ZnO的激光分子束外延法制备及X射线研究

利用激光分子束外延(L-MBE)技术在α-Al2O3(0001)衬底上生长出了沿C轴高度择优取向的ZnO外延薄膜,并采用Philips四晶高分辨X射线衍射仪(Philip′s X′Pert HR-MRD)对ZnO薄膜的表面及结构特性进行了研究.应用小角度X射线分析方法(GIXA)对ZnO薄膜的表面以及ZnO/Al2O3界面状况进行了定量表征.X射线反射率(XRR)曲线出现了清晰的源于良好表面及界面特性的Kiessig干涉振荡峰,通过对其精确拟合求得ZnO薄膜的表面及界面粗糙度分别为0.34nm和1.12nm.ZnO薄膜与α-Al2O3(0001)衬底的XRD在面(in-plane)Φ扫描结果表明形成了单一的平行畴(Alignedin-plane Oriented Domains),其在面外延关系为ZnO[1010]||Al2O3[1120].XRDω-2θ扫描以及ω摇摆曲线半峰宽分别为0.12度和1.27度,这一结果表明通过形成平行畴及晶格驰豫过程,ZnO薄膜中的应力得到了有效的释放,但同时也引入了螺位错.

Fe_3O_4/MgO(100)薄膜的激光分子束外延与磁电学性能

采用激光分子束外延方法,以烧结-αFe2O3为靶材,在MgO(100)基底上制备了Fe3O4薄膜。通过反射高能电子衍射原位观察了薄膜生长前后的表面结构,结果表明所生长的Fe3O4薄膜表面平整。经显微激光拉曼光谱和X光电子能谱分析证实所得薄膜表面成分为纯相Fe3O4。磁电学性能采用多功能物性系统测量,结果表明:当温度降至100 K附近时,薄膜电阻率有较大增加,Verwey相转变的范围变宽而且不明显,说明反向晶粒边界的存在;在7 160 kA.m-1的磁场下,室温磁电阻达到-6.9%,在80和150 K温度下磁电阻分别达到-10.5%和-16.1%;薄膜的室温饱和磁化强度约为260 kA.m-1,其矫顽磁场约为202 kA.m-1。

激光分子束外延SrTiO_3薄膜退火过程中表面扩散的研究

用激光分子束外延研究了SrTiO3 同质外延时原位退火中 ,反射高能电子衍射 (RHEED)强度的恢复———驰豫时间 ,导出了高真空下表面扩散的活化能为 0 31eV ,与低真空下的结果相比要小许多 ,这反映了粒子达到基片时的能量差。对沉积不同厚度的薄膜退火研究 ,表明当薄膜厚度增加时 ,表面恢复情况减弱 ,而导致随后的沉积时RHEED振荡周期的改变。

激光分子束外延工艺用ZnO陶瓷靶材的研究

由改进的电子陶瓷工艺制备了ZnO(99.99%)高纯陶瓷靶材。用激光分子束外延(lasermolecularbeamepitaxy,L MBE))工艺,采用 这种靶材在蓝宝石基片上较低温度下生长了高结晶质量的ZnO半导体光电子薄膜。研究了ZnO高纯陶瓷靶材的烧结机理、微观结构及形貌, 认为靶材的后期烧结速率主要决定于氧空位扩散机制。根据辐照后靶材的电镜分析结果,对L MBE工艺中靶材表面与脉冲激光相互作用过 程中等离子体羽辉的形成过程及其动力学特征进行了研究,认为该等离子体羽辉是激光支持的燃烧波,其波前传播速度为亚声速并且沿靶材 法线方向,粒子的动力学特征使得L MBE工艺适于ZnO薄膜的二维平面生长。

