Si(111)7×7表面Gd@C82分子的STM研究

用超高真空扫描隧道显微镜(UHV-STM)研究了金属富勒烯分子Gd@C82在Si(111)7×7重构表面的吸附特性和电学特性.STM形貌像显示Gd@C82分子和Si基底之间相互作用较强,Gd@C82分子吸附在Si基底的三种特定的位置上,其中在Si(111)7×7单胞内三个顶戴原子间的吸附位最稳定.扫描隧道谱(STS)的测量显示Gd@C82分子呈现半导体特性.分子表面局域电子态密度(LDOS)在Gd附近受到Gd与碳笼间电子转移的影响,发生显著变化.     

Si(111)7×7表面Na沉积过程的光学二次谐波法研究

用原位光学二次谐波方法监测了室温时Na在Si(111)7×7表面沉积过程中的信号变化。室温下Na沉积量小于饱和单层时信号变化比较复杂,随Na沉积量的变化依次出现三个特征峰。覆盖度约0.45 ML时出现较弱的峰A,其产生可能与碱金属诱导的占据态F和没有被占据的态A间的跃迁所引起的共振增强有关;随后在约0.9 ML的覆盖度下出现峰B并在沉积量大于饱和单层后信号快速增大,形成陡峭的峰C。相测量表明峰B与峰C信号之间存在明显的相位差,说明两者的起源有不同之处。峰C的出现与等离激元的激发密切相关。在峰B所处的覆盖度下,二维及二维-三维过渡结构的存在可能产生两种以上不同起源的二次谐波信号,其相干叠加促成了峰B的出现。     

锰硅化物在Si(111)-7×7表面的制备及其STM研究

利用超高真空扫描隧道显微镜研究了室温至610℃的条件下锰在Si(111)-7×7表面的反应生长情况,制备出了锰纳米团簇和几种锰硅化物.实验结果表明温度低于260℃时,生成了占据在衬底7×7结构亚单胞上大小统一的锰纳米团簇;温度高于500℃时,生成的锰硅化物可分为三类纳米线、平板状的岛和三维不规则的岛.除此以外,390℃至610℃锰硅化物岛的成核密度符合传统成核理论.     

表面台阶对超高真空下Si(111)基片表面银原子吸附与重构的影响

利用真空蒸发技术制备出了良好的Si(111)-3×3-Ag和Si(111)-3×1-Ag重构表面。通过低能电子衍射法和光学表面二次谐波法研究了两种类型切割角的单晶硅基片在超高真空银蒸镀过程中表面结构随衬底温度和蒸镀量的变化情况。vicinal样品产生的弱SinPout信号表明表面台阶的存在对Si(111)-3×3-Ag表面的成核生长过程有显著影响。低能电子衍射图片显示,500℃以上的高温下两种基片表面所形成的Si(111)-3×1-Ag重构分别为类单畴和三畴结构。类单畴和三畴结构Si(111)-3×1-Ag的光学表面二次谐波SinSout信号的一致性可能揭示了Si(111)-3×1-Ag结构中孪畴结构的存在。     

Ag/Si(100)的结构以及银与硅衬底的相互作用

在Si(100)2×1再构面上蒸发银,除了得到Ag(111)1×1结构外,还发现了Ag(111)3×1再构,LEED和UPS分析表明界面上可能存在银原子与硅衬底的相互作用。     

锰及其硅化物在Si(100)表面的反应外延生长

采用超高真空分子束外延-扫描隧道显微镜(UHVMBE-STM)系统研究了不同温度下锰及其硅化物在Si(100)-2 ×1重构表面上的外延生长情况.实验结果表明当生长过程中衬底温度控制在室温到135℃时,生成大小基本一致的锰纳米团簇;当衬底温度达到210℃时锰与硅开始发生反应,形成硅化物,并有纳米线结构出现;当衬底温度达到330℃时,纳米线完全被棒状物或不规则的三维岛状硅化物取代.随着沉积时衬底温度升高,生成物的成核密度与生长温度的关系与经典的二维岛成核理论相符合.     

SiO2/Si(111)表面Ge量子点的生长研究

Si衬底用化学方法清洗后,表面大约残余1.0 nm厚SiO2薄膜.利用原子力显微镜(AFM)和反射高能电子衍射(RHEED)来研究温度和Ge蒸发厚度对在SiO2薄膜表面生长的Ge量子点的影响.实验结果表明,当衬底温度超过500 ℃时,SiO2开始与Ge原子发生化学反应,并形成与Si(111)表面直接外延的Ge量子点.在650 ℃时,只有Ge的厚度达到0.5nm时,Ge量子点才开始形成.     

SiO2/Si(111)表面Ge量子点的生长研究

Si衬底用化学方法清洗后,表面大约残余1.0 nm厚SiO2薄膜.利用原子力显微镜(AFM)和反射高能电子衍射(RHEED)来研究温度和Ge蒸发厚度对在SiO2薄膜表面生长的Ge量子点的影响.实验结果表明,当衬底温度超过500 ℃时,SiO2开始与Ge原子发生化学反应,并形成与Si(111)表面直接外延的Ge量子点.在650 ℃时,只有Ge的厚度达到0.5nm时,Ge量子点才开始形成.     

