直流电场作用下Au吸附Si(111)表面Ag薄膜的电迁移和相变

目的研究直流电场作用下不同覆盖度Au吸附Si(111)表面上Ag薄膜的电迁移扩散和相变行为,探索外电场控制制备纳米结构的新途径.方法在超高真空条件下制备了具有不同表面结构的Au吸附Si(111)表面,并在其上沉积几个单原子层厚的Ag薄膜,利用扫描电镜和反射高能电子衍射原位动态分析了Ag在外电场下的电迁移和相变过程.结果在清洁的和Au吸附的Si(111)表面Ag均向负极方向迁移,但迁移速率和扩展能力有显著差异,Au覆盖度及相应的表面吸附结构类型是电迁移的控制因素;在(5×2+α-3^(1/2)×3^(1/2))混合结构表面上迁移扩散达到峰值,而由3^(1/2)×3^(1/2)-(Ag+Au)向(21)^(1/2)×(21)^(1/2)-(Ag+Au)的相转变在Ag薄膜的电迁移过程中起决定作用.结论半导体表面金属薄膜的电迁移具有结构敏感性,覆盖度低于单原子层的Au可作为调控Ag薄膜电迁移动力学的有效手段.

利用STM研究Ag粒子在Si(111)7×7重构表面的生长

利用超高真空扫描隧道显微镜 (UHVSTM)研究了室温条件下沉积在Si(111) 7× 7重构表面不同覆盖度的Ag粒子。实验结果表明 ,低覆盖度时的Ag粒子主要有A、B两种类型 ,其中A型Ag粒子呈环状结构 ,最小的A型Ag粒子由 3个Ag原子组成 ;而B型Ag粒子则是由两层Ag原子构成。高覆盖度时Ag粒子的生长过程为层岛混合生长 (Stranski Krastanov)模式。本文还研究了不同蒸发速率对Ag原子成核的影响 ,发现在高蒸发速率条件下Ag原子在Si(111) 7× 7重构表面更容易成核。

Mg、Si含量对Al-Cu-Mg-Ag-Si合金析出相的影响

研究了Mg、Si元素含量对Al-Cu-Mg-Ag-Si合金实际析出相种类及性能的影响。结果表明,Al-Cu-Mg-Ag-Si合金中高Mg含Si合金析出了大量S相和粗大的第二相;低Mg低Si合金中析出了常见的θ相和Ω相;低Mg含Si合金中出现了6系铝合金中常见的σ相和β″相等多种析出相,且具有非常细小弥散的θ相,为合金提供了良好的强化效果。Si和Mg的存在均极大地改变了合金的析出序列,无法通过增加Mg含量抵消Si的作用。Si的加入显著抑制了Ω相的析出,而大幅增加Mg含量则会促进S相的析出。

Scanning Tunnelling Microscope Tip-Induced Reconstruction on Si(111)√3×√3 R30°-Ag Surface

The reconstruction process of the Si(111)√3 ×√3 R30°-Ag surface is studied by using a scanning tunnelling microscope at 78K.By applying a strong interaction between the tip and the surface,a tip-induced reconstruction corresponding to the mergence of two Si(111)√3 ×√3 R30°-Ag domains is observed.Based on the inequivalent trimers(IET)model,this reconstruction process is attributed to a transition between the clockwise and counterclockwise IET domains.With this transition,the honeycomb-chained-trimer Si(111)√3 ×√3 R30°-Ag anti-phase boundary disappears and changes to the IET structure.

微量Si和Ag对低Cu/Mg比Al-Cu-Mg合金时效行为及微观组织结构演化的影响

采用计算机模拟与透射电镜相结合研究微量Si和Ag对低Cu/Mg比Al-Cu-Mg合金时效行为和微观组织结构演变的影响。结果表明:微量Si和Ag的添加改变了该合金的时效析出过程,显著增强了合金的时效硬化效应。微量Si的存在导致了合金时效早期Mg原子团簇、Cu-Mg原子团簇弥散化,而微量Ag的添加导致形成大量Mg-Ag原子团簇。微量Si和Ag极大地改变了合金时效早期的原子团簇化过程从而导致了时效过程中微观组织结构的不同演化过程。

