固态vander WaalsC 60膜晶格的Coulomb膨胀

利用扫描隧道显微镜观测到生长在GaAs(0 0 1 ) 2× 4表面上的固态vanderWaals C₆₀ 膜在室温下较之C₆₀ 晶体具有 1 3%的晶格膨胀 .这种膨胀是由从GaAs衬底饱和的As悬挂键上转移到C₆₀分子上的电荷之间的Coulomb作用引起的 .理论计算表明 ,平均约有 1 76个电子转移到每个C₆₀分子上 .有趣的是 ,该固态C₆₀ 膜为 (1 1 0 )取向 ,这明显不同于生长于其他半导体或金属表面上的具有 (1 1 1 )取向的六角密排C₆₀膜 .这种反常取向的薄膜是由GaAs衬底的各向异性产生的一维限制作用导致的 .通过选择不同的衬底 ,可以控制C₆₀薄膜的晶体生长     

GaAs衬底上分子束外延α-Sn薄膜及其量子阱结构考虑

利用分子束外延 (MBE)在GaAs( 001)单晶衬底上进行了α Sn薄膜的生长 ,利用反射高能电子显微镜 (RHEED) ,原位监控α Sn的生长过程和利用透射电子显微镜 (TEM )分析了界面结构 .测试结果表明 ,与以往报道相比亚稳态的α Sn膜具有高得多的温度稳定性 (由 70℃提高到100℃ )和厚度稳定性 (由 500nm提高到 700nm) ,并观察到在其他电性能方面的改进.此外 ,还提出了一种新型量子阱结构.     

金刚石在C60薄膜表面的成核研究

用扫描电子显微术(SEM)研究了微波等离子体CVD生长金刚石系统,金刚石在以C₆₀蒸发膜为抛光Si衬底中间层上的成核行为,实验证实金刚石成核于C₆₀蒸发膜表面,同时观察到成核分布的不均匀性即成核聚集现象,并对此进行了初步分析。金刚石在C₆₀薄膜表面的成核表现出取向生长的特征。     

低维C_(60)系统电子结构的研究

本文利用X射线和紫外光电子能谱研究了金属锡衬底上沉积的C_(60)薄膜的电子结构,对于亚单层的C_(60)薄膜,来自C_(60)价带顶部占有的分子轨道(π_(5u和π_(4g))的两个价带峰的宽度与固体C_(60)的谱相比增加了0.3eV,实验结果的分析表明:电子在上述两个π带中的公有化运动是很弱的,固体C_(60)应该被看作是强相关的电子体系,对于厚度接近一个单层的C_(60)薄膜,C 1s芯能级谱的结果表明在低于C 1s主峰22eV处出现了一个很宽的能量损失峰,实验表明该峰可能是来自二维C_(60)薄膜的等离子体损失峰,固体C_(60)中位于C 1s主峰以下28eV处的等离子体损失峰只是在C_(60)薄膜的覆盖度大于两个单层之后才被观察到,这表明上述损失峰并非来自单个C_(60)分子而是来自固体C_(60)。     

分子束外延生长多层异质结构的离子沟道研究

本文用分子束外延方法(MBE)先在Si(111)方向上生长CaF₂薄膜,再在CaF₂层上外延淀积一定厚度的Si或Ge膜,形成Si/CaFa/Si(111)或Ge/CaF₂/Si(111)等异质多层结构,然后用Rutherford背散射和离子沟道方法分析薄膜生长特性,发现在CaF_2薄膜上淀积的Si层是由两种类型的微晶构成的,其方向分别与衬底Si方向相同或与衬底表面垂直方向转180°,表明最上层的Si膜(或Ge膜)可能是A型和B型两种取向的混合。在Si/CaF₂/Si(111)结构中,各个沟道的最小产额均比CaF₂/Si(111)的情形高许多,因为最上层的Si膜是A型和B型两种取向混合且为李生的。CaF₂<110>(<114>)非法向轴相对于衬底Si<114>(<110>)轴的偏离表明CaF₂界面区域存在应力。当CaF₂/Si(111)上外延生长Ge薄膜时,同时存在上述A和B两种取向类型微晶的混合,但以B成份为主,因此,仍然形成质量很好的Ge/CaF₂/Si(111)多层异质结构.但是,由于Ge和CaF₂之间晶格常数失配量要比Si和CaF₂之间大得多,所以,Ge和CaF₂界面处的Ge区域内存在着相当严重的无序。     

