变脆,例如1—2×10~(-6)的氧含量(重量比)对室温的韧性已有一定的影响,氮虽然并不象氧那样有害,但它比碳严重一些。关于微量杂质使钼变脆的原因虽然还未有确切的了解,但是一般认为:杂质的沉淀是使钼变脆的主导原因。杂质的沉淀又往往与热处理有密切的联系,因为热处理基本上就是一种控制原子扩散速率的过程。     

氧、氮掺杂硅基薄膜的荧光光谱

采用磁控溅射法制备了氧、氮掺杂的非晶硅膜 ,测量了薄膜的荧光光谱 ,获得了包括红光、绿光、蓝光及紫光和紫外的强荧光发射 ,其荧光特性受氮、氧含量及沉积时基片温度的影响。结果表明 :红光包括起源于量子限制效应的宽带及氧缺陷能级引起的分立峰 ;绿光依赖于氮的掺杂 ,起源于氮的缺陷能级跃迁 ,其峰型和峰位受基片沉积温度的影响 ;蓝光部分表现为多个分立峰的叠加 ,起源于复杂的氧缺陷能级 ;紫光部分包括一对双峰和多个宽发射带 ,发射带的强度受掺杂种类、掺杂浓度及沉积时基片温度的影响。当基片温度为750℃、中等氧氮掺杂时 ,可获得强的绿光和紫光发射。     

p型MgxZn1-xO薄膜材料的制备与光学特性

通过金属有机化学汽相沉积(MOCVD)法在GaAs衬底上生长出了Mg_xZn_1-xO薄膜,通过氧气气氛下的高温退火使得衬底中的As原子通过扩散作用进入薄膜形成受主,得到p型的Mg_xZn_1-xO薄膜。退火前后XPS谱中As(3d)峰的对比表明,Mg_xZn_1-xO薄膜中存在As。电学测试结果表明:退火对样品的电阻率和载流子浓度的影响很大。这是长时间的氧气退火使得氧空位数目明显减少,从而使Zn—O键数量显著增加造成的。在样品的X射线衍射(XRD)谱中,p型样品的(002)衍射峰明显弱于n型样品。而在二者的光致发光(PL)谱中,都存在着很强的近带边发射(NBE)峰和较弱的深能级发射(DLE)峰,p型样品的NBE峰明显较弱而DLE峰却很强。这些现象是由于As原子的扩散,使薄膜中产生了新的缺陷能级,导致能级间的激子复合更加复杂。稳定的p型Mg_xZn_1-xO薄膜的获得为制备Mg_xZn_1-xO同质结和发光二极管奠定了基础。     

氮掺杂氧化锌薄膜的光电特性

采用气体反应电子束蒸发法,氨气氛下在玻璃上沉积了氮掺杂氧化锌(ZnO)薄膜。AFM观察发现氨气氛下生长的氮掺杂氧化锌薄膜表面比未掺杂样品的粗糙度略高,且随氨气压的增加粗糙度也随之增加,这可能与氨气氛对ZnO生长表面的轻微腐蚀作用有关,但表面依然比较平整。XRD分析显示,(0002)衍射峰位没有发生移动,但是氮掺杂后衍射峰的线宽比未掺杂样品稍有增加,衍射峰的半峰全宽由非掺杂ZnO的0.261°增加到0.427°。氧化锌掺氮后电阻率提高了4~7个数量级,达到了降低ZnO中电子浓度的目的。     

原位电阻法研究MTG-YBCO的吸氧扩散

本工作采用原位电阻驰豫方法研究了熔融织构（MTG）YBCO（YBa2Cu3O7_δ＋0.4molY2BaCuOz)复相体系中氧（缺位）扩散。实验结果表明：MTG－YBCO生长过程中保留的非氧缺位类缺陷能加速吸氧进程,经930℃高温退火的MTG－YBCO的吸氧速率比未经高温退火者小。高温火MTC－YBCO在400－550℃温区吸氧而致的电阻弛豫可近似用一热激活过程一氧（缺位）扩散描述,氧扩散激活能力－0.73eV,在400－550℃温区氧的化学扩散系数为－10^-5cm^2sec^-1。所得晶格扩散激活能和化学扩散系数分别处于文献报道相应值的低值区和高值区。这种行为可能和MTG－YBCO材料中复杂的缺陷状态有关,缺陷提供了氧的局域快扩散通道,从而一定程序上影响氧（缺位）迁移动力学。     

