基于分子束外延技术可控制备Bi原子团簇的研究

本研究基于分子束外延(MBE)技术在Si(111)衬底表面成功制备金属Bi原子团簇.首先,分别在100℃、125℃、150℃、175℃、200℃的生长温度下,制备了大小均一、密度不同的Bi原子团簇.实验结果表明,可以通过改变生长温度来精细控制Bi原子团簇的密度,当温度升高100℃,密度从1.05×10^(11)cm^(-2)降低至2.5×10^(7)cm^(-2),实现对团簇密度4个数量级的可控调节,并且发现Bi原子团簇密度对生长温度的依赖性符合经典成核理论.其次,分别在10 s、15 s、20 s的沉积时长下,制备了密度相同、尺寸各异的Bi原子团簇.实验结果表明,可以通过改变沉积时长来精细控制Bi原子团簇的尺寸:当沉积时长增加10 s,高度和直径分别从8.5 nm和65 nm增大到13.7 nm和100 nm,实现对团簇尺寸在10 nm高度、80 nm直径范围的可控调节,并且发现Bi原子团簇尺寸对沉积时长的依赖性符合晶体生长动力学.与分子束外延制备传统的Ⅲ族(Al,Ga,In)原子团簇做对比,这些结果可以为制备Ⅴ族原子团簇提供实验参考和指导,从而促进纳米级含Bi材料的制备.

基于分子束外延技术可控制备Ga原子团簇的研究

本研究基于分子束外延(Molecular Beam Epitaxy,MBE)技术在Si(100)衬底表面成功制备金属Ga原子团簇.通过控制变量法,研究其尺寸形貌与工艺参数之间的关系.第一组对照实验分别在940℃、970℃、1000℃的Ga源温度下制备Ga原子团簇.实验结果表明,Ga源温度的升高导致Ga的蒸发量增加,进而沉积在Si衬底表面的Ga原子增多,Ga原子自组装成团簇,最终表现为Ga原子团簇的高度升高.第二组对照实验分别在3 s、6 s、10 s、40 s、50 s、60 s的沉积时长下制备Ga原子团簇.实验结果表明,沉积时长增加导致团簇的高度逐渐增加,主要由新吸附原子和竞争效应驱动.第三组对照实验分别在0 s、60 s、300 s的退火时长下制备Ga原子团簇.实验结果表明,退火时长的增加导致团簇的高度下降和团簇内的原子重新排列和分布有关.第四组对照实验分别在420℃、500℃的退火温度下制备Ga原子团簇.实验结果表明,升温至500℃退火会促进Ga原子团簇呈现有序排列,是表面原子的热运动和Ga原子团簇与Si(100)的晶格匹配度的共同作用的结果.

过渡金属W、Mn、V、Ti掺杂二维材料MoSi_(2)N_(4)的第一性原理计算

本文基于密度泛函理论(DFT)的第一性原理计算了W、Mn、V、Ti替位掺杂二维MoSi_(2)N_(4)后的几何结构、电子结构以及光学性质的变化.电子结构分析表明W、Mn、W、Ti替位掺杂二维MoSi_(2)N_(4)后的禁带宽度分别为1.806 e V、1.003 e V、1.218 e V和1.373 e V;四种过渡金属掺杂后MoSi_(2)N_(4)的带隙类型没有发生改变,均为间接带隙半导体;W掺杂后的杂质能级靠近价带顶,费米能级靠近价带顶,为p型半导体,杂质能级为受主能级;Mn掺杂后的杂质能级靠近导带底,费米能级靠近导带底,为n型半导体;V和Ti掺杂后杂质能级位于费米能级附近,为复合中心;光学性质分析表明,在2 e V~4 e V的能量区间内,W掺杂结构的吸收波长为336 nm,体系发生红移;Mn、V和Ti替位掺杂后的吸收波长分别为320 nm、358 nm和338 nm,且掺杂体系均发生蓝移.

具有可控空穴抽取路径的低损耗4H-SiC双沟槽超结IGBT

基于TCAD设计并仿真了一种具有可控空穴抽取(CHE)路径的双沟槽超结IGBT(CHE-SJ-TIGBT)结构。该器件采用肖特基和非对称超结结构,以增强器件的导通性能和阻断能力。CHE路径由金属栅极(MES)控制。CHE-SJ-TIGBT导通时,高偏置的MES栅极电压会夹断CHE路径,使P-屏蔽层(P-shield)处于浮空状态,以维持较高电导调制并获得较低的导通压降(V_(on))。CHE-SJ-TIGBT关断过程中,CHE路径开启,提供额外的空穴抽取路径,有利于降低关断损耗(Eoff)。仿真结果表明,与浮空的P-shield IGBT(FS-TIGBT)和接地的P-shield IGBT(GSTIGBT)相比,CHE-SJ-TIGBT的V_(on)分别降低了58.02%和68.64%,同时短路耐受时间分别提升了55.8%和32.8%。此外,阻断电压提升了约18.6%。CHE-SJ-TIGBT的关断损耗虽略高于GS-TIGBT,但比FS-TIGBT低了70%,在V_(on)与Eoff之间存在更好的折中关系。

