同步辐射X射线反射技术及其在测量δ掺杂晶体中原子表层深度分布的应用

X射线低角反射实验技术是测定固体材料表层中杂质原子深度分布的有效手段.利用同步辐射X射线反射技术和近年来发展的由反射实验数据逆向求解原子深度分布的分层逼近法,研究了不同温度下分子束外延生长的δ掺杂(Sb)Si晶体样品,成功地测量了样品中几个纳米范围内的Sb原子深度分布.所得结果表明,300℃以下是用分子束外延方法在Si晶体中生长Sb原子δ掺杂结构的合适温度.

同步辐射X射线反射技术及其在测量δ掺杂晶体中原子表层深度分布的应用

X射线低角反射实验技术是测定固体材料表层中杂质原子深度分布的有效手段。利用同步辐射X射线反射技术和近年来发展的由反射实验数据逆向求解原子深度分布的分层逼近法，研究了不同温度下分子束外延生长的δ掺杂（Sb)Si晶体样品，成功地测量了样品中几个纳米范围内的Sb原子深度分布，所得结果表明，300℃以下是用分子束外延方法在Si晶体中生长Sb原子δ掺杂结构的合适温度。

同步辐射反射法测定液体结构方法研究

用北京同步辐射装置4W1C光束线Huber五圆测角仪反射法测定液体结构的实验方法。以Na2SO4溶液的散射实验为例,简单介绍了样品池构造、散射几何布局、样品准直、扫描条件和扫描方式;详尽叙述了实验散射强度数据的校正方法,如样品池窗口净吸收、空气散射、偏振校正、吸收校正和几何校正等;演示了溶液结构函数和径向分布函数的计算方法,包括Compton散射强度和乱真峰的扣除技巧。研究表明,用同步辐射反射法获得了高质量的X射线散射数据。

调制掺杂Al_xGa_(1-x)N/GaN异质结构的微应变

用MOCVD方法在 (0 0 0 1)取向的蓝宝石 (α -Al2 O3)衬底上生长了不同势垒层厚度的Al0 .2 2Ga0 .78N/GaN异质结构 ,利用高分辨X射线衍射 (HRXRD)测量了其对称反射 (0 0 0 2 )和非对称反射 (10 14 )的倒易空间图 (RSM )。分析结果表明 ,势垒层内部微结构与应变状态和下层i -GaN的微结构与应变状态互相关联 ,当厚度大于 75 0 时 ,势垒层开始发生应变弛豫 ,临界厚度大于5 0 0 。势垒层具有一种“非常规”应变弛豫状态 ,这种状态的来源可能与n -AlGaN的内部缺陷以及i-GaN/α -Al2

GaN基激光器多量子阱垒材料的研究

在(0001)蓝宝石衬底上分别用金属有机化学气相沉积技术外延生长了InGaN/GaN,InGaN/In-GaN,InGaN/AlInGaN多量子阱激光器结构,并分别制作了脊形波导GaN基激光器。同步辐射X射线衍射,电注入受激发射光谱测试及光功率-电流(L-I)测试证明,相对于GaN垒材料,InGaN垒材料,AlInGaN四元合金垒材料更能改善多量子阱的晶体质量,提高量子阱的量子效率及降低激光器阈值电流。相关的机制为:组分调节合适的四元合金垒层中Al的掺入使得量子阱势垒高度增加,阱区收集载流子的能力增强;In的掺入能更多地补偿应力,减少了由于缺陷和位错所产生的非辐射复合中心密度;In的掺入还减小了量子阱中应力引致的压电场,电子空穴波函数空间交叠得以加强,使得辐射复合增加。

Ge/Si(001)量子点组分的掠入射X射线反常衍射测量

利用掠入射X射线反常散射/衍射实验技术对Si(001)上生长的单层和双层Ge量子点的组分分布进行了直接测量;;结果显示;;在Si间隔层厚度为90nm时得到的双层Ge量子点与单层Ge量子点的组分及其分布特征是几乎相同的。