MOCVD法生长ZnO薄膜的结构及光学特性

采用MOCVD方法在c Al2 O3衬底上生长出了具有单一c轴取向的ZnO薄膜 ,采用X射线衍射 (XRD)、Raman散射、X射线光电子能谱 (XPS)及光致发光 (PL)谱等方法对ZnO薄膜的结构及光学特性进行分析测试。XRD分析只观察到ZnO薄膜 (0 0 0 2 )衍射峰 ,其FWHM数值为 0 1 84°。Raman散射谱中 ,4 35 32cm- 1 处喇曼峰为ZnO的E2 (high)振动模 ,A1 (LO)振动模位于 5 75 32cm- 1 处。XPS分析表明 :ZnO薄膜表面易吸附游离态氧 ,刻蚀后ZnO薄膜O1s光电子能谱峰位于 5 30 2eV ,更接近Zn—O键中O1s电子结合能 (5 30 4eV)。PL谱中 ,在3 2 8eV处观察到了自由激子发射峰 ,而深能级跃迁峰位于 2 5 5eV ,二者峰强比值为 4 0∶1 ,表明生长的ZnO薄膜具有较高的光学质量     

梯度铝镓氮缓冲层对氮化镓外延层性质的影响

采用金属有机物化学气相沉积系统在硅面碳化硅衬底的(0001)面上生长氮化铝缓冲层,并通过改变3层梯度铝镓氮(Al_xGa_(1-x)N:x=0.8,0.5,0.2)缓冲层的生长温度和氨气流量,制备出了高质量的氮化镓外延层。分别采用X射线衍射、原子力显微镜、光致发光谱和拉曼光谱对氮化镓外延层进行表征。实验结果表明,随着氮化镓外延层中张应力的降低,样品的晶体质量、表面形貌和光学质量都有显著提高。在最优的梯度铝镓氮缓冲层的生长条件下,氮化镓外延层中的应力值最小,氮化镓(0002)和(1012)面的摇摆曲线半峰宽分别为191 arcsec和243 arcsec,薄膜螺位错密度和刃位错密度分别为7×10~7cm~(-2)和3.1×108cm~(-2),样品表面粗糙度为0.381 nm。这说明梯度铝镓氮缓冲层可以改变氮化镓外延层的应力状态,显著提高氮化镓外延层的晶体质量。     

YBa2Cu3O7—δ中Cu—O伸缩振动的红外吸收峰

根据YBa_2Cu_3O_(7-δ)超导定向膜经不同温度退火后的红外反射光谱和不同掺Zn量的YBa_2Cu_(3-z)Zn_xO_(7-δ)的红外吸收光谱在500-700厘米~(-1)特征峰的变化,进一步讨论了YBa_2Cu_3O_(7-δ)中Ba-Ba层间和Y-Ba层间Cu-O键伸缩振动的三个红外吸收峰强度变化的本质。用红外入射光穿透深度随Y系样品电阻率提高而增大和对应二维CuO_2网络中Cu-O反称振动吸收的590厘米~(-1)峰强度变化不受氧缺位影响的事实,说明590厘米~(-1)的吸收峰不是氧缺位诱导的准局域振动模。同时对620厘米~(-1)和550厘米~(-1)吸收峰的解释也给予了必要的补充和验证。     

氮离子轰击钼(001)和钼(110)表面形成的有序结构

用能量为1千电子伏,束流为6微安的氮离子轰击含有痕量碳和氧的钼(001)和钼(110)表面10至15分钟,在俄歇能谱中出现了很强的氮的俄歇峰。从室温直到350℃退火,低能电子衍射观察表明,表面是无序层。样品加热到530℃和650℃之间,在钼(001)表面上得到c(2×2)-氮,p(2×2)-氮和(4(2^1/2)×2^1/2)R45°-氮、氧三种结构的低能电子衍射图;在密堆的钼(110)面得到单一结构的c(7×3)-氮的低能电子衍射图。低能电子衍射图与热脱附密切相关 关键词：     

ZnO薄膜的分子束外延生长及性能

利用分子束外延(MBE)和氧等离子体源辅助MBE方法分别在Si(100)、GaAs(100)和蓝宝石Al2O3(0001)衬底上用Zn、ZnS或以一定Zn-O化学计量比作缓冲层,改变衬底生长温度和氧压,并在氧气氛下,进行原位退火处理,得到ZnO薄膜。依据X射线衍射(XRD)图,表明样品的结晶性能尚好,且呈c轴择优取向;实验结果表明在不同衬底上生长的ZnO薄膜,由于晶格失配度不同,其衍射峰也有区别。用原子力显微镜(AFM)观测薄膜的表面形貌,为晶粒尺寸约几十纳米的ZnO纳米晶,且ZnO晶粒呈六边形柱状垂直于衬底的表面。采用掠入射X射线反射率法测膜厚。在360nm激发下,样品的发光光谱是峰值为410,510nm的双峰谱,是与样品表面氧缺陷有关的深能级发光。