稀土元素(La、Eu、Ho)掺杂单层WSe_(2)的第一性原理研究

单层二硒化钨(WSe_(2))是一种具有良好的热稳定性、电子运输和大面积可扩展性的优秀特性。基于密度泛函理论,利用第一性原理计算研究了稀土元素(La、Eu、Ho)掺杂单层WSe_(2)的结构、电学性质和光学性质。采用稀土元素(La、Eu、Ho)掺杂使单层WSe_(2)呈现P型导电传输特性,增强了导电性能,展现半金属特性。此外,La、Eu、Ho掺杂后,提高了单层WSe_(2)在红外光区的光探测能力和对可见光的利用率,在深紫外区域也具有应用潜力。研究结果证明了La、Eu、Ho掺杂单层WSe_(2)的电学性质、光学性质和扩大其应用方面的重要性。

液滴外延下生长参数对InAs纳米结构形貌的影响

利用液滴外延法在GaAs(001)衬底表面制备InAs量子点,通过控制变量分别研究沉积速率、沉积量对In液滴在GaAs表面生长过程中的影响.使用原子力显微镜(Atomic Force Microscope,AFM)表征I⁃nAs纳米结构形貌,得出结论:(1)沉积速率主要通过影响In液滴成核率来控制液滴的密度,即随着沉积速率的增大,In原子在衬底表面的成核率增加,InAs量子点密度增加,实验符合生长动力学经典成核理论.(2)沉积量的改变主要影响液滴的熟化过程,即随着沉积量的增大,可参与生长的活跃的In原子增加,促进了液滴熟化,使得扩散坍塌的原子数量增加,导致在InAs纳米结构中出现多量子点现象.

GaAsBi半导体材料的制备及应用研究进展

稀铋Ⅲ-Ⅴ半导体材料在电子和光电子领域具有广泛的应用前景,其制备方法主要有分子束外延法(MBE)和金属有机物气相外延法(MOVPE)。本文聚焦于具有较大带隙收缩、温度不敏感以及强自旋轨道分裂等特殊物理特性的GaAs_(x)Bi_(1-x)半导体材料,对其制备方法和研究进展进行了综述。研究人员对GaAsBi材料的研究主要集中在薄膜、多量子阱、纳米线和量子点材料的制备。在薄膜材料方面,侧重于研究制备工艺条件对GaAsBi薄膜的影响,例如低衬底温度、低生长速率和非常规的Ⅴ/Ⅲ束流比;在多量子阱材料方面,采用双衬底温度技术有效减少Bi偏析问题;对于纳米线和量子点材料,金属Bi作为表面活性剂可以改善材料的形貌和光学性能。然而,目前在该材料研究和应用方面仍存在挑战,如薄膜材料的结晶质量恶化和金属Bi分凝团聚,以及量子点材料中Bi的均匀性和形成机制的争议。解决这些问题对于提高GaAs_(x)Bi_(1-x)半导体材料的质量和促进器件发展具有重要意义。

基于电化学液膜法腐蚀制备STM钨探针的研究

高质量的探针是保证扫描隧道显微镜(Scanning Tunneling Microscope,STM)4K分辨率的关键。为得到原子级别的探针,实验基于电化学腐蚀原理,使用垂直液膜法制备钨探针。在制备过程中通过控制变量法,研究了腐蚀电压、液膜下钨丝长度等参数对探针质量的影响,实验发现,当使用2 mol/L的NaOH溶液作为液膜时,最佳腐蚀电压为5 V、最佳液膜下钨丝长度为4 mm。该研究为电化学液膜法腐蚀制备钨探针提供了参考依据。

