GexSb20Se80-x玻璃的拉曼光谱和X射线光电子能谱

用拉曼散射光谱和X射线光电子能谱研究了Ge_xSb₂₀Se_80-x(x=5 mol%, 10 mol%, 15 mol%, 17.5 mol%, 20 mol%和25 mol%)玻璃的结构. 通过对拉曼光谱和X射线光电子能谱(Ge 3d, Sb 4d 和Se 3d谱)进行分解, 发现当硫系玻璃处于富Se状态下时, 玻璃结构中会出现Se–Se–Se结构单元, 其数量随着Ge含量的增加而迅速减少, 并最终在Ge₁₅Sb₂₀Se₆₅玻璃结构中消失; Ge和Sb原子分别以GeSe_4/2 四面体和SbSe_3/2三角锥结构单元在玻璃结构中出现, GeSe_4/2四面体结构单元的数量会随着Ge浓度的增加而增加, 而SbSe_3/2三角锥结构单元的数量基本保持稳定. 另一方面, 在缺Se的硫系玻璃中, 玻璃会有Ge–Ge和Sb–Sb同极键产生, 随着Ge含量的增大, 这种同极键的数量会越来越多; 而GeSe_4/2四面体和SbSe_3/2三角锥结构的数量则相应减少. 在所有玻璃样品的结构中均有同极键Se–Se的存在. 当玻璃组分越接近完全化学计量配比时, 异质键Ge–Se和Sb–Se将占据玻璃结构中的主导地位, 同极键Ge–Ge, Sb–Sb和Se–Se 的比例降为最小.     

Ga2S3-Sb2S3-Ag2S硫系玻璃和光纤的制备及性能研究

本工作确定了一种新型的Ga₂S₃-Sb₂S₃-Ag₂S硫系玻璃体系的玻璃形成区,研究了玻璃的热稳定性和光学性能、稀土离子掺杂玻璃的中红外发光特性以及玻璃的成纤性能,评估了该玻璃在中红外波段的应用潜力.实验结果表明,Ga₂S₃-Sb₂S₃-Ag₂S体系的玻璃形成区为～10%—30%Ga₂S₃,～60%—80%Sb₂S₃和～0—15%Ag₂S(均为摩尔分数);该玻璃具有较宽的红外透过范围(～0.8—13.5μm)、较高的线性折射率(～2.564—2.713@10μm)和较大的三阶非线性折射率(～9.7×10^-14—15.7×10^-14 cm²/W@1.55μm);使用1.32μm激光抽运,稀土离子Dy...     

硫系非晶半导体薄膜中的超快光 Kerr效应

利用飞秒激光超外差光Kerr(OHD-OKE)技术研究了As₂S₃, As₂Se₃, GeS₂, GeSe₂, Ge₂₀As₂₅S₅₅, Ge₂₀As₂₅Se₅₅, Ge₁₀As₄₀S_{20关键词： 全光开关 硫系非晶半导体薄膜 飞秒激光超外差光Kerr(OHD-OKE) 三阶非线性}     

Pr3+/Ho3+共掺Ge-Ga-Se玻璃的2.9 μm荧光特性的研究

采用熔融冷却法制备了系列Ho³⁺/Pr³⁺共掺的Ge₂₅Ga₁₀Se₆₅玻璃样品,测试了样品的吸收光谱以及908 nm激光抽运下的中红外荧光光谱和Ho³⁺离子⁵I₇能级寿命.计算了Ho³⁺:⁵I₇→⁵I₈发射截面和Pr³⁺:³H₄→³F₂吸收截面,讨论了Ho³⁺,Pr³⁺离子之间的能量转移效率及Pr³⁺离子浓度的影响.通过拟合Ho³⁺离子2.0 μm荧光衰减曲线判断能量转移机理.结果表明,Ho³⁺掺杂Ge₂₅Ga₁₀Se₆₅玻璃中引入Pr³⁺离子可以有效提高Ho³⁺离子的2.9 μm荧光强度. 关键词： 中红外发光 硫系玻璃 3+/Pr³⁺共掺')" href="#">Ho³⁺/Pr³⁺共掺     