激光分子束外延BaTiO_3/SrTiO_3超晶格的晶格应变研究

采用脉冲激光分子束外延(PLMBE)方法,通过优化的工艺参数,在SrTiO3(100)单晶基片上外延结构为(8/8)的BaTiO3/SrTiO3超晶格薄膜。综合利用反射式高能电子衍射系统(RHEED)、高分辨率X射线衍射(HRXRD)以及高分辨率透射电镜选区电子衍射(SAED)技术,研究超晶格薄膜的晶格应变现象和规律。研究结果表明,在制备的BaTiO3/SrTiO3超晶格薄膜中,BaTiO3晶胞面外晶格增大,面内晶格减小;而SrTiO3晶胞面内及面外方向晶格都被拉伸,但面外晶格拉伸程度较大,SrTiO3晶胞产生了与BaTiO3晶胞方向一致的四方相转变。

激光分子束外延及其在原子水平生长BaTiO_3薄膜中的应用

激光分子束外延及其在原子水平生长ＢａＴｉＯ＿３薄膜中的应用崔大复，王会生，马昆，陈正豪，周岳亮，吕惠宾，李林，杨国桢（中国科学院物理研究所北京１０００８０）原子水平微观尺度的科学与技术领域的研究促进了制造和技术的进步与革命，这是当代科学技术的重要发展...

激光分子束外延制备中高温超导薄膜化学稳定性研究

提出一种激光分子束薄膜制备方法,并对制备完成的高温超导薄膜化学稳定性进行研究。以活化气体作为薄膜制备的氧源,选用Sr Ti O3基片作为衬底,临界转变温度和临界电流密度分别控制为85K、1×106A/cm2。分析薄膜的化学稳定性,分析结果显示如果薄膜中含有微量的未反应单质铝,会导致薄膜的化学稳定性发生变化;采用激光分子束制备的薄膜化学稳定性优于内部结构疏松的非晶膜。实验证明采用提出的激光分子束薄膜制备方法生成的高温超导薄膜具有较好的化学稳定性。

激光分子束外延法制备氟铝共掺氧化锌薄膜及其物性研究

采用激光分子束外延方法,将高熔点的AlF3和ZnO混合后制成高质量靶材,制备出具有高电导率和热稳定性的氟、铝共掺氧化锌薄膜(AFZO),并研究了AZO和AFZO的光电性质随退火条件的变化,探讨了AZO薄膜缺陷的性质及其形成和作用机理.研究表明受主型缺陷——锌空位是导致在空气退火时AZO电学性质劣化的主要原因,而氟掺杂可以抑制锌空位的形成.

激光分子束外延

介绍了激光分子束外延(Laser Molecular Beam Epitaxy)的基本原理和技术特点,评述了激 光分子束外延技术在超导材料和磁性材料方面所取得的主要成就,并给出了这种技术在材料科学领 域的应用前景和发展潜力。

激光分子束外延技术及其在氧化锌薄膜制备中的应用

与金属有机物化学气相沉积和磁控溅射相比,激光分子束外延技术(L MBE)是近年来发展的一种先进的薄膜生长技术,在氧化锌薄膜生长的研究中因其独特的优越性显示出越来越强的竞争力。在讨论ZnO薄膜基本特性的基础上,较为详细地论述了激光分子束外延技术及其在氧化锌薄膜制备中的应用和取得的新进展。

激光分子束外延法制备AlN/Si异质结的电学性质

采用激光分子束外延法在Si(111)衬底上制备出沿c轴取向的AlN薄膜,在此基础上制备了Au/AlN/Si金属-绝缘体-半导体(MIS)结构。研究了结构的电流传输机制、AlN/Si界面处的界面态密度值及分布情况。结果表明:AlN/Si异质结具有很好的整流特性,电流传输符合空间电荷限制传输机制,理想因子为2.88;结构的界面态密度约为1.1×10^(12) eV^(-1)·cm^(-2),主要分布在距离Si衬底价带顶0.26eV附近,由生长过程中引入的O杂质、N空位/N替代和Si原子代替N原子形成的Al-Si键组成。

钙钛矿型氧化物SrTiO3/BaTiO3多层膜的激光分子束外延生长研究

用激光分子束外延技术在SrTiO3(001)衬底上外延生长SrTiO3/BaTiO3多层膜,通过反射式高能电子衍射(RHEED)原位实时监测并结合原子力显微镜(AFM),研究了不同基片温度下所生长薄膜的表面平整度,利用X射线衍射(XRD)对外延薄膜进行了结构分析,结果表明薄膜具有二维生长模式,在基片温度为380～470℃之间生长的薄膜具有原子级光滑,并且具有完全C轴取向.同时运用X射线光电子能谱(XPS)研究了薄膜界面的互扩散,结果表明降低制备薄膜时的基片温度有利于减少互扩散.