反义ERK2基因对结缔组织生长因子诱导肾小管上皮细胞向间充质转化的调控效应

目的研究细胞外信号调节激酶2(ERK2)信号转导通路对结缔组织生长因子(CTGF)诱导人肾小管上皮细胞(HK-2)向间充质细胞转化的调控效应。方法腺病毒介导的反义ERK2基因(Adanti-ERK2)按感染强度50、100、200转染HK-2细胞,确定最适感染强度。按作用因素的不同将HK-2细胞分为对照组、Ad-LacZ组、CTGF组和Adanti-ERK2组。免疫组织化学检测E-Cadherin和Vi mentin的表达,Western blot法检测E-Cadherin、Vi mentin及ERK2的表达变化;细胞接种Boyden小室1、3、5 d时检测各组HK-2细胞迁移数目的变化。结果①Adanti-ERK2转染HK-2细胞最适感染强度为100。②HK-2细胞在CTGF刺激下E-Cadherin蛋白表达明显减少,Vi mentin表达增加,同时细胞内的ERK2蛋白表达显著增加;而Adanti-ERK2组E-Cadherin和Vi mentin表达变化不明显,ERK2蛋白表达较对照组明显减少。③接种5 d,HK-2细胞在CTGF刺激下细胞运动能力显著高于其他各组,而Adanti-ERK2组与对照组和Ad-LacZ组相比差异无显著性意义。结论以反义ERK2基因治疗可以有效阻断CTGF诱导的肾小管上皮细胞向间充质转化。提示ERK2信号转导通路在该转化中发挥重要作用。

乙状结肠造口改行结肠代膀胱在直肠癌术后局部复发全盆腔脏器切除术中的应用

目的观察直肠癌术后局部复发行全盆腔脏器切除术中将原乙状结肠造口改行结肠代膀胱的临床疗效。方法回顾性分析自2009--2013年因腹会阴联合切除术后盆腔局部复发而行全盆腔脏器切除的12例的临床资料。该组患者均截取10～12cm长的原有乙状结肠造口肠管改行结肠代膀胱，近端行横结肠襻式造口。术后1年为临床疗效观察终点。结果该组行全盆腔脏器切除术平均手术时间为（348±47）min，术中平均失血量约为（630±110）ml。3例患者术后近期发生结肠代膀胱相关并发症，其中出血2例，黏膜部分坏死1例。患者术后1年生存率为66．7oA（8／12）。术后1年内随访超声检查均未发现输尿管扩张、肾积水。结论应用原有乙状结肠造口改行结肠代膀胱的方法简单、手术时间短、泌尿造口相关并发症少，适应于选择性的直肠癌术后复发行全盆腔脏器切除的患者。

InGaAs/GaAs异质薄膜的MBE生长研究

利用分子束外延技术,在GaAs(001)基片上外延InGaAs/GaAs异质薄膜,通过RHEED图像演变实时监控薄膜生长状况,采用RHEED强度振荡测量薄膜生长速率,确定薄膜中In/Ga的组分比,并提出控制InGaAs薄膜中In/Ga组分比的生长方法。根据RHEED图像,指出获得的InGaAs薄膜处于(2×3)表面重构相。样品经过淬火至室温后对样品做STM扫描分析,证实样品为表面原子级平整的InGaAs/GaAs异质薄膜。

在RHEED实时监控下GaAs晶体生长研究

采用分子束外延技术,利用RHEED图像可研究GaAs表面重构方式和生长机制。报道了一种新型的分子束外延方法,在RHEED实时监控下,利用GaAs(001)基片同质外延GaAs。通过改变生长和退火的时间与温度(420、500、580℃),结合RHEED图像演变与GaAs表面平整度(粗糙化)的联系,得到表面原子级平整的GaAs样品。完成生长后对样品做EDS分析,确定样品为高纯度GaAs。利用这种方法,得到厚度约为4μm砷化镓晶体。

MBE生长GaAs(001)薄膜表面的Ostwald熟化过程研究

采用带有RHEED的MBE技术,利用RHEED图像演变实时监控薄膜生长状况,通过RHEED强度振荡测算薄膜生长速率,在GaAs(001)基片上同质外延GaAs薄膜。利用STM对MBE生长的GaAs薄膜表面的熟化过程进行了深入研究。研究发现,随着退火时间的延长,刚完成生长的GaAs表面从具有大量岛和坑的粗糙表面逐渐熟化,在熟化过程中岛不断合并扩大并与平台结合,而坑却逐渐消失。指出当熟化过程完成后GaAs表面将进入原子级平坦状态,并详细解释了熟化过程GaAs表面各种形貌特征形成的内在原因。

RHEED实时监控下MBE生长不同In组分的InGaAs薄膜

利用分子束外延技术,通过RHEED图像演变实时监控薄膜生长状况,采用RHEED强度振荡测量薄膜生长速率,固定Ga源温度、改变In源温度在GaAs(001)基片上外延生长了不同In组分(39%、29%、19%)的InGaAs薄膜。比较RHEED强度振荡以及RHEED衍射图像,发现随着In组分的增加In-GaAs的生长将很快进入三维粗糙表面生长模式,并指出In0.19Ga0.81As和In0.29Ga0.71As薄膜处于(2×3)表面重构相。In0.19Ga0.81As样品进行退火处理后完成STM扫描分析,证实样品为表面原子级平整的In-GaAs薄膜。

