应力预释放对单晶硅片的压痕位错滑移的影响

单晶硅片的压痕位错在一定温度下的滑移距离反映了硅片的机械强度. 压痕位错的滑移是受压痕的残余应力驱动的, 因此研究残余应力与位错滑移之间的关系具有重要的意义. 本文首先采用共聚焦显微拉曼术研究了单晶硅片压痕的残余应力经过300或500 ℃ 热处理后的预释放, 然后研究了上述应力预释放对压痕位错在后续较高温度(700–900 ℃)热处理过程中滑移的影响. 在未经应力预释放的情况下, 压痕位错在700–900 ℃热处理2 h后即可滑移至最大距离. 当经过上述预应力释放后, 位错在900 ℃热处理2 h后仍能达到上述最大距离, 但位错滑移速度明显降低; 而在700和800 ℃时热处理2 h后的滑移距离变小, 其减小幅度在预热处理温度为500 ℃时更为显著. 然而, 进一步的研究表明: 即使经过预应力释放, 只要足够地延长700和800 ℃ 的热处理时间, 位错滑移的最大距离几乎与未经预应力释放情形时的一样. 根据以上结果, 可以认为在压痕的残余应力大于位错在某一温度滑移所需临界应力的前提下, 压痕位错在某一温度滑移的最大距离与应力大小无关, 不过达到最大距离所需的时间随应力的减小而显著增长.     

单晶硅片中的位错在快速热处理过程中的滑移

研究了单晶硅片中维氏压痕诱生的位错在不同气氛下高温快速热处理中的滑移行为.研究表明: 在快速热处理时, 位错在压痕残余应力的弛豫过程中能发生快速滑移; 当快速热处理温度高于1100℃时, 在氮气氛下处理的硅片比在氩气氛下处理的硅片有更小的位错滑移距离. 我们认为这是由于氮气氛下的高温快速热处理在压痕处注入的氮原子钉扎了位错, 增加了位错的临界滑移应力, 从而在相当程度上抑制了位错的滑移. 可以推断氮气氛下的高温快速热处理注入的氮原子增强了硅片的机械强度. 关键词： 快速热处理 位错滑移 机械性能 单晶硅     

(Cu,Al)掺杂ZnO薄膜表面处缺陷的拉曼光谱研究

采用电感耦合等离子体增强物理气相沉积法制备了(Cu,Al)掺杂ZnO薄膜,超导量子干涉磁强计测试结果表明,薄膜具有室温的铁磁性。采用激光共聚焦拉曼(Raman)光谱研究了(Cu,Al)掺杂ZnO薄膜的表面特性,以两种处理方式对薄膜进行了Raman光谱测试:共聚焦模式从薄膜表面开始至不同深度处进行测试;对薄膜样品进行预处理加工,采用面扫描模式在薄膜平面对(Cu,Al)掺杂ZnO薄膜的斜面进行测试。分析了Raman光谱A₁(LO)峰的中心位置和强度变化,结果表明,界面处晶格应力和缺陷明显增强。这些晶格畸变和点缺陷的存在会对体系的铁磁性有促进作用。     

ZnO外延膜与蓝宝石衬底的取向偏差及其弯曲变形

采用常压MOCVD方法在Al2O3(00．1)衬底上生长出了高质量ZnO单晶薄膜。由ZnO(00．2)面和Al2O3(00．6)面及ZnO(10．2)面和Al2O3(11．6)面X射线双晶(w／2θ衍射曲线的相对峰位,得到ZnO外延膜的晶格常数及外延层和衬底间的取向差异角。结果表明外延层和衬底在应力作用下产生了取向差和晶格畸变,并且取向倾斜方向与衬底的切割倾角方向一致;高温直接生长的样品的取向差比有低温缓冲层样品更大,晶格畸变也更严重。高温直接生长的样品弯曲半径小而应力更大;实验测量的应力值和理论计算的热应力值之间存在差异,原因主要是晶格失配应力的存在。有缓冲层的样品由于能更好地弛豫晶格失配引入的应力,热应力所占整个残余应力的比例相对更大。     

ZnO晶体的偏振拉曼散射的深入研究

利用拉曼选择定则,设计了ZnO单晶的直角偏振几何配置。在室温下测量了ZnO单晶的各种振动模式的偏振拉曼散射光谱。与原先的文献相比较,初步讨论了各种振动模式的线宽和强度的变化原因。除ZnO晶体中包括非极性和极性拉曼基频振动,准横光学和准纵光学模式和振动属性被指认外,它们的高阶拉曼散射模式首先被确定。本研究结果为深入了解ZnO晶体和薄膜的宏观性质和微观结构提供了依据。     