20GeS2·80Sb2S3硫系玻璃的析晶行为及动力学机理研究

实现玻璃微晶化过程控制的基础是要充分认识其析晶行为及动力学机理. 利用示差扫描量热法和析晶热处理等手段, 研究发现 20GeS₂·80Sb₂S₃硫系玻璃属于表面析晶, 在268℃(T_g+30℃)下热处理60 h, 可以获得表面约40 μm的Sb₂S₃晶层复合玻璃陶瓷样品. 在此基础上, 利用非等温法从理论上分析该玻璃的析晶动力学机理. 计算得到其析晶活化能E_c为(223.6±24.1)kJ·mol^-1, 在热处理温度(268℃)下的析晶速率常数K为1.23×10^-4 s^-1, 属于较难析晶的玻璃组成; 玻璃的晶体生长指数m和晶体生长维数n均为2, 表明其Sb₂S₃相的析晶行为是二维生长过程, 与析晶实验结果完全相符. 由此可知, 对于Sb₂S₃晶体复合的硫系玻璃陶瓷样品可通过玻璃粉末压片烧结、带铸法或丝网印刷法制备获得, 为今后功能硫系玻璃的开发提供实验依据和理论指导. 关键词： 硫系玻璃 微晶化 析晶动力学 析晶行为     

Ge-As-S硫系玻璃的结构与性能调控

制备了系列具有不同化学配比特征的Ge-As-S硫系玻璃,并研究了玻璃的结构、折射率和光学带隙(Eg).Ge-As-S玻璃具有以[Ge S_4]四面体和[As S_3]三角锥为骨架结构单元相互交联形成的连续网络结构,当S过量时,结构中出现S链或S_8环;当S不足时,结构中形成As_4S_4/As_4S_3分子,甚至出现大量AsAs/Ge-Ge同极键.玻璃的组成元素在2—10μm波段的摩尔折射度分别为R_(Ge)=9.83—10.42 cm~3/mol,RAs=11.72—11.87 cm~3/mol和R_S=7.78—7.86 cm3/mol.Ge-As-S玻璃的折射率与密度和组成元素的摩尔折射度之间存在较好的定量关系,可根据该定量关系在1%偏差内对玻璃的折射率进行预测或调控.提出了采用玻璃粉末的漫反射光谱确定可靠Eg的方法,通过该方法可获得玻璃的强吸收数据用于确定Eg.Ge-As-S玻璃的Eg与玻璃的平均键能之间存在较好的关联,S含量较高的玻璃更倾向于具有较大的平均键能,因此具有较大的Eg.     

第一性原理研究单层Ge2X4S2(X=P,As)的热电性能

单层Ge₂X₄S₂(X=P, As)是最近预测的一种二维层状材料,它们不仅拥有高的光吸收系数,同时还有较高的载流子迁移率,这意味着它们在光电和热电领域可能有较好的应用前景.本文通过第一性原理和玻尔兹曼输运理论系统地研究了这两种材料的热电性质.结果表明,单层Ge₂P₄S₂和Ge₂As₄S₂在室温下展现较低的晶格热导率,沿armchair方向分别为3.93 W·m^-1·K^-1和3.19 W·m^-1·K^-1, zigzag方向分别为4.38 W·m^-1·K^-1和3.79 W·m^-1·K^-1,这主要是由低的声子群速度、大的格林艾森参数以及小的声子弛豫时间造成的.基于HSE06泛函计算出的能带结构表明单层Ge₂     

Zn掺杂p型Ba8Ga16ZnxGe30－x笼合物的合成及热电性能

用熔融法结合放电等离子烧结方法合成了Zn掺杂单相p型Ge基Ⅰ型笼合物Ba₈Ga₁₆Zn_xGe_30-x(x=3, 4, 5, 6)，探索Zn取代Ge对其热电性能的影响规律，结果表明：所制备的Ba₈Ga₁₆Zn_xGe_30-x化合物为p型传导，随Zn取代量x关键词： p型笼合物 合成 热电性能     

