CdZnTe(110)面表面原子弛豫和表面态的研究

通过真空Ar+离子刻蚀获得理想清洁的(110)表面,采用低能电子衍射(LEED)观察了(110)面表面原子结构,观察到(110)面表面未发生重构.采用光电子能谱技术验证了(110)面表面原子结构发生了弛豫.采用角分辨光电子谱(angle-resolved photoemission spectropy)实验测量出在费米能级以下0.9eV处存在峰宽约为0.8eV的表面态.并估算出其表面电荷密度约为6.9×1014cm-2,亦即表面Te和Cd(Zn)原子各有一个悬键.     

S吸附对SiC表面不同重构结构的影响

SiC表面重构的发生会引起表面态密度增加,极大地影响SiC功率器件的性能.本文对4H/6H-SiC(0001)-Si端的(3×3)R30°和(3×3)重构结构及3C-SiC(0001)-Si端的(3×2)和(2×1)重构结构分别进行了S原子的吸附研究.结果表明:吸附S原子可以打开表面重构键,不同重构结构均有向体结构恢复的趋势.(3×3)R30°和(3×3)重构的最佳吸附率分别是1/2ML和1/3ML,S吸附对(3×3)R30°重构的作用更大.(3×2)重构表面在1/6ML下的H3位吸附、(2×1)重构表面在1/2ML下的B位吸附时吸附能最低.S钝化后,3C-SiC比4H/6H-SiC体系表面吸附能小,更稳定,重构结构恢复更理想.     

光照对BiFe0.95Mn0.05O3薄膜铁电和输运性质的影响

采用溶胶-凝胶法在Pt(111)/ Ti/ SiO2/ Si(001)基片上制备了BiFe0.95Mn0.05O3(BFMO)薄膜,并构架了Pt/ SrRuO3/ BFMO/ Pt型电容器.X射线衍射(XRD)分析发现在650℃快速退火可以得到良好结晶质量的多晶薄膜.紫光入射到薄膜表面,电滞回线发生变化,这是由于光照在薄膜内部产生的光生载流子影响了退极化场的分布.研究表明,在紫光照射下,薄膜的漏电流密度变大,电导由5.1×10-7 S增大到6.63×10-7S.通过对暗电流密度的拟合发现,BFMO薄膜为欧姆导电机制.     

3 C-SiC表面电子结构及光学性质的第一性原理计算

采用第一性原理对3C-SiC块体和3C-SiC(111)、(110)和(100)三个表面的电子结构和光学性质进行理论计算.计算结果表明:3C-SiC块体是带隙为1.44 eV的G-M间接带隙半导体,3C-SiC(111)表面是带隙为2.05 eV的M-G间接带隙半导体,3C-SiC(110)表面形成带隙值为0.87 eV的直接带隙半导体;3C-SiC(100)表面转变为导体.由光学性质分析得到,与3C-SiC块体比较,3C-SiC(100)、(110)、(111)表面的介电函数,吸收谱,反射谱,能量损失函数等均出现红移.     

p型CdZnTe晶体(111)B面的Au/Zn复合电极的制备和研究

通过对p型CdZnTe(111)面的结构分析,用真空蒸发法在p型CdZnTe晶体(111)面制备出Au/Zn复合电极,运用金相显微镜、AFM测试、SEM剖面观察、EDS成分分析、Ⅰ-Ⅴ特性测试及势垒高度计算等多种手段研究了Au/Zn复合电极对金属和半导体接触性能的影响.结果表明,在P型CdZnTe(111)A面蒸镀Au电极,在B面蒸镀Au/Zn复合电极时获得的势垒高度最低,有效减小了富Te面对金半接触的影响.Au/Zn复合电极能获得比Au电极更理想的接触性能.     

压力引起的CdZnTe(111)表面局部形变

本文报道了在碲锌镉(CZT)晶片(111)Cd面上发现的等边三角形和四边形形变,并在CZT(111)面上做了压力实验.结果表明我们所发现的多边形是碲锌镉在压应力作用下产生的,不仅可以在(111)Cd面出现,也可以在(1 11)Te面出现.文中从经典的晶体范性形变理论和面心立方闪锌矿结构晶体所具有的滑移特性出发,阐明了出现在CZT(111)Cd面的多边形的形成机理,其内角必为60°或120°.并对磨抛工艺提出了改进意见.     