静电场作用下α一LiIO_3单晶中子衍射增强现象的理论解释

本文根据(1)在偏振锥光下,用显微镜观察到α-LiIO_3单晶中层状缺陷在静电场作用下的变化;(2)静电场对a-LiIO_3单晶的X射线形貌象的影响;(3)用X射线双晶衍射测得α-LiIO_3单晶晶格参数的不均匀性,指出α-LiIO_3单晶在静电场作用下中子衍射增强现象是由于晶体中的空间电荷(载流子、杂质离子和空位)在宏观尺度缺陷处富集,造成晶格参数有一定梯度。我们对通常计算中子布喇格散射截面的玻恩近似,引入消光修正,得到畸变晶格中子衍射强度公式,可以解释文献[4—6]中观察到的各种现象。     

GZO陶瓷的拉曼光谱研究

采用固相烧结方法制备了纯ZnO陶瓷及GZO(Ga:ZnO)陶瓷。借助拉曼光谱和X射线衍射分别对ZnO陶瓷和不同掺Ga含量的GZO陶瓷进行了测量与分析。结果表明:GZO陶瓷均保持六角纤锌矿结构,在98cm-1,437cm-1处分别出现ZnO的特征峰E2(low)和E2(high);比之纯ZnO陶瓷,在GZO陶瓷的拉曼光谱中出现了位于584cm-1以及631cm-1附近的新峰,位于1148cm-1附近的E1(LO)的倍频模随着Ga掺杂浓度的提高也发生了一些变化。对新峰的振动模归属以及掺杂后原有峰的变化进行了讨论,其中将位于631cm-1附近的拉曼峰,归因于Ga替代Zn位与O成键的局域振动模式(LVMGa-O)。     

激光辐照对氧化锌光谱学性能的影响

本文以拉曼光谱,PL光谱等表征手段研究准分子激光辐照氧化锌晶格微结构及其光谱性能的影响。当能量密度超过一定阈值时,会造成晶格畸变,诱导产生附加的拉曼振动模式:布里渊区A点的TA模,位于70cm-1左右以及500～600cm-1之间的LO模。准分子激光辐照与未辐照区之间存在晶格畸变逐渐减弱的过渡区。采用共聚焦的方法,Z-向逐点扫描,可以估算一定激光能量密度下,辐照对氧化锌材料的影响区深度。     

掺杂和未掺杂氧化锌薄膜的拉曼光谱

利用拉曼光谱分别对不同衬底上,未掺杂和掺杂以及掺杂浓度不同的ZnO薄膜进行了系统的分析研究。其中ZnO薄膜均由溶胶-凝胶法制得,掺杂源为LiCl。测得的拉曼光谱显示,Pt/Ti/SiO2/Si衬底上生长的ZnO薄膜的拉曼特征峰(437cm-1)的强度明显高于SiO2/Si衬底上ZnO薄膜的拉曼特征峰的强度,说明Pt/Ti/SiO2/Si衬底上ZnO的晶化程度比SiO2/Si上ZnO的晶化程度高;但ZnO拉曼特征峰的位置和半高宽并没有发生变化,说明两种衬底上ZnO薄膜中应力大小没有发生变化。掺Li+后,580cm-1处的峰位向高频方向移动,且掺杂浓度越大频移量越大,说明掺杂已经在不同程度上引起了ZnO晶体中自由载流子浓度的变化。此外,还分析了掺Li+未在很大程度上引起ZnO晶格畸变的原因。     

静电场作用下α一LiIO3单晶中子衍射增强现象的理论解释

本文根据(1)在偏振锥光下,用显微镜观察到α-LiIO₃单晶中层状缺陷在静电场作用下的变化;(2)静电场对a-LiIO₃单晶的X射线形貌象的影响;(3)用X射线双晶衍射测得α-LiIO₃单晶晶格参数的不均匀性,指出α-LiIO₃单晶在静电场作用下中子衍射增强现象是由于晶体中的空间电荷(载流子、杂质离子和空位)在宏观尺度缺陷处富集,造成晶格参数有一定梯度。我们对通常计算中子布喇格散射截面的玻恩近似,引入消光修正,得到畸变晶格中子衍射强度公式,可以解释文献[4—6]中观察到的各种现象。 关键词：     

Comparative research on the optical properties of three surface patterning ZnO ordered arrays

We fabricate three surface patterning zinc oxide(ZnO) ordered arrays on glass substrates by using nanosphere lithography technique and dc magnetron sputtering technique. The crescent, tube and honeycomb surface morphologies of the samples are observed by scanning electron microscopy. The transmittance, fluorescence and confocal Raman spectra of the sample are measured. Obviously, when the angle between the plume and the substrate is 90?, the honeycomb arrays have a better transmission. Additionally, the PL intensity of honeycomb arrays is superior. With the increasing of the angle between the substrate and the sputtering plume, the fluorescence peak shows blue shift. The Raman peak located at438 cm-1belongs to ZnO E2(high) mode, which corresponds to the characteristic band of the hexagonal wurtzite phase.The tube arrays have the best Raman spectrum intensity.     

