多层簿膜厚度XQMA测定及Monte Carlo计算方法

本文提出了应用X射线显微分析实验及Monte Carlo模拟计算电子散射、X射线激发来确定多层薄膜样品每一层厚度的方法.在几种加速电压下,对不同组成、不同厚度的多层膜进行了测定,所得结果与核背散法测定值一致.相对误差小于10％.文中给出了计算程序流程图.     

气体原子对多层膜X射线反射特性的影响

多层膜中气体原子能够增加入射 X射线散射, 减低多层膜衍射反射率. 当薄膜有气体原子存在时, 通常用平均散射因子代替本体材料散射因子计算薄膜的光学常数. 这样的处理方法是非常简单的, 鉴于此, 提出了一新方法研究气体原子对薄膜X射线反射特性的影响. 理论分析表明: 气体原子对薄膜反射特性的影响与掠入射角度、波长有关. 波长越短和掠入射角度越大, 气体原子的影响就越大, 反之就越小. 实验结果证明理论分析是正确的.     

InAlAs/InGaAs/InP异质结构的X射线双晶衍射研究

本文应用X射线双晶衍射技术结合X射线衍射动力学理论的计算模拟,研究了MBE生长的InGaAs/InAlAs/InP异质结结构材料的外延层生长条件与层厚、成分的关系,X射线双晶衍射形貌图表明:衬底和外延膜存在位错和沉淀物等缺陷,衬底的不完美性直接影响外延膜的质量,文中还应用X射线衍射动力学理论对所观察到的沉淀物衬度进行解释,指出沉淀物周围点阵受张应变场。     

GaAs/Si外延层X射线双晶衍射摇摆曲线的动力学模拟和位错密度的测量

利用X射线衍射动力学理论和位错的小角晶界模型,分析了GaAs/Si外延层中位错对X射线双晶衍射摇摆曲线的影响,认为GaAs/Si外延层并不是严格取向一致的完整单晶膜,而是存在着许多小角晶界的镶嵌晶体,并推导出了其中镶嵌块的晶向分布函数和晶格应变分布函数,模拟出了GaAs/Si外延层X射线双晶衍射摇摆曲线,由此曲线计算出了GaAs/Si外延层中的位错密度.同时还得到了Si衬底上GaAs外延层中镶嵌块的大小.为分析高失配外延材料的双晶衍射摇摆曲线提供了新的方法.     

Monte Carlo方法计算晶体析出相的X射线发射强度

本文提出了用Monte Carlo模拟计算晶体中析出相X射线发射强度的理论和方法。作为实例,对不同加速电压下Au,Cu基体中Cr—Fe—Ni合金析出相的X射线发射强度作了计算,并得出一些规律。     

Ag/Si纳米颗粒多层膜的合成

使用多靶离子束溅射沉积方法制备出Ag/Si多层膜 .利用原位低角X射线衍射技术和截面高分辨透射电子显微镜观察 5 0～ 30 0℃退火过程中Ag/Si多层膜各亚层间发生的扩散现象 ,并由此分析研究Ag/Si多层膜微观结构变化 ,即Ag/Si纳米颗粒多层膜的形成过程 .计算出Si在Ag亚层中的扩散激活能和频率因子分别为 0 .2 4eV和 2 .0 2× 1 0 ^-20 m² /s,纳米Ag颗粒的尺寸约为5nm .     

高热稳定性CoN/CN软X射线多层膜的制备及其结构稳定性研究

研究了对向靶反应溅射法制备的CoN/CN软X射线多层膜的结构稳定性。研究表明,通过掺杂N原子可以将Co/C软X射线多层膜的结构稳定性提高100～200℃.400℃温度下退火,CoN/CN多层膜的周期膨胀仅为4%,700℃时周期结构仍然存在.N掺杂可以有效抑制CN层中sp³键的形成,延迟层内结晶过程,进而减小了周期膨胀.Co-N和C-N间存在的强化学键可以减小结构弛豫.填隙N原子增大了Co原子运动的粘滞性,使hcp-Co和fcc-Co在相变温度以上共存,抑制了高温下晶粒长大.     