锰硅化物在Si(111)-7×7表面的制备及其STM研究

利用超高真空扫描隧道显微镜研究了室温至610℃的条件下锰在Si(111)-7×7表面的反应生长情况,制备出了锰纳米团簇和几种锰硅化物。实验结果表明:温度低于260℃时,生成了占据在衬底7×7结构亚单胞上大小统一的锰纳米团簇;温度高于500℃时,生成的锰硅化物可分为三类:纳米线、平板状的岛和三维不规则的岛。除此以外,390℃至610℃锰硅化物岛的成核密度符合传统成核理论。     

薄膜沉积过程中的粒子轰击效应

一、前言在真空和低压环境中,将可凝性原子(吸附原子)传输到一表面来制备薄膜。产生吸附原子的方法有热蒸发、物理溅射、气相粒子、其它蒸发源,诸如真空或等离子体电弧。影响薄膜各生长阶段的主要参数有基底温度;沉积速率;沉积粒子的入射角:荷能粒子的轰击。可利用荷能离子的轰击对基底表面改性或改变薄膜的成核及生长。一般情况下,这     

硅烯在水化硅酸钙表面成核与生长的理论研究（英文）

硅烯作为一种新兴二维材料,与水化硅酸钙(C-S-H,硅酸盐水泥最主要的水化产物)同为硅质基底材料,将其与水化硅酸钙复合或能有效提高水化硅酸钙的韧性。基于分子动力学模拟技术,探索了单层硅烯在水化硅酸钙表面成核生长的可能性。模拟结果显示,通过与沉积硅原子形成高强度的Si—O—Si键,水化硅酸钙表面的高反应活性非桥接氧原子(NBOs)促进了硅原子团簇的成核,已成核的硅原子团簇在水化硅酸钙表面均匀分布。随着硅原子的进一步沉积,已成核的硅原子团簇进一步生长,通过桥接键的形成和团簇形状的改变,相邻的小团簇发生合并,形成大团簇。最终,一片较为完整的单层硅烯在水化硅酸钙表面生长出来,且表面覆盖率高。在上述过程中,硅原子的沉积速率以及沉积温度对硅烯的成核和生长过程具有一定的影响。该研究为无机材料表面沉积二维材料开辟了前景,并揭示了其界面处的原子堆积机制。     

Si(111)衬底上多层石墨烯薄膜的外延生长

利用固源分子束外延(SSMBE)技术, 在Si(111)衬底上沉积碳原子外延生长石墨烯薄膜, 通过反射式高能电子衍射(RHEED)、红外吸收谱(FTIR)、拉曼光谱(RAMAN)和X射线吸收精细结构谱(NEXAFS)等手段对不同衬底温度(400、600、700、800℃)生长的薄膜进行结构表征. RAMAN和NEXAFS结果表明: 在800℃下制备的薄膜具有石墨烯的特征, 而 400、600和700℃生长的样品为非晶或多晶碳薄膜. RHEED和FTIR结果表明, 沉积温度在600℃以下时C原子和衬底Si原子没有成键, 而衬底温度提升到700℃以上, 沉积的C原子会先和衬底Si原子反应形成SiC缓冲层, 且在800℃沉积时缓冲层质量较好. 因此在Si衬底上制备石墨烯薄膜需要较高的衬底温度和高质量的SiC缓冲层.     

总电流谱仪的研制

用经过改进的LEED装置和本校自制的WF-1型功函数测试仪研制成总电流谱仪。得到了Si(111)7×7再构表面的总电流谱,结果与有关文献报道相近。     

一种新型Si电子束蒸发器的研制及其应用研究

我们成功地设计出一种新型的Si电子束蒸发器,并将它应用于Ge/Si(111)量子点的生长.由于采用悬臂式设计,它完全克服了高压短路的问题.电子束蒸发器的性能试验表明,稳定输出功率可以控制输出稳定的Si束流.应用这种电子束蒸发器可以在700 ℃,成功沉积出平整的单晶Si薄膜.进一步的试验表明,在这种缓冲层表面可以自组装生长出Ge量子点.     

3D ES势垒对Cu(111)和Cu(OO1)晶面同质外延生长的影响

三维3D ES势垒直接影响着层间扩散,在Cu(111)和Cu(100)面2D ES势垒和3D ES势垒是不同的.本文主要研究了基于(1+1)维KMC模型,在这两个特殊的晶面上Cu薄膜的同质外延生长.观察两个面的生长情况,发现随着温度的增加薄膜的粗糙度逐渐减小,由于Cu(111)表面2D ES势垒较小,所以Cu(111)面粗糙度的下降的速度比Cu(100)要快,Cu(111)表面更有利于薄膜的生长.对于纳米棒的应用,在生长时间较短时两个面的生长速率逐渐减小,但是Cu(100)面的生长速度比Cu(111)面更快,随着生长时间的增加,这两个面会出现多层台阶,Cu(111)面的生长速度会逐渐增加,最终会超过了Cu(100)面.多层台阶出现后对两个面的影响是不同的.由于Cu(111)表面3D ES势垒较大,在Cu(111)表面会形成较多的多层台阶,Cu(111)面上多层台阶数有利于纳米棒的生长,然而在Cu(100)表面3D ES势垒较小,Cu(100)表面很难形成多层台阶,所以Cu(100)面上纳米棒的生长速度并没有增加.正是因为3D ES势垒的存在才会导致多层台阶的出现,较大的3D ES势垒有利于纳米棒的生长.     