立方相GaN/GaAs(100)质量的X射线双晶衍射研究

利用DCXRD(X射线双晶衍射 ) ,PL谱 (光荧光 )和SEM (扫描电子显微镜 ) ,对在GaAs( 1 0 0 )衬底上用低压MOCVD方法生长的立方相GaN进行了深入研究 ,发现GaN的晶体质量和光学性质良好 .其X射线双晶衍射摇摆曲线 (Rockingcurve) ( 0 0 2 )衍射的FWHM(半峰宽 )为 40min ,其PL谱的FWHM为 1 2nm ,实现了高晶体质量和高光学质量的一致性 .这也是首次报道 1 5 μm以上立方相GaN外延膜光荧光的发光情况 .同时还用X射线三轴晶衍射估算了薄膜内应变和晶粒尺寸 .     

低温磁控溅射有机衬底和玻璃衬底ZnO:Al透明导电膜的结构及特性

利用射频磁控溅射法在有机薄膜衬底和7059玻璃衬底上制备出了具有良好附着性的低电阻率的ZnO:Al透明导电膜,对在低温（25～210℃）下制备薄膜的结构和光电特性进行了比较研究. 铝掺杂的氧化锌薄膜是多晶膜,具有六角纤锌矿结构,最佳取向为（002）方向.薄膜的最低电阻率分别为1.0×10^-3和8.4×10^-4Ω·cm,在可见光区的平均透过率分别达到了72%和85%.     

La0.5Sr0.5CoO3薄膜的外延生长及其电性能的研究

系统研究了在LaAlO3,SrTiO3和MgO衬底上、在不同的温度条件下利用脉冲激光法制备的La0.5Sr0.5CoO3薄膜的外延生长和电输运特性,测定了薄膜的电阻-温度关系.研究表明薄膜的电输运性质对其外延结构具有密切的依赖性,外延生长的薄膜具有低的电阻率和金属性导电特征;在LaAlO3衬底上在700℃左右外延生长的薄膜具有最佳的性能;探讨了这一薄膜的外延生长与其电输运性能的关系及其机理.     

用原位光发射谱研究电子增强热丝CVD金刚石膜生长过程

利用光发射谱对电子增强热丝CVD金刚石薄膜的生长过程进行了原位检测,并实现空间分辨测量,系统地研究了衬底偏压、甲烷浓度、衬底温度等反应条件对原位光发射谱的影响,给出了有关反应基团空间分布及电子能量状态等对金刚石生长极其重要的信息,并同薄膜的生长进行了比较.结果表明甲烷浓度和衬底温度对金刚石膜生长的影响分别来自不同反应机制,提高原子氢的浓度,同时降低CH基团的浓度是生长优质金刚石膜所需的条件.     

BaTiO3/SrTiO3超晶格的激光分子束外延生长与二阶光学非线性研究

使用激光分子束外延,在SrTiO3 (100)单晶衬底上成功生长了一系列c轴取向的,具有原子量级控制精度的BaTiO3/SrTiO3超晶格. 利用晶格失配导致的薄膜表面台阶密度的周期性变化,讨论了反射式高能电子衍射(RHEED)强度在BaTiO3层和SrTiO3层中的周期性调制. 系统研究了二阶非线性光学极化率同超晶格结构的关系. 实验测量和理论拟合结果表明,BaTiO3/SrTiO3超晶格的二阶非线性光学极化率显著增强,其最大值比BaTiO3体单晶提高一个数量级以上. 从应力导致的晶格畸变和极化增强出发,讨论了二阶光学非线性增强的物理机制.     

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.     

自组装InAs/GaAs量子点材料和量子点激光器

利用分子束外延技术和Stranski_Krastanow生长模式 ,系统研究了In(Ga)As GaAs,InAlAs AlGaAs GaAs,In(Ga)As InAlAs InP材料体系应变自组装量子点的形成和演化 .通过调节实验条件 ,可以对量子点的空间排列及有序性进行控制 ,并实现了InP衬底上量子点向量子线的渡越 .研制出激射波长λ =96 0nm ,条宽 1 0 0 μm ,腔长 80 0 μm的InAs GaAs量子点激光器 ,室温连续输出功率大于 1W ,室温阈值电流密度 2 1 8A cm2 ,0 .5 3W室温连续工作寿命超过 30 0 0h .     