用深能级瞬态谱方法研究赝晶Si/Ge0.25Si0.75/Si单量子阱的价带偏移

应变的Ge_xSi_1-x层和未应变的硅层间的能带偏移主要是价带偏移。量子阱中载流子的热发射能与界面的能带偏移有着密切的关系。本文用深能级瞬态谱(DLTS)研究分子束外延生长的p型Si/Ge_0.25Si_0.75/Si单量子阱的价带偏移,阱宽为15nm,考虑到电场的影响和量子阱中第一子能级的位置,对从DLTS得到的热发射能进行适当的修正,可以计算出Si/Ge_0.25Si_0.75/S 关键词：     

GeS2-In2S3硫系玻璃的物化性质与晶化行为研究

认识玻璃组成-性能-结构之间关系是玻璃科学中经久不衰的研究课题之一. 在制得(100-x) GeS₂-xIn₂S₃ (x=10, 15, 20, 25或30 mol%) 系列玻璃和玻璃陶瓷样品的基础上, 利用可见-近红外透过光谱, DSC, XRD和Raman光谱等测试技术表征了随组份变化的光学带隙, 玻璃转变温度以及晶化行为等, 并结合GeS₂-Ga₂S₃玻璃研究结果探讨了Ga, In 元素及其形成的网络结构对玻璃性质的影响.研究发现, 在硫系玻璃中In比Ga对光学带隙和玻璃转变温度等性质的影响要大. 它们所形成玻璃的晶化行为也截然不同, 但与其各自的材料相图有着密切的联系. 利用偏振拉曼光谱获得玻璃网络中的基本结构单元信息.最后, 结合材料相图, 玻璃随组成变化的物化性质和晶化行为以及基本网络结构单元的认识, 探讨了玻璃的化学拓扑与网络拓扑之间的联系, 为今后研究提供一种新的研究思路.     

S取代Se对Ge_(11.5)As_(24)Se_(64.5–x)S_x玻璃结构及光学性质的影响

本文制备了硫系玻璃Ge_(11.5)As_(24)Se_(64.5–x)S_x (x=0, 16.125%, 32.25%, 48.375%和64.5%)并研究了其光学性质,目的在于筛选可用于光学器件的最佳组分.通过测试该系列玻璃的激光损伤阈值、折射率、三阶非线性折射率以及吸收光谱,结果发现,玻璃中的Se被S原子逐渐替代后,玻璃的线性和三阶非线性折射率逐渐降低,玻璃光学带隙和激光损伤阈值不断升高.我们进一步利用拉曼散射光谱和高分辨率X射线光电子能谱研究导致这些物理性能变化的结构起源,通过分析玻璃中不同结构单元的演变过程,发现在这些玻璃网络结构中均以异极键(Ge—Se/S, As—Se/S)为主,且相对于Se而言, Ge和As优先与S结合成键.随着玻璃结构中S/Se比例的增加,与Se相关的化学键(Ge—Se,As—Se和Se—Se)数量逐渐减少, S相关化学键(Ge—S,As—S和S—S)数量逐渐增加,但这对玻璃的拓扑结构几乎没有影响.由此可以断定引起玻璃物理性质变化的主要原因是玻璃结构体系中各个化学键强度之间的差异.     

第一性原理对GenB(n=12—19)团簇的最低能量结构及其电子性质的研究

利用第一性原理在广义梯度近似下，研究了Ge_nB(n=12—19)团簇的结构和电子性质. 结果表明：Ge_nB(n=12—19)团簇具有较大的能隙;这些团簇的最低能量结构包含有Ge₉或Ge₁₀结构单元；B原子嵌套在Ge_n团簇中和B原子替代Ge_n+1团簇的Ge原子是构成Ge_{n 关键词： n}B团簇')" href="#">Ge_nB团簇 最低能量结构 电子性质     