APS制备7YSZ热障涂层镀铝改性的抗氧化性

热障涂层(TBC)的使用对燃气轮机的寿命和效率都有明显提升,而TBC一般是由金属粘结层和ZrO_2-7%(质量分数) Y_2O_3(7YSZ)陶瓷层组成。与飞行器推进系统的TBC相比,燃气轮机的服役环境有其特殊性。在工业燃气轮机服役过程中,TBC系统中金属粘结层的氧化是导致涂层过早失效最重要的原因之一。TGO(热生长氧化层)的形成不可避免,但抑制TGO的生长速率可以提高TBC的使用寿命,而7YSZ是一种对氧离子扩散几乎无阻碍作用的材料。因此,在7YSZ涂层上覆盖一层氧离子扩散障碍膜是阻止TGO生成的一种可行方法。本研究中,在7YSZ涂层表面沉积一层铝膜。经热处理后,在7YSZ涂层表面通过Al和ZrO_2原位反应生成α-Al_2O_3层,该层可以作为氧离子扩散障碍层。此外,对热处理压力和铝改性的7YSZ涂层抗氧化性关系进行了研究。     

脉冲激光沉积法在Si(111)衬底上生长高c轴取向LiNbO3薄膜

在氧压20Pa,衬底温度600℃,靶材与衬底距离4cm的最优化条件下,利用脉冲激光沉积(PLD)技术首次在无诱导电压和任何缓冲层的情况下,在单晶Si(111)衬底上生长具有优良结晶品质和高c轴取向的LiNbO3晶体薄膜.利用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和原子力显微镜(AFM)对LiNbO3薄膜的结晶品质,择优取向性以及表面形貌进行了系统的分析.结果表明生长出了具有优异晶体质量的c轴取向LiNbO3薄膜,表面光滑平整且无裂纹产生,表面粗糙度约4.8nm,有利于硅基光电子器件的制备和利用.     

热处理对立方织构Ni-5%(体积分数)W基带上Ag薄膜择优取向的影响

采用磁控溅射法在立方织构Ni-5%(原子分数,下同)W基底上沉积了Ag薄膜作为第二代高温超导带材--YBaCuO涂层导体的导电缓冲层,并通过后期在Ar气氛下热处理使Ag膜具有(200)择优取向.磁控溅射后Ag膜的择优取向为(111),随着热处理温度的升高,(200)择优取向强度增加.采用慢降温工艺即在900℃下恒温30min,然后以较慢的速率10℃/h降至800℃后样品随炉冷却,有利于Ag薄膜由(111)向(200)的择优生长转变.     

蒸发速率对Si衬底上SSMBE外延SiC薄膜的影响

采用固源分子束外延（SSMBE）生长技术,用不同的蒸发速率,在Si（111）衬底上生长SiC薄膜。利用反射式高能电子衍射（RHEED）、X射线衍射（XRD）、原子力显微镜（AFM）等实验技术,对生长的样品的形貌和结构进行研究。结果表明,在优化的蒸发速率（1.0 nm·min^-1）下,所生长的薄膜质量最好。低的蒸发速率（0.25 nm·min^-1）难以抑制孔洞的形成,衬底的Si原子可通过这些孔洞扩散到样品表面,导致结晶质量变差。在高的蒸发速率（1.8 nm·min^-1）下,以岛状方式生长甚至以团簇聚集,表面的原子难以迁移到最佳取向的平衡位置,导致样品表面粗糙度变大,薄膜的结晶质量变差,甚至出现多晶。     

取向对PLD法制备BiFeO3薄膜性能的影响

以快速等离子烧结法(SPS)制备的BiFeO3块体为靶材,用激光脉冲沉积(PLD)法在不同衬底上制备了BiFeO3(100)/LaNiO3(100)/Si(100)、BiFeO3(111)/LaNiO3(111)/SrTiO3(111)、BiFeO3(110)/Pt/TiO2/SiO2/Si、BiFeO3(110)LaNiO3(110)/Pt/TiO2/SiO2/Si不同择优取向的薄膜,并对薄膜进行了XRD和SEM分析。X射线衍射结果表明,BiFeO3薄膜外延沉积在导电层衬底上,并且它们具有相同的高度取向。SEM分析表明,薄膜上的晶粒是柱状形态,表面光滑致密且颗粒分布非常均匀,晶粒的边界和尺寸也能被清晰地观察到。通过铁电铁磁性能研究,BiFeO3(111)择优取向性能最佳。SrTiO3衬底上(111)取向的BiFeO3薄膜铁电剩余极化值达到了30.3μC/cm2,漏电流为1.0×10-3 A/cm2,饱和磁化强度为20.0kA/m。