基于FPGA的红外图像处理算法的测试系统

为识别和提取红外图像中的有用信息,红外系统常采用各种算法处理采集到的数据。随着红外技术的不断发展,与红外相关的图像处理算法层出不穷。除了常规的图像处理算法外,为了提高人眼对红外图像的识别率,伪彩色编码技术也常被使用。为了便于在实际应用选取最佳的红外图像处理算法,基于FPGA设计了红外图像处理算法的测试系统,该系统能集成与红外相关的常见图像处理算法和实时添加的自定义图像处理算法,并利用显示终端对红外图像数据进行实时验证,通过对彩虹编码、热金属编码与图像锐化算法的测试试验,表明了该测试系统的实用性。

GaAs(001)-(2×4)重构下的表面形貌

采用反射高能电子衍射仪与扫描隧道显微镜技术对GaAs(001)-(2×4)表面重构下的表面形貌进行深入研究,获得GaAs(001)薄膜处于不同(2×4)表面重构时的表面形貌。研究发现当GaAs(001)表面处于β2(2×4)时,经过精确控制薄膜的生长、退火以及淬火工艺,GaAs(001)表面能够获得由单一重构组成且原子级平坦的表面形貌;研究结果证实β2(2×4)的表面重构原胞中存在三对As Dimers,其中两对位于重构原胞顶层,一对处于重构原胞次层,这与球棍模型理论下获得的β2(2×4)重构原胞高度吻合;研究发现γ(2×4)表面重构实际上是β2(2×4)重构与C(4×4)重构混合后的重构形式,γ(2×4)重构表面是由大量单层岛和单层坑混合后的无序平坦表面;α(2×4)存在的温度区间很窄,它是GaAs表面从富As状态到富Ga状态转变的过渡重构形式,实验中将很难获得单一α(2×4)重构相表面。

UWB天线的宽带化技术及其发展

在现代通信技术中,为了实现通信保密、排除干扰、提高通信效率等,超宽带系统得到了大力发展,然而,在一定程度上却受制于系统中超宽带天线的阻抗带宽。详细介绍了展宽天线阻抗带宽的4种方法,包括渐变阻抗方法、分形几何方法、微带天线开槽方法和非频变结构方法,其中分形几何方法由于其几何结构的自相似性使得其贴片电流分布具有自相似性,从而导致天线的多频点谐振,有效拓展了天线带宽。上述4种天线尽管作用原理互不相同,但在超宽带天线的工程应用中,研究者可将这些方法单独或同时应用于天线结构设计,使得天线既能保持良好的方向性和增益等性能,又能获得较大带宽。

生长厚度对InGaAs/InAs薄膜表面形貌的影响

利用分子束外延技术,通过反射式高能电子衍射仪实时监控In0.86Ga0.14As/InAs薄膜生长状况,在InAs(001)基片上生长5、10、20原子单层(ML)厚度的InGaAs单晶薄膜。采用扫描隧道显微镜对原位退火后不同厚度的In0.86Ga0.14As样品进行扫描,证实了在同一组分下,薄膜生长厚度的改变并不剧烈影响薄膜的重构,然而,随着生长厚度的增加,外延层的表面拉伸应力进一步增大,平台平均尺寸逐渐减小,表面应力的累积使表面台阶数目逐渐增多,台面产生更多扭折,原子在具有各向异性的择优扩散机制与表面应力的共同作用下,In0.86Ga0.14As/InAs薄膜锯齿状的台阶边缘越明显,表面越粗糙化。

一种大电流高精度集成汽车电压调节器

介绍了一种大电流高精度集成汽车电压调节器的设计原理及电路结构。该集成汽车电压调节器由基准电压源、比较放大器、保护电路和调整管等单元组成。该电路采用硅双极型对通隔离功率IC工艺研制,具有过流/过压、过热保护功能,以及电压调节精度高、调整电流大等特点。

高In组分InGaAs薄膜的分子束外延生长及其表面分析

采用分子束外延(MBE)方法,通过反射高能电子衍射(RHEED)强度振荡测算生长速率,利用RHEED衍射实时监控生长过程,在InAs(001)和InP(001)单晶衬底上生长高In组分的InGaAs薄膜,并通过扫描隧道显微镜(STM)对其表面形貌和表面重构进行了细致分析,STM图片证实采用该方法获得的高In组分InGaAs薄膜处于高质量的平整状态。研究发现InGaAs与衬底之间的拉伸应力是促使薄膜表面呈现了大量的锯齿状边缘的主要原因;高分辨的STM分析还发现,高In组分的InGaAs薄膜是多种重构混合的表面,InGaAs/InAs是以β(2×4)重构为主,而InGaAs/InP是以(4×3)重构为主,它们在RHEED衍射图像上都是模糊的(2×3)或(4×3)/(2×3)表面重构。