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.     

ZnAl2O4/α-Al2O3复合衬底的制备和GaN薄膜的生长

利用脉冲激光淀积法(PLD)在α-Al₂O₃衬底上淀积了ZnO薄膜, 通过ZnO和α-Al₂O₃固相反应制备了具有ZnAl₂O₄覆盖层的α-Al₂O₃衬底. X射线衍射谱(XRD)表明ZnAl₂O₄薄膜随反应时间由单一(111)取向转变为多晶取向, 然后变为不完全的(111)择优取向. 同时扫描电子显微镜(SEM)照片表明ZnAl₂O₄表面形貌随反应时间由均匀的岛状结构先变为棒状结构, 然后再变为突起的线状结构. 另外, XRD谱显示低温制备的ZnAl₂O₄在高温下不稳定. 在ZnAl₂O₄覆盖的α-Al₂O₃衬底上利用光加热低压MOCVD法直接生长了GaN薄膜. XRD测量表明随ZnAl₂O₄厚度增加GaN由c轴单晶变为多晶, 单晶GaN的摇摆曲线半高宽为0.4°. 结果表明薄ZnAl₂O₄覆盖层的岛状结构有利于GaN生长初期的成核, 从而提高了GaN的晶体质量.     

激光分子束外延制备高质量的YBCO超导薄膜

利用活化气体做氧源,使生长气压比普通脉冲激光沉积方法(PLD)低2～3个数量级,用激光分子束外延在SrTiO₃(100)衬底上制备出临界转变温度T_c0=85～87K,临界电流密度J_c≥1×10⁶A/cm²的高质量YBCO超导薄膜.原子力显微镜(AFM)测得表面无明显颗粒,均方根粗糙度约为7.8nm.在这种薄膜基础上制备的Josephson量子干涉器件(DC-SQUID)具有良好的温度循环稳定性.     

C60-Ag薄膜高、低温粗糙表面的标度行为和粗糙化机理的实验研究

利用原子力显微镜和透射电子显微镜对沉积在NaCl衬底上的C₆₀-Ag复合薄膜的表面形貌和微结构进行了研究 .结果表明薄膜表面的粗糙度依赖于衬底的温度 ,当衬底温度从 - 80℃上升到 1 2 0℃ ,薄膜表面发生从粗糙→光滑→粗糙的变化过程 .由于高温和低温条件下 ,薄膜表面的粗糙化机理不同 .高低温的表面虽然具有类似的rms粗糙度 ,但却具有不同的分形标度行为 .同时探讨了标度行为、微结构和粗糙化机理之间的关系     

La0.5Sr0.5CoO3薄膜的外延生长及其电性能的研究 *

系统研究了在LaAlO₃ ,SrTiO₃ 和MgO衬底上、在不同的温度条件下利用脉冲激光法制备的La_0.5Sr_0.5CoO₃薄膜的外延生长和电输运特性 ,测定了薄膜的电阻 温度关系 .研究表明薄膜的电输运性质对其外延结构具有密切的依赖性 ,外延生长的薄膜具有低的电阻率和金属性导电特征 ;在LaAlO3 衬底上在700℃左右外延生长的薄膜具有最佳的性能 ;探讨了这一薄膜的外延生长与其电输运性能的关系及其机理 .     

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。     

自组织生长CdSe-ZnSe量子点的光致发光

利用不同温度下的光致发光和时间分辨光谱研究了生长在GaAs(110)衬底上的CdSe-ZnSe自组织量子点的发光特性,发现浸润层量子阱的激子发光淬灭比量子点的淬灭过程快得多,量子点的激子辐射复合寿命远大于浸润层量子阱的激子复合寿命.根据不同尺寸的量子点复合寿命的差异,观测到来自不同量子点的锐线发光.     

利用介孔材料制备碳纳米管的形貌、结构和Raman散射研究

以碳氢气体为反应物,利用化学气相沉积方法,在不同的衬底上制备了碳纳米管。研究了不同衬底对碳纳米管生长方式的影响。对碳纳米管的形貌和结构进行了观察研究,在介孔二氧化硅衬底上制备了取向生长的碳纳米管。碳纳米管具有很高的密度和纯度。研究了取向碳纳米管的Raman谱,分析了碳纳米管的Raman共振特性与其微观结构的关系。