纳米磷化镓粉体中混杂石墨和金刚石微晶的拉曼光谱分析

利用Raman光谱并结合能量色散X射线显微分析(EDX)和X射线衍射图谱(XRD)对混杂于纳米磷化镓粉体内的石墨和金刚石纳米微晶进行了分析。结果表明,在纳米GaP粉体Raman光谱中,位于1324 cm-1和1572 cm-1的两个宽强散射谱带分别归属于金刚石的F2g模和石墨的E2g模振动。EDX结果证实纳米GaP粉体材料中含有碳元素。XRD图谱中出现了石墨和金刚石的低晶面指数衍射峰。     

木糖醇的红外光谱和拉曼光谱研究

实验测量了木糖醇的拉曼光谱和红外光谱,在相关文献的帮助下,对其谱带进行了初步指认。在拉曼光谱中,1000cm-1～1110cm-1之间的中等强度振动属于C-O伸缩振动和H-C-O弯曲振动。850cm-1到920cm-1之间的振动属于C-C伸缩振动。羟基面内弯曲振动在红外吸收光谱中出现在1300～1500cm-1,O-H的变形振动δO-H出现在1420～1380cm-1。     

ZnO的变温拉曼光谱研究

ZnO陶瓷材料是用高温固相反应工艺制备。XRD 表明材料为单一的六方纤锌矿结构。我们在温度103 K~583 K间, 对陶瓷ZnO进行了系统的拉曼光散射的研究, ZnO有A1, B1, E1和E2等晶格振动模, 我们系统地分析与讨论了其中的E2模和A1模的温度变化规律。散射峰的拉曼位移和半高全峰宽随温度的变化而改变, 这种改变是由于晶格热膨胀和格点的非简谐振动的温度效应,在此物理模型基础上, 进行了实验结果的完整的理论数值分析与讨论。     

Effect of strain on the structural and optical properties of Cu-N co-doped ZnO thin films

Polycrystalline ZnO thin films co-doped with Cu and N have been obtained by chemical bath deposition. Introduction of Cu and N causes the change of strained stress in ZnO films, which subsequently affects the structural and optical properties. The dependence of structural and optical properties of the ZnO films on lattice strained stress is investigated by XRD measurement, SEM, PL spectrum, optical reflection and Raman spectrum. The result of photoluminescence of Cu-N co-doped ZnO films indicates that the UV emission peaks shift slightly towards higher energy side with decrease in tensile strain and vise versa. The blue-shift of the absorption edge and up-shift of E2 (high) mode of the films can be observed in the optical reflection and Raman spectra.     

苯海拉明的拉曼光谱和红外光谱研究

测量并分析了盐酸苯海拉明的红外光谱和拉曼光谱。在Raman光谱中, 1001 cm-1出现一个极强峰, 在1030 cm-1和618 cm-1各有一个中等峰,此外,在红外光谱中, 714 cm-1和757 cm-1附近出现极强的吸收峰,认定这个化合物中存在单取代苯。C-N的对称伸缩振动出现在837 cm-1, 1433 cm-1和1470 cm-1分别为CH2和CH3的变形振动, 在红外光谱中, 1020 cm-1处明显的吸收峰属于C-O-C反对称伸缩振动。此外, 测量得到含量为25 mg苯海拉明药片的拉曼光谱与纯苯海拉明的拉曼峰比较一致, 可作为无损快速检测该药物的手段。     

Raman scattering study of delafossite magnetoelectric multiferroic compounds: CuFeO2 and CuCrO2

