层状钙钛矿结构SrBi_2Ta_2O_9铁电薄膜的微结构研究

层状钙钛矿结构SrBi2 Ta2 O9(SBT)铁电薄膜材料由于具有无疲劳特性 ,长的极化寿命和在亚微米 ( <1 0 0nm)厚度时 ,仍然具有体材料的良好电学性能 ,因而成为非挥发性铁电存储器的首选材料。SBT属于Bi系层状钙钛矿结构的铁电材料 ,其化学通式为 (Bi2 O2 ) 2 +(Am -1BmO3 m +1) 2 -,其中A为二价元素 ,B为五价元素 ,m为c轴方向一个晶胞内连续的钙钛结构单元个数。具有铁电性的氧八面体子晶格被非铁电性的 (Bi2 O2 ) 2 +层分隔开 ,形成一种超晶格结构。近年来人们利用多种方法 (如Sol gel,MOD ,PLD等 )制备了SBT铁电薄膜 ,并对其铁电性能及疲劳特性进行了广泛的研究。迄今为止 ,人们对SBT铁电薄膜的微结构研究还比较少 ,对SBT铁电薄膜的耐疲劳机理还不清楚。我们利用高分辨电子显微术 (HRTEM)研究了SBT铁电薄膜的晶界结构 ,分析了小角晶界处的位错组态 ,确定了位错的Burgers矢量及晶界的滑移面 ,并讨论了小角晶界及位错组态对SBT铁电薄膜漏电流密度的影响。采用传统的氧化物混合法烧结制备SrBi2 Ta2 O9陶瓷靶 ,利用脉冲激光沉积法 (PLD)在Pt( 2 0 0nm) /TiO2 ( 5 0nm) /SiO2 /Si衬底上面制备SBT铁电薄膜。衬底温度为 5 5 0℃ ,沉积时间为1 5min ,膜厚 5 0 0nm。合成后的SBT铁电薄膜在氧气氛中 85 0℃下退火

硅基GaN外延层微结构的HREM研究

由于ＧａＮ薄膜在光电子学方面具有潜在的巨大应用前景，目前国际上对其进行了广泛的研究，但这些应用的实现有赖于生长出高质量的ＧａＮ单晶薄膜，以便有目的地掺杂ｎ－型和ｐ－型。迄今为止，ＧａＮ生长的极大部分工作为异质外延于蓝宝石（α－Ａｌ２Ｏ３）衬底上，而将...

利用波纹图样对GaN/α-Al_2O_3(0001)界面微结构研究

以GaN为代表的Ⅲ V族氮化物是制备蓝、绿光发光二极管、激光二极管及高温大功率器件的优选材料。然而 ,现有的衬底材料与GaN外延层之间存在的较大的晶格失配和热失配 ,因而造成外延层极高的位错密度 ( 1 0 8～ 1 0 10 cm-2 )。人们对GaN/α Al2 O3 界面处的微结构及其与生长机制关系的研究表现出极大的兴趣。我们借助于高分辨电镜技术 (HREM) ,利用HREM波纹图样及结构像 ,对LRH MOCVD方法生长的GaN/α Al2 O3 界面微结构进行研究 ,得到了一些有价值的结果。将GaN/α Al2 O3 ( 0 0 0 1 )样品绕〈1 1 2 0〉Al2 O3 转动一小角度 ,进行高分辨电镜 (HREM)观察 ,发现在界面缓冲层的HREM像中存在许多“拉链”状波纹图样 ,它们的周期约为 1 .6nm ,波纹区宽度从 1nm到 2 5nm变化 ,根据这些波纹可测得界面层GaN的晶格弛豫度δ =- 1 5 .1 % ,其残余应变为εr=- 0 .4%。而这种“拉链”状的波纹图样实际上反映了界面缓冲层是由许多不同倾角和残余应变的GaN晶粒组成 ,这些晶粒一部分是低温外延生长而成 ,一部分是在低温生长时的非晶态经高温退火晶化而得。但高温退火所得晶粒不是外延生长 ,其晶化质量较差 ,它们对应于较大角度偏离、弯曲和衬度较为模糊的波纹图样。HREM像分析表明 。