Si(001)衬底上分子束外延生长Ge0.975Sn0.025合金薄膜

使用低、高温两步法生长的高质量Ge薄膜作为缓冲层,在Si(001)衬底上采用分子束外延法生长出Ge_0.975Sn_0.025合金薄膜.X射线双晶衍射和卢瑟福背散射谱等测试结果表明,Ge_0.975Sn_0.025合金薄膜具有很好的晶体质量,并且没有发生Sn表面分凝.另外,Ge_0.975Sn_0.025合金薄膜在500 ℃下具有很好的热稳定性,有望在Si基光电器件中得到应用. 关键词： GeSn Ge 分子束外延 外延生长     

AlF3-K2NbOF5系统非晶态材料离子导体的结构与电性能

本文研究了AlF₃-K₂NbOF₅系列玻璃导电性。通过对AlF₃-K₂NbOF₅系列玻璃的Raman光谱研究,初步确认了玻璃的结构。根据结构随组成的变化情况,进一步讨论了玻璃的电导率。AlF₃-K₂NbOF₅二元系玻璃,当AlF₃的含量在21—29mol％范围内时,Al^{3+关键词：}     

Chevrel相MxMo6S8化合物电荷转移和Mo原子上4d轨道能级的分裂

本文用配位场方法导出了Chevrel相M_xMo₆S₈化合物中M和Mo₆S₈原子簇间电荷转移和Mo原子上4d轨道能级分裂的解析关系。结合PbMo₆S₈的反射光谱,求得Mo₆S₈原子簇至Pb的电子转移数为1.18,和以前一般文献上认为的两个电子从Pb转移至Mo₆S₈不同。Mo₆上的4d电子数为18.8。 关键词：     

GexSi1-x/Si超晶格的X射线小角衍射分析

用分子束外延生长了23周期的Ge_xSi_1-x/Si超晶格,用计算机控制的衍射仪(CuK_a辐射)测量了X射线衍射曲线,共观察到13级超晶格结构的衍射峰。超晶格的周期和Ge平均含量可以根据考虑折射修正的布喇格定律得出。用光学多层膜反射理论分析衍射曲线可以确定超晶格的结构参数,第2级衍射峰与第一级峰的强度比对应于超晶格两种材料的相对厚度变化非常灵敏,通过比较实验和计算的I₂/I₁值,可以确定Si,Ge_xSi_1-x层的厚度以及合金组份x。用光学多层膜反射理谁计算得到的衍射曲线与实验曲线趋于一致。 关键词：     

ZnSb掺杂的Ge2Sb2Te5薄膜的相变性能研究

本文采用双靶(ZnSb靶和Ge₂Sb₂Te₅靶)共溅射制备了系列ZnSb掺杂的Ge₂Sb₂Te₅(GST)薄膜. 利用X射线衍射、透射电子显微镜、原位等温/变温电阻测量、X射线光电子能谱等测试研究了薄膜样品的非晶形态、电学及原子成键特性. 利用等温原位电阻测试表明ZnSb掺杂的Ge₂Sb₂Te₅薄膜具有更高的结晶温度. 采用Arrhenius 公式计算发现ZnSb掺杂的Ge₂Sb₂Te₅薄膜的十年数据保持温度均高于传统的Ge₂Sb₂Te₅薄膜的88.9℃. 薄膜在200, 250, 300和350℃ 下退火后的X射线衍射图谱表明ZnSb的掺杂抑制了Ge₂Sb₂Te₅薄膜从fcc态到hex态的转变. 通过对薄膜的光电子能谱和透射电镜分析可知Zn, Sb, Te原子之间键进行重组, 形成Zn–Sb 和Zn–Te 键, 且构成非晶物质存在于晶体周围. 采用相变静态检测仪测试样品的相变行为发现ZnSb掺杂的Ge₂Sb₂Te₅薄膜具有更快的结晶速度. 特别是(ZnSb)_24.3(Ge₂Sb₂Te₅)_75.7薄膜, 其结晶温度达到250℃, 十年数据保持温度达到130.1℃, 并且在70 mW激光脉冲功率下晶化时间仅～64 ns, 远快于传统Ge₂Sb₂Te₅薄膜的晶化时间～280 ns. 以上结果表明(ZnSb)_24.3(Ge₂Sb₂Te₅)_75.7薄膜是一种热稳定性好且结晶速度快的相变存储材料.     