Si(111)和Si(100)衬底上AlN薄膜的激光分子束外延生长特征

采用激光分子束外延技术在Si(111)和Si(100)衬底上制备了AlN薄膜,研究了衬底温度和激光能量对薄膜物相结构和形貌的影响。结果表明:低的激光能量和高的衬底温度有益于薄膜的取向度和表面质量;激光能量为100mJ时,Si(111)衬底上的AlN薄膜呈单一的h-AlN(002)取向,Si(100)衬底上的薄膜在600℃时出现小的h-AlN(100)衍射峰,在700℃时呈微弱的h-AlN(002)取向;在Si(111)衬底上更易生长出取向度高的AlN薄膜。

Nb掺杂BaTiO_3薄膜的激光分子束外延及其特性

用激光分子束外延方法在ＳｒＴｉＯ３(１００)基底上外延生长了ＢａＮｂｘＴｉ１－ｘＯ３(０．０１≤ｘ≤０．０３)导电薄膜．原子力显微镜测得ＢａＮｂ０．３Ｔｉ０．７Ｏ３薄膜表面均方根粗糙度在２μｍ×２μｍ范围内为２．４(?),达到原子尺度光滑．霍尔测量表明ＢａＮｂｘＴｉ１-ｘＯ３薄膜为ｎ型导电薄膜;在室温下,ＢａＮｂ０．０２Ｔｉ０．９８Ｏ３、ＢａＮｂ０．２Ｔｉ０．８Ｏ３和ＢａＮｂ０．３Ｔｉ０．７Ｏ３薄膜的电阻率分别为２．４３×１０－４Ω·ｃｍ、１．９８×１０－４Ω·ｃｍ和１．２９７×１０－４Ω·ｃｍ,载流子浓度分别为５．９×１０２１ｃｍ－１、６．３７×１０２１ｃｍ－１和９．９×１０２ｌｃｍ-１．

激光分子束外延制备薄膜技术

激光分子束外延制备薄膜是在传统分子束外延和普通激光淀积技术基础上发展起来的,以原子层、原胞层尺度研制薄膜的技术和方法.简要介绍了激光分子束外延的装置和工作原理、特点与优势及其研究内容,并对其应用前景进行了展望.

激光分子束外延ZnO薄膜的缺陷发光研究

利用激光分子束外延方法在温度为573 K的单晶硅(100)衬底上制备了不同氧压条件下的氧化锌薄膜,对其结构和光学特性进行了研究.结果表明:所有的ZnO薄膜都具有很好的C轴择优取向.在氧压为1 Pa时,薄膜紫外发光最强,半高宽最窄(101 meV).变温发光光谱表明:当温度从80 K升至室温时,制备氧压为1 Pa的薄膜未发现可见光发射;而制备氧压为30 Pa的薄膜随着测量温度的降低,出现了可见光发射,并且随着测量温度的降低,与氧空位、氧占位和氧替锌位相关的缺陷发光峰出现红移,而与氧替锌位发光峰相近的锌位缺陷发光峰出现蓝移.

激光分子束外延生长动力学虚拟仿真实验建设

依托科研团队和科研设备,开发面向本科生教学的虚拟仿真实验项目,是实施科教融合和科研育人的有效方法。该文探讨了将激光分子束外延生长法这一凝聚态物理前沿技术转化为虚拟仿真实验的设计方案,分别从学科的理论基础、理论前沿和技术前沿解读该方法,突出展示了其分子动力学原理。对提升学生的科研兴趣、培养他们的科学实验素养起到了较好的促进作用。