CdSe/HgSe/CdSe量子点量子阱(QDQW)核壳微结构的HREM研究

随着半导体材料尺寸减至纳米量级 ,材料的电子结构经历从体材料的连续能带到类分子的准分裂能级的变化 ,其光学、电学及结构性质也发生了异于体材料的变化。我们应用胶体化学合成方法 ,制备出具有核壳结构的CdSe/HgSe/CdSe量子点量子阱 (QDQW )纳米晶 ,由于QDQW中载流子的量子限制效应 ,其光致发光谱 (PL)出现明显的蓝移现象 ,谱峰也有明显增强。应用高分辨电子显微技术 ,对CdSe/HgSe/CdSe的QDQW纳米晶和微结构进行研究。高分辨电子显微镜 (HREM)像表明 ,作为QDQW的核心 ,CdSe纳米晶结构与体材料相同 ,是纤锌矿结构 :d10 1=0 .32 9nm ,d0 0 2 =0 .35 1nm ,选区电子衍射谱的结果与与之对应 ;CdSe核外边所包裹的一层 2nm左右的HgSe壳层 ,其结构是六方结构 :d0 0 3 =0 .32 3nm ,d10 1=0 .35 2nm ,而HgSe体材料是闪锌矿结构 ,这是由于在纳米晶异质外延条件下 ,壳结构的生长受核结构的制约。基此 ,我们分析了DQDW中载流子的量子限制效应与PL谱中蓝移现象之间的关系。对于CdSe/HgSe/CdSeDQDW的核壳界面结构及缺陷分布 ,我们正作进一步的分析研究。

Al_5Fe_2合金熔体中程有序结构的研究

采用紧束缚原子间作用势 ,利用分子动力学模拟 (MD)的方法研究了Al5Fe2 合金熔体的微观结构 ,发现在结构因子的小角部分 (Q =15 7nm-1)出现了一个明显的预峰 (FSDP) ,并得到X射线衍射实验的进一步印证 .在实验测得的合金衍射图样中 ,液态衍射曲线与固态衍射曲线间存在着很好的对应关系 ,它们在小角部分都存在峰位 ,这表明Al5Fe2 合金熔体与其固态在结构上存在着很大的相似性 .通过对化学短程序参数α及Bhatis Thornton(BT)结构因子的分析计算 ,发现熔体中存在较强的化学序 ,并认为正是这种化学序导致了中程有序结构 (MRO)的产生 .Faber Ziman (FZ)偏结构因子的SFe Fe(Q)和SAl Fe(Q)在Q =15 7nm-1处分别存在最大值与最小值 ,也是熔体中存在着超结构的表征 .同时 ,我们还给出了体系的配位数及代表中程有序的原子团簇的结构模型 .

液态Al_(80)Fe_(20)合金的中程有序结构

利用分子动力学模拟(MD)与X射线衍射实验相结合的方法研究了Al80Fe20合金熔体的微观结构,发现在结构因子的小角部分(Q=17.5nm-1)出现了一个明显的预峰(FSDP),且模拟值与实验值吻合得很好,这被认为是熔体中存在中程有序(MRO)的标志.通过对化学短程序参数(CSRO)α及Bhatis-Thornton(BT)结构因子的分析计算,发现熔体中存在较强的化学序,并认为正是这种化学序导致了中程有序结构的产生.Faber-Ziman(FZ)偏结构因子的SFe-Fe(Q)和SAl-Fe(Q)在Q=17.5nm-1处分别存在最大值与最小值,也是熔体中存在着超结构的表征.给出了体系的配位数及代表中程有序的原子团簇的结构模型.

SiO_2/Ge:SiO_2/SiO_2夹层结构红外光发射的起源

我们借助傅立叶变换红外光谱（ＦＴ－ＩＲ）以及光致激发谱（ＰＬＥ），研究了 ＳｉＯ_２／Ｇｅ：ＳｉＯ_２／ＳｉＯ_２夹层结构红外光发射的起源。谱分析表明，该红外光发射并非起源于纳米锗、硅的量子限制效应以及锗、硅的中性氧空位，而与锗的氧化物紧密相关。ＰＬＥ的结果证实它们来源于ＧｅＯ色心ＴⅡ’→Ｓ０的光学跃迁，给出的ＧｅＯ电子态模型描述了载流子激发和复合的过程。

p沟道锗/硅异质纳米结构MOSFET存储器及其逻辑阵列

采用巴丁 (Bardeen)传输哈密顿方法 ,数值计算了 p沟道锗 /硅异质纳米结构存储器的时间特性 .由于台阶状隧穿势垒和较高价带带边的作用 ,这种新型的存储器单元可以同时实现器件的快速编程和长久存储 ,具有优异的存储特性 .以 2× 2逻辑阵列为例说明了这类存储器单元组成逻辑电路的设计原理 .研究结果表明 :这种器件可以作为在室温下工作的性能优异的非易失性存储器单元 ,有望在将来的超大规模集成电路中获得应用 .

Cu-Ni合金结构的分子动力学模拟

采用EAM作用势对Cu Ni合金的结构特性进行了MD模拟研究 .通过FZ结构因子可发现 ,Cu含量的变化对结构因子的波动影响很小 ,键取向序参数和键对也表现出相似的变化规律 ,这表明液态Cu Ni合金对成份变化不敏感 ,体系中的化学序较弱 .将Cu70 Ni3 0 合金熔体的FZ结构因子与Waseda的实验结果进行对比 ,发现二者吻合得较好 ,表明EAM势可以很好地描绘Cu Ni合金的结构特性 .在快速冷却过程中 ,除了Cu2 0 Ni80 合金外 ,其他合金成份的双体分布函数的第二峰都发生了劈裂 ,标志着体系最终形成了非晶结构 ,而Cu2 0 Ni80 合金的双体分布函数却表现出晶体峰的特征 .通过对键取向序参数、键型指数以及铜镍原子的有效扩散系数的分析表明 ,在快速冷却过程中 ,Cu2 0 Ni80