GaAs/AlAs/GaAs氧化前后的微结构表征

研究了GaAs/AlAs/GaAs三层膜氧化前后成分和微结构的变化。对GaAs/AlAs/GaAs利用横向氧化的方式得到了GaAs/Al2 O3/GaAs薄膜 ,利用X射线小角反射和高角衍射技术进行了微结构表征。结果表明 ,氧化前GaAs/AlAs/GaAs结构中 ,AlAs层与表面GaAs之间存在着一层110 的均匀过渡层。AlAs层分成厚度为 4 0 和 10 5 0 的两层 ,而 4 0 厚的AlAs层的平均原子密度比 10 5 0 厚的减小。利用横向氧化的方式使得AlAs完全氧化为Al2 O3,而且与氧化前相比 ,其过渡层的厚度与粗糙度均减小。

横向外延GaN结晶质量的同步辐射研究

采用同步辐射X光衍射技术研究了α -Al2 O3(0 0 0 1)衬底上横向外延GaN的结构特征。发现横向生长区的GaN(0 0 0 1)晶面与窗口区的GaN(0 0 0 1)晶面在垂直掩模方向上存在取向差。ω/2θ联动扫描发现横向生长区的GaN的衍射峰半高宽约为窗口区GaN的一半 ,这表明横向外延生长技术在降低GaN穿透位错密度的同时 。

不同甩速制备的Fe_(77)Ga_(23)甩带合金的磁致伸缩性能和显微组织(英文)

采用7、12.5和25 m/s的甩速制备Fe77Ga23甩带合金(分别命名为样品S7,S12.5和S25)。高分辨X射线衍射谱表明:样品的主体相均为A2相,在样品S12.5和S25中观测到了修正DO3相,同时发现样品S25具有较强的(100)织构。Ga的K边扩展边X射线吸收精细结构谱表明:随着甩速的增大,Ga的次近邻Ga原子个数减少并伴随着次近邻Ga—Ga键长收缩。在所有样品中均未发现Ga原子团簇。研究表明:样品S7中短程有序的富Ga相和大的局域应变对样品S7的磁致伸缩性能并无明显影响,(100)织构和修正DO3相共同促进了Fe77Ga23甩带合金的磁致伸缩性能。

AlGaN/GaN异质结构的X射线衍射研究

在(0001)取向的蓝宝石(α-Al2O3)基片上用金属有机物化学气相沉积(MOCVD)方法生长了势垒层厚度为1000?的Al0.22Ga0.78N/GaN异质结构;;利用高分辨X射线衍射(HRXRD)技术测量了样品的对称反射(0002)和非对称反射(1014)的倒易空间Mapping(RSM)。结果表明;;样品势垒层的内部微结构与应变状态和下层i-GaN的微结构与应变状态互相关联。样品势垒层的微应变已经发生弛豫;;而且具有一种“非常规”应变弛豫状态;;这种弛豫状态的来源可能与n-AlGaN的内部缺陷以及i-GaN/α-Al2O3界面应变弛豫状态有关。掠入射X射线衍射研究表明样品内部的应变是不均匀的;;由表层的横向压应变状态过渡到下层的张应变状态;;与根据倒易空间Mapping分析得到的结果一致。

La_(0.7)Ca_(0.3)MnO_3簿膜的掠入射X射线衍射研究

利用90°离轴射频磁控溅射方法将La_(0.7)Ca_(0.3)MnO_3(LCMO)沉积于(001)取向的SrTiO_3(STO)、MgO和α-Al_2O_3(ALO)单晶基片上,薄膜厚度均为500A。通过掠入射X射线衍射技术测量了LCMO薄膜的横向晶格常数(即面内晶格常数),结合常规X射线衍射研究了LCMO薄膜的晶格应变及其弛豫情况。结果表明,LCMO薄膜在MgO和ALO基片上的应变弛豫临界厚度很小,这可能与薄膜—基片之间高的晶格失配率有关。LCMO薄膜的应变弛豫与四方畸变的弛豫可能具有不同的机制。利用掠入射X射线衍射对LCMO薄膜面内生长取向的研究给出了与利用电子显微技术研究相同的结果。

低温MOCVD法沉积的GaN/GaAs(001)薄膜中的孪晶现象(英文)

采用同步辐射XRD极图法对低温MOCVD生长的GaN缓冲层薄膜进行了研究.极图研究表明,低温GaN 薄膜中除有正常结晶外还存在一次孪晶和二次孪晶.在χ固定为55°时的{111}φ扫描中发现了异常的Bragg衍射峰,表明GaN/GaAs(001)低温生长中孪晶现象非常明显.GaAs(001)表面上出现的{111}小面极性会在生长初期影响孪晶成核,实验结果表明孪晶更易在{111}B面即N面上成核.