Ge(001)衬底上分子束外延生长高质量的Ge1-xSnx合金

Ge_1-xSn_x是一种新型IV族合金材料, 在光子学和微电子学器件研制中具有重要应用前景. 本文使用低温分子束外延(MBE)法, 在Ge(001)衬底上生长高质量的Ge_1-xSn_x合金, 组分x分别为1.5%, 2.4%, 2.8%, 5.3%和14%, 采用高分辨X射线衍射(HR-XRD)、卢瑟福背散射谱(RBS) 和透射电子显微镜(TEM)等方法表征Ge_1-xSn_x合金的材料质量. 对于低Sn组分(x≤ 5.3%)的样品, Ge_1-xSn_x合金的晶体质量非常好, RBS的沟道/随机产额比(χ_min)只有5.0%, HR-XRD曲线中Ge_1-xSn_x衍射峰的半高全宽(FWHM)仅100' 左右. 对于x=14%的样品, Ge_1-xSn_x合金的晶体质量相对差一些, FWHM=264.6'. 关键词： 锗锡合金 锗 分子束外延     

Zn掺杂n型笼合物Ba8Ga16-2xZnxGe30+x的热电传输特性

用高温熔融结合放电等离子烧结法制备了Zn掺杂单相n型Ba₈Ga_16-2xZn_xGe_30+x笼合物,探索了Zn对Ga的取代对其热电传输特性的影响规律.研究结果表明,n型Ba₈Ga_16-2xZn_xGe_30+x化合物的电导率随着x的增加逐渐增 关键词： 热电传输性能 n型笼合物 框架取代     

Mn-Ga二元系的X射线研究

本文从44个缓冷和淬炼Mn-Ga合金摄取了德拜·谢乐照相,并配合了在富Ga部分的差热分析,初步画出了这个系统的相图。这个系统除纯Ga外共有十个相。Mn在Ga中的固溶度是几乎无可觉察的。α相是Ga在α-Mn中的原固溶体,在室温的固溶度为1.95at％Ga。β相在室温的均匀范围为8.6—19.2at％Ga,这是β-Mn结构,因此可看作是β-Mn的固溶体,由于Ga原子无规地替代了部分Mn原子而这个结构得在室温稳定存在。γ相可分成γ₁,γ₂,γ₃,三部分,γ₁是面心立方结构,γ₂是面心四方结构,γ₃是有序的面心四方结构,与Cu-Au系中的CuAuⅠ同型。在室温下稳定的是γ₃,均匀范围为37—45at％Ga,而在高温稳定的却总是γ₁。从γ₁变到γ₂,再从γ₂变到γ₃的变化是二级相变。有序度随Ga含量的递增而递增,随温度的递升而递降。整个γ相可看作是γ-Mn的固溶体,γ-Mn本身是不可能用淬炼的办法在室温获得的。δ相只存在于高温,可看作是δ-Mn的固溶体。由于Ga原子替代了部分Mn原子,因而δ一Mn结构产生了畸变而有序化。ε相是有序的六角密堆积结构,每个晶胞含8个原子,它是在约820℃从γ相同成份地转变而成的,在室温的均匀范围估计为27一30at％Ga。η相在室温约50—60at％Ga处有一宽广的均匀范围。从520到600℃,它经历一多型性变化,转变为λ相。λ相的相区随温度的递升而向富Mn的一边偏移。η和λ结构都很复杂。在富Ga的一边,存在着三个居间相χ,φ和ω,它们是由包析或包晶反应所形成的。ω相的化合式很可能相当于Mn₂Ga₉或MnGa₅,而φ相则与NiHg₄同型,在Mn_2.3Ga_7.7左右有一狭隘的均匀范围。在室温稳定存在的七个居间相中,β,ε,γ₃,X和φ是铁磁性的。铁磁性最强的是Ga含量较富的γ₃和φ相。我们测量了其中若干合金的饱和磁化强度与居里温度。 关键词：