Cu_3Au合金熔体的中程有序结构

采用紧束缚(Tight-binding,简称TB)原子间相互作用势,利用分子动力学模拟(MolecularDynamics,简称MD)的方法研究了Cu3Au合金熔体的微观结构,发现Cu3Au合金体系在高于熔点以上的400K～500K的温度范围内,结构因子上存在预峰,且在此范围内,随着温度的升高,预峰的强度逐渐降低。当温度超过1764K时,预峰开始消失。通过Lorentzian近似和Scherrer公式,可得预峰所对应的原子团簇尺寸位于1.35nm～1.85nm之间,属于中程有序结构范畴。Bhatia-Thornton(BT)偏结构因子表明,预峰的起源应归咎于体系中存在的化学序与拓扑序。BT形式的双体分布函数也证实,体系中存在着较强的化学序,且团簇中原子间的配位倾向于同类原子的配位。

金属-铁电体-GaN结构研究

以铁电体 Pb(Zr0 .53Ti0 .4 7) O3取代传统绝缘栅氧化物制备了 Ga N基金属 -绝缘层 -半导体 (MIS)结构 .由于铁电体具有较强的极化电场和高介电常数 ,Ga N基金属 -铁电体 -半导体 (MFS)结构的电容 -电压特性与其他 Ga N基MIS结构相比较得到了显著的提高 .Ga N基 MFS结构中 Ga N激活层达到反型时的偏压小于 5 V ,这和硅基电子器件和集成电路的工作电压一致 ,而且结果表明 Ga N层的载流子浓度比其背景载流子浓度减小了一个数量级 .因此 ,Ga N基 MFS结构对于 Ga

团簇物理的新进展(Ⅱ)——关于原子团簇和原子核的相似点和不同点

本文重点讨论金属原子团簇和原子核两费米子体系之间相似之处，如饱和性、壳结构、集体振荡、Ｊａｈｎ－Ｔｅｌｅｒ效应，裂变和聚合反应等，以及由于两者凝聚力的本质差别所造成的不同点。

蛋白质表示简化的物理研究

文中概要地描述了“蛋白质折叠”的问题及其统计研究方法 ,并针对根据氨基酸之间相互作用特性进行的氨基酸和蛋白质简化研究进行了较为细致的论述和讨论 ;并指出通过这样的分析 ,我们不仅可以对蛋白质具体的简化字母表示有一定的了解 ,而且对于我们进一步了解蛋白质序列 结构关系有很大的帮助。

氧化物纳米颗粒结构涨落的HREM研究

纳米尺度的材料具有许多异于块体材料的物理和化学特性 ,显示出其在诸如器件技术、催化、照相、涂层和药剂学等领域的广阔应用前景 ,因而引起了广泛的研究兴趣。高分辨电子显微镜 (HREM)的原子分辨本领 ,使得对纳米材料微结构进行直接研究成为可能。研究人员曾较细致地探讨了金、银等具有面心立方 (fcc)点阵的纳米材料的结构不稳定性、原子迁移和跳跃、多重孪晶及其它一些结构缺陷和变化等。但对氧化物材料的结构不稳定性等的研究较少。由于在电子束诱导下的结构变化可能与纳米颗粒在热退火处理过程中发生的结构变化有一定的内在联系和相似性 ,而结构不稳定性可能对纳米颗粒的性能产生明显的影响 ,因此有必要对纳米材料 (特别是一些具有重要应用价值的纳米材料 )的结构变化进行深入研究。本文对二氧化钛纳米颗粒结构涨落进行了系统研究。HREM结果表明 ,尺寸为几百纳米的颗粒结构涨落不明显 ,即一般在很长一段时间内都保持同一种结构 ,而数纳米的颗粒的结构涨落却非常明显 ,即其结构在单晶、单孪晶、多重孪晶及无序态等几种形态之间无规地转变。此外 ,本文也对结构涨落过程中晶面取向的记忆现象及结构涨落对催化及电学等特性的影响作了分析。

纳米结构组装体系的制备和应用

纳米结构的自组装体系的出现,标志着纳米材料科学研究进入了一个新的阶段。将纳米结构单元组装成二维(2D)或三维(3D)的纳米颗粒的有序阵列,对纳米器件的构筑具有重要的意义。利用自组装技术,合成具有有序结构的纳米颗粒阵列结构或复合结构是科学家们研究的热点。本文介绍了自组装的方法,综述了自组装技术在纳米技术发展中的应用以及研究现状。

超导量子比特的物理实现

量子信息和量子计算有可能给人类带来新的革命性发展.超导量子比特作为实现量子计算的方案之一,以其低耗散,大设计加工自由度,易规模化等优点而备受注目.文中对超导量子比特的基本原理及发展前景作了简要综述,并介绍了作者的研究进展.