在立方织构的Ni基带上沉积掺Ag的YBCO超导薄膜

用脉冲激光沉积法在立方织构的Ni基片上成功地外延了YBCO超导薄膜 ,其临界电流密度高达 1 .1 5MA cm² .X射线衍射分析结果表明Ni CeO₂ YSZ YBCO多层结构都是c轴取向 ,CeO₂ 和YSZ缓冲层能有效地改进薄膜织构 ;扫描电子显微镜结果表明Ni CeO₂ YSZ YBCO结构所有生长层面存在类似层状的形貌 ,而薄的一层Ag膜能有效地填充各个生长阶段由于高温下热膨胀系数不匹配形成的微裂缝 ,其结果是改进了薄膜微观结构 ,提高了临界电流密度 .     

BaTiO3铁电薄膜的原子层水平外延生长

利用激光分子束外延镀膜设备,实现了原子层水平BaTiO₃(BTO)薄膜的外延生长.高能电子衍射(RHEED)、X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜和透射电子显微镜(TEM)等研究结果表明,薄膜的结构为c-取向单相BTO铁电薄膜,表面非常平整。在此基础上制备了铁电/超导多层异质结构.研究了BTO薄膜的铁电性质。结果表明用激光分子束外延方法有利于改进BTO薄膜的质量,提高薄膜器件的性能。     

C3N4硬膜的人工合成和鉴定 *

用微波等离子体化学气相沉积法 (MPCVD)在硅和铂衬底上得到高质量的C₃N₄薄膜 .计算了α-C₃N₄和β-C₃N₄单相X射线谱的峰位和强度 ,沉积膜的X射线谱具有两相的所有强峰 ,证明它是α- 和β- C₃N₄的混合物 .总的N/C比在1.0～2.0之间 .FT-IR和Raman谱支持C—N共价键的存在 .体积弹性模量达到349GPa .对薄膜特性的鉴定提出了一些看法.     

X射线吸收精细结构的原子集团多重散射理论

本文以电子散射的动力学理论为基础,用一个原子集团模拟吸附表面样品,发展了用于研究近边X射线吸收精细结构的原子集团多重散射理论方法(MSC)。我们将MSC方法应用于结构已知的气相CO分子以及CO-Ni(001)表面,求得结果与LEED和光电子衍射的一致。这表明MSC可能成为分析无序吸附系统结构的新方法。     

考虑磁通流动效应的超导薄膜基底结构界面断裂行为研究北大核心CSCD

超导薄膜是一种采用化学涂层制备而成的多层薄膜结构,作为性能优越的导电功能结构材料,其载流能力与结构完整性直接相关.在超导薄膜制备过程中,超导层与金属基底之间的界面裂纹很难避免.因此,在载流运行过程中,由于外磁场的存在,这类界面裂纹的强度问题成为关键.为此,该文针对超导薄膜结构,以磁通量子穿透薄膜理论和线弹性断裂理论为基础,建立了研究超导层与基底界面裂纹强度问题的解析模型.深入分析了外加磁场作用下界面裂纹强度问题,得到了超导磁通流动对裂纹尖端应力场和能量释放率的影响.结果表明:磁通流动速度越大,界面裂纹尖端处应力越大且能量释放率越大,这将导致界面更容易发生裂纹破坏.该文所得结果有助于分析相关的界面裂纹问题.     

计入衍射几何因子和多重性因子的立方GaN相含量的测定

以回摆法衍射峰的积分强度为基础,提出了X射线衍射分析单晶体时的多重性因子和衍射几何因子的概念,推导出普遍适用的相含量计算公式.利用双晶X射线多功能四圆衍射仪测绘GaN/GaAs(001)外延层中立方相（002）面、{111}面和六角相{100}面的极图和倒易空间Mapping,分析了六角相和立方相微孪晶的各晶面在极图中的分布特征及计算相含量时的多重性因子和衍射几何因子,并根据立方相(002)、立方相微孪晶{111}、六角相{101}和{100}衍射峰的积分强度,求得外延层中立方相微孪晶和六角相的含量.     

YBa2Cu3O7超薄膜生长机制的原子力显微镜研究

在有40nm厚的PrBa₂Cu₃O₇过渡层的(100)SrTiO₃基片上生长了YBa₂Cu₃O₇超薄膜,典型的厚度为2,6,10个原胞层.X射线衍射表明薄膜取向都是C轴垂直于膜面.原子力显微镜观察发现YBa₂Cu₃O₇超薄膜具有层状和螺旋两种生长模式,并且在6个原胞层的生长阶段观察到螺旋位错,而类似的生长特征并没有出现在PrBa₂Cu₃O₇过渡层中.实验结果表明,在 10个原胞层范围内,薄膜的超导转变温度和临界电流密度对厚度有很强的依赖关系.     