Ultrasonic velocity measurements on the magnetoelectric multiferroic compound CuFeO(2) reveal that the antiferromagnetic transition observed at T(N1) = 14 K might be induced by an R3m --> pseudoproper ferroelastic transition. In that case, the group theory states that the order parameter associated with the structural transition must belong to a two-dimensional irreducible representation E(g) (x(2) - y(2), xy). Since this type of transition can be driven by a Raman E(g) mode, we performed Raman scattering measurements on CuFeO(2) between 5 and 290 K. Considering that the isostructural multiferroic compound CuCrO(2) might show similar structural deformations at the antiferromagnetic transition T(N1) = 24.3 K, Raman measurements have also been performed for comparison. At ambient temperature, the Raman modes in CuFeO(2) are observed at ω(E(g)) = 352 cm(-1) and ω(A(1g)) = 692 cm(-1), while these modes are detected at ω(E(g)) = 457 cm(-1) and ω(A(1g)) = 709 cm(-1) in CuCrO(2). The analysis of the temperature dependence of the modes in both compounds shows that the frequencies of all modes increase with decreasing temperature. This typical behavior is attributed to anharmonic phonon-phonon interactions. These results clearly indicate that none of the Raman active modes observed in CuFeO(2) and CuCrO(2) drive the pseudoproper ferroelastic transitions observed at the Néel temperature T(N1). Finally, a broad band at about 550 cm(-1) observed in the magnetoelectric phase of CuCrO(2) below T(N2) could be associated with magnons.     

红外和拉曼光谱的煤灰矿物组成研究

研究煤灰中矿物质的性质通常从矿物组成的表征入手。为了分析两种高硅铝煤灰的矿物成分,采用傅里叶变换红外光谱(FTIR)、拉曼光谱和X射线衍射(XRD)技术对煤灰样进行了测试和综合表征,将FTIR和拉曼光谱的分析结果与XRD进行了比较。FTIR结果表明,在1 100~1 000 cm-1范围内高硅铝煤灰出现最强的特征峰,例如石英峰(1 089 cm-1)和偏高岭石峰(1 042 cm-1),它们都归属于Si-O伸缩振动。对原始红外谱图进行二阶导数处理后,可获得重叠峰的峰位,有助于更完整的解析矿物吸收峰,从而获得更丰富的矿物组成信息。煤灰中硬石膏的红外和拉曼光谱发现,在1 157,1 126和674 cm-1的拉曼光谱峰与在1 151,1 120和678 cm-1的红外光谱峰振动模式分别相同且峰位接近,还存在一些完全不同的拉曼光谱与红外光谱峰,表明这两种光谱存在互补性。尽管煤灰中锐钛矿含量很低,但由于Ti-O的极化率很高,因此拉曼光谱显示锐钛矿的144 cm-1峰远远强于石英的461 cm-1峰。XRD结果表明,煤灰中主要存在石英、云母、赤铁矿、硬石膏和未知的无定形相矿物,FTIR和拉曼光谱综合分析的结果表明除了这些矿物,还存在偏高岭石、无定形氧化硅、长石、方解石和锐钛矿等。在定性分析方面,将FTIR和拉曼光谱结合起来比XRD单独获得的矿物组成信息更为详细。     

MgB2超导薄膜的变温拉曼光谱研究

MgB₂作为迄今为止超导转变温度最高的合金超导体,由于其具有结构简单、相干长度长、晶界间不存在弱连接、上临界场很高、电-声散射时间短等特点,MgB₂超导薄膜在电子学领域有着广阔的的应用前景。拉曼光谱是研究电-声子相互作用和超导能带的一种有效方法,且已广泛用于分析MgB₂材料的电子、声子特征以及超导体能带结构,研究表明,样品质量、晶粒尺寸以及测试条件对MgB₂拉曼峰的峰位和峰形影响很大,其中拉曼光谱随温度的变化也是一个研究重点,但目前关于MgB₂变温拉曼光谱的研究,测试的温度范围相对较小,局限在83 K到室温区域或是转变温度附近。研究了大范围温度区间内MgB₂薄膜的拉曼光谱变化,采用混合物理化学沉积法在(0001)SiC衬底上制备了MgB₂多晶薄膜,薄膜的晶粒尺寸约为300 nm,超导转变温度为39.3 K,对其在10～293 K之间的拉曼光谱进行了测试,测量的波数范围为20～1 200 cm-1。变温拉曼光谱的测试结果显示,在高频620 cm-1附近以及低频80和110 cm-1附近存在MgB₂的拉曼峰。经分析,低频区域出现的两个拉曼峰的频率与超导能隙宽度相对应,表明MgB₂的双能隙特性。考虑到MgB₂中四种声子模式的拉曼活性,高频620 cm-1附近的拉曼峰应是由E_2g振动模所贡献的,且随着测试温度的降低,该拉曼峰的峰位未发生明显的偏移,但半高宽显著变小,从293 K时的380.7 cm-1减小到10 K时的155 .7 cm-1,分析表明E_2g声子与电子系统的非线性耦合所引起的非简谐效应可能是拉曼峰半高宽线性变小的主要原因。