CdZnTe材料(111)B和(211)B面上位错腐蚀坑密度的差异

用Everson腐蚀剂对CdZnTe晶体(111)B和(211)B面上的位错进行了腐蚀和观察,发现(111)B面上的腐蚀坑密度(EPD)值明显高于(211)B面上的EPD值,(111)B面上的EPD值与双晶衍射半峰宽有明显的依赖关系,(111)B面上的FWHM值随EPD的增加而增加.而(211)B面上的EPD则与材料的双晶衍射半峰宽无关.研究结果表明,用Everson腐蚀剂得到的EPD参数依赖于材料的晶体取向,在两种常用的晶体学取向中,(111)B面上得到的EPD能较为正确的反映CdZnTe材料中的位错密度.     

人工合成金刚石表面三角锥缺陷的存在机理研究

天然金刚石主要生长面为{111},在其表面经常会存在大量凹陷的金字塔状或者底面平整的三角锥蚀坑缺陷,这种缺陷很少出现在人工合成金刚石单晶的表面.本研究在高温高压5.4 GPa、1550 K的条件下,以FeNi合金作为触媒,FeS为添加剂,利用温度梯度法(TGM)直接合成金刚石单晶的{111}表面同样发现有大量凹陷的金字塔状或者底面平整的三角锥蚀坑缺陷.而在体系中加入微量单质B时,高温高压直接合成金刚石单晶的{111}表面不仅存在大量金字塔状的三角锥蚀坑,还出现了天然金刚石表面不曾发现的大量规则的三角凸起平台和凸起的金字塔状或者顶面平整的三角锥缺陷.由此推断,尽管天然金刚石{111}表面经常出现的三角锥缺陷可能是在自然环境中后期腐蚀出现的,而在FeNi-C-FeS体系高温高压直接合成的金刚石单晶{111}表面出现的三角锥缺陷却是在晶体生长过程中直接形成的,FeS在这种表面缺陷的形成过程中起着不可或缺的作用.     

富硼体系中立方氮化硼晶体的生长

本文在hBN-Li3N体系中添加不同含量的单质硼(B),研究了cBN晶体在富B条件下的生长特性.结果表明,B进入晶体的位置具有明显的区域选择性.B以占据N(111)面内N空位的方式进入晶体,并与原有的N原子一起形成一个B原子和N原子的(111)面.随着B进入量的增加,越来越多的B原子取代N空位,B和N原子的混合面与邻近的B(111)面叠加,在晶体的中心部位形成颜色较深的三角形阴影并逐步扩展,最后,使晶体完全变成黑色.由于B占据N空位造成原来N的(111)面上有大量硼原子存在,使得晶体沿＜111＞方向生长困难而有利于沿＜100＞方向生长, 从而形成了八面体或类球形晶体.同时,由于加入的B与部分Li3N发生化学反应也可生成cBN,因此,体系中cBN晶体的形成受两种机制控制:一种为溶解析出过程,另一种为化学反应过程.cBN的产率随着B添加量的增加而降低的实验结果表明,溶解析出过程占主导地位.     

Mn掺杂InP(111)-In极化面电子结构与磁性的第一性原理研究

本文利用密度泛函的广义梯度近似研究了Mn掺杂InP(111)-In极化面的电子结构与磁学性质.研究结果表明,随着Mn原子的掺杂位置靠近In极化面,Mn原子掺杂的形成能逐渐降低.并且所有Mn掺杂表面模型均表现出稀磁半导体特征.其原因主要在于费米能级附近的Mn-3d自旋态密度具有不对称性.通过对Mn不同掺杂位置的电子态密度、费米能级及Mn原子氧化态的对比分析发现,Mn原子的表面掺杂引起了In极化面的表面原子重构.通过对形成能与净磁矩的分析发现,所有掺杂在表面层的Mn原子的氧化态都是Mn2+.另外,随着Mn原子掺杂位置上移,费米能级向低能级方向移动,表面体系表现出明显的的P型半导体特征.