单层富勒烯薄膜脱盐应用的分子动力学模拟研究

海水淡化是最有希望解决全球淡水资源短缺的有效方案之一，纳米技术的进步推动了各类用于水净化的纳米多孔膜的发展.理论和实验研究发现了纳米多孔石墨烯的超高水透过和盐离子拒绝率.然而精确创建、控制纳米级孔隙的大小和分布的操作难度极大地限制了纳米膜材料的实际化应用.通过分子动力学模拟发现具有均匀有序纳米孔排列准四边形结构(quasi-tetragonal phase, qTP)的单层富勒烯(C₆₀)薄膜在海水淡化方面的巨大潜力，在保证100%阻盐率的同时，与传统聚合物过滤膜相比，单层富勒烯薄膜展示出卓越的透水性.从原子尺度系统地研究了单层富勒烯薄膜结构的筛分机制，发现钠离子、氯离子与水分子相比，在穿膜运输过程中有大的能量障碍.结果表明，单层富勒烯薄膜是一种很有优势的海水淡化膜.     

X射线准周期振荡现象的新差频模型

本文利用吸积盘理论的α模型以及内盘的边界条件来改进原来解释X射线准周期振荡现象中振荡频率与X射线强度之间关系的差频模型,改进后的模型同观测符合得很好,并且能同时解释某些源的振荡频車与强度之间关系的正相关部分和负相关部分。     

低能电子在固体中散射理论及Monte Carlo模拟计算方法

本文应用较严格的理论描述低能电子在固体中散射的过程,提出了对该过程进行直接模拟的计算方法:经作者改进的Pendry分波法模型计算电子与原子间的弹性散射;非弹性散射既考虑壳层电子、导带电子贡献,也计入等离子激发的影响;电子散射及二次电子级联过程用Monte Carlo方法严格模拟,对不同能量低能电子作用下,Cu的二次电子产额、能谱曲线及背散射系数作了计算,所得结果与Kashikawa等的实验事实一致。     

低质量X射线双星中吸积盘的内边界

理论和观测上对低质量X射线双星系统中吸积盘内边界的大小都存在着分歧,利用吸积盘的边界条件,考虑到反馈辐射压的作用和吸积盘内区物质相对Kepler转动的偏离,计算了低质量X射线双星中吸积盘内半径的大小,并在此基础上对X射线谱和准周期振荡现象提出了自己的解释.     

用对向靶溅射法外延生长La-Ca-Mn-O巨磁阻单晶薄膜 *

用对向靶溅射法(FTS)在(110)NdGaO₃基板上外延生长出La-Ca-Mn-O(LCMO)单晶薄膜,其三维晶体结构用高分辨率双晶X射线衍射技术(DCD)和掠面衍射技术(GID)分析,薄膜表面形貌用原子力显微镜(AFM)测量.结果表明,薄膜有c轴位于薄膜平面的类钙钛矿结构,所有已测量X射线衍射峰的摇摆曲线的半高宽度均约为0.01°,这是迄今报道过的陶瓷薄膜的最小结构参数.AFM图象清楚表明薄膜为单原子层状生长,表面原子层台阶高度为0.195nm.台阶宽度为360～400nm.台阶边缘沿(001)方向.原位生长的薄膜已具有较大的巨磁阻效应.     

规则形状多元组份样品的X射线微区定量分析计算方法

本文提出了用Monte Carlo迭代计算实现规则形状多元组份样品X射线定量分析的理论和方法。用绝对法计算了样品的X射线深度分布函数,给出了具有广泛适用性的X射线吸收校正和二次荧光校正计算公式。作为实例,对Fe-Cr-Ni标准合金块状样品、6元合金球状颖粒样品及合金γ′相(8元组份)的立方和长方颗粒样品作了EPQA实验,用本方法对实验结果作了计算,得到满意的结果。文中给出定量分析计算程序流程图。电子在合金中散射过程用文献[1]提出的模型进行计算。