BaTiO_3/SrTiO_3超晶格界面结构与光电性能关系研究

最近的研究结果表明 ,由L MBE生长的铁电BaTiO3 /SrTiO3 超晶格的二次谐波产生系数(d3 3 可达 1 5 6 .5pm/V)比体材料BaTiO3 高出一个数量级。为了探讨该材料超常的光电性能与微结构的关系 ,我们对其界面结构进行了详细研究。样品的名义结构为 :BaTiO3 (n) /{SrTiO3 (n) /BaTiO3 (n) }m/SrTiO3 ( 0 0 1 ) ,其中n为晶胞数 ,m为周期数。由于样品相当薄 (单层厚度仅为 2～ 1 6nm) ,而且界面失配大 ,使应变和晶格常数的测定比较困难 ,为此我们采用了X射线掠入射反射率和漫散射等多种实验方法。X射线掠入射反射率和漫散射的理论模拟结果表明 ,样品的表面、界面粗糙度为σ =0 .1nm至 0 .2nm ,Ispec/Idiffuse≈ 1 0 3 ,Bragg衍射除了多级卫星峰外还出现了干涉条纹 ,表明超晶格样品具有原子级平滑的表面和界面。在分析 ( 0 0 2 )、( 30 3)、( 0 33)和 ( 1 0 3)对称和非对称衍射及相应的倒易空间图的基础上 ,确定了样品的水平和垂直晶格常数。第一次采用掠入射衍射(GID)技术 ,直接测定了BaTiO3 /SrTiO3 超晶格的界面应变的水平弛豫。结构分析结果显示 :随周期厚度的变化 ,超晶格水平应变量与二次谐波产生系数的变化具有对应关系。即随周期厚度减小 ,界面水平弛豫减小 ,晶格内应力增大 ,从而使得自发极化增大 ,并?

锗硅量子点掠入射小角X射线散射研究

采用同步辐射X射线对MBE制备的锗硅量子点试样进行了掠入射小角X射线散射(GISAXS,grazing incidence small angle X-ray scattering)研究。根据AFM测量得到的量子点尺寸、形状和间距等参数,采用DWBA理论以及合适的分布函数,利用IsGISAXS程序对一维和二维GISAXS测量结果进行了模拟,模拟结果与实验数据符合很好,表明GISAXS是一种探测锗硅量子点尺寸、形状和分布等结构信息有效的方法。

非线性光学铌酸钾锂晶体中组份离子的分布

研究了用电阻加热引上法生长的铌酸钾锂晶体中组份离子的分布及其对晶体的折射率和倍频性能的影响。

X射线驻波方法研究半导体超薄异质外延层

利用双晶单色器和精密二圆衍射仪，在北京同步辐射装置建立了同步辐射X射线驻波实验技术，并用这一实验技术结合X射线衍射方法，研究了Si晶体中外延生长的起薄Ge原于层的微结构。实验结果表明，由于Ge原予的偏析，在Si晶体样品中形成了共格生长的GexSi1-x合金层，浓度平均值为x≈0.13；650℃退大会使Ge原予向表面扩散，Si晶体中的合金层消失，在晶体表面形成接近纯Ge的单原于层。

Si缓冲层生长温度对SiGe外延层结构的影响

用X射线摇摆曲线和掠入射衍射、透射电镜、原子力显微镜等实验技术研究了MBE方法生长的Si缓冲层生长温度对SiGe／Si异质结结构的影响。结果表明，所研究的SiGe外延层晶格发生完全弛豫，但表面粗糙度和界面失配位错随Si缓冲层的生长温度而变化，最佳生长温度为450℃；缓冲层晶格应变是达到高质量SiGe外延层的主要原因。

Ge薄层异质结构的同步辐射X射线反射法研究

用X射线反射方法研究了分子束外延技术生长的Si中Ge薄层异质结构的Ge原子分布特性．根据X射线反射理论及Parratt数值计算方法对实验反射曲线的模拟，得到不同厚度的Ge薄层异质结构样品中Ge原子的深度分布为非对称指数形式：在靠近样品表面一侧的衰减长度为8埃，而在靠近样品衬底一侧的衰减长度为3埃，且分布形式与Ge原子层的厚度无关。讨论了不同结构参数(Ge原子薄层的深度、Ce原子分布范围、样品表面粗糙度、样品表面氧化层厚度等)对样品低角反射曲线的影响．