Ag 在 Si 表面吸附的第一性原理研究

采用基于密度泛函理论的第一性原理平面波赝势方法计算优化了Ag原子在硅惯习面Si(111)和Si(220)晶面的最佳吸附位置,并计算了Ag/Si(111)和Ag/Si(220)体系的表面吸附能和表面态电子结构.研究表明:Si基表面Ag原子的最稳定吸附居于Si(220)晶面的穴位,此时的吸附能最低,其值为5.256 9 eV,属于强化学吸附;同时由于在Ag/Si(220)体系中,Ag-4d轨道和表面态Si-3s、3p轨道电子的强相互作用,以及Ag-4p轨道的电子云强偏向于Si-3s、3p轨道使得体系的能隙宽度变窄,导电性急剧增大.

表面台阶对超高真空下Si(111)基片表面银原子吸附与重构的影响

利用真空蒸发技术制备出了良好的Si(111)-3×3-Ag和Si(111)-3×1-Ag重构表面。通过低能电子衍射法和光学表面二次谐波法研究了两种类型切割角的单晶硅基片在超高真空银蒸镀过程中表面结构随衬底温度和蒸镀量的变化情况。vicinal样品产生的弱SinPout信号表明表面台阶的存在对Si(111)-3×3-Ag表面的成核生长过程有显著影响。低能电子衍射图片显示,500℃以上的高温下两种基片表面所形成的Si(111)-3×1-Ag重构分别为类单畴和三畴结构。类单畴和三畴结构Si(111)-3×1-Ag的光学表面二次谐波SinSout信号的一致性可能揭示了Si(111)-3×1-Ag结构中孪畴结构的存在。

Si(111)衬底上GaN的MOCVD生长

利用LP-MOCVD在S i(111)衬底上,以高温A lN为缓冲层,分别用低温GaN(LT-GaN)和偏离化学计量比富Ga高温GaN(HT-GaN)为过渡层外延生长六方相GaN薄膜。采用高分辨率双晶X射线衍射(DCXRD),扫描电子显微镜(SEM),原子力显微镜(AFM)和室温光致荧光光谱(RT-PL)进行分析。结果表明,有偏离化学计量比富Ga HT-GaN为过渡层生长的GaN薄膜质量和光致荧光特性均明显优于以LT-GaN为过渡层生长的GaN薄膜,得到GaN(0002)和(10ī2)的DCXRD峰,其半峰全宽(FWHM)分别为698 s和842 s,室温下的光致荧光光谱在361 nm处有一个很强的发光峰,其半峰全宽为44.3 m eV。

Ag／Si-NPA基底上共吸附R6G和CV的表面增强拉曼散射

以硅纳米孔柱阵列(Si-NPA)为基底,采用浸渍沉积技术制备了具有较高表面增强拉曼散射(SERS)活性的Ag/Si-NPA衬底,并采用扫描电子显微镜和透射电子显微镜对其表面形貌和结构进行了表征.在此基础上,选择罗丹明6G(R6G)和结晶紫(CV)2种生物染料分子并采用不同的混合吸附程序对其共吸附状态下的SERS光谱进行了探测.结果表明,当2种分子的溶液浓度均为10-7 mol/L时,无论采用何种浸渍吸附程序,其SERS谱中CV的特征拉曼峰都被R6G完全掩盖.对溶液采用错级配置(R6G和CV的浓度分别为10-9和10-7 mol/L)后,所测SERS谱上获得了分别对应于R6G和CV的分离良好、相对强度匹配、分辨率高的2个SERS特征峰组,从而有利于简化现实混合探测过程中对SERS特征峰的指认和判断.

SiO_2/Si(111)表面Ge量子点的生长研究

Si衬底用化学方法清洗后,表面大约残余1.0 nm厚SiO2薄膜。利用原子力显微镜(AFM)和反射高能电子衍射(RHEED)来研究温度和Ge蒸发厚度对在SiO2薄膜表面生长的Ge量子点的影响。实验结果表明,当衬底温度超过500℃时,SiO2开始与Ge原子发生化学反应,并形成与Si(111)表面直接外延的Ge量子点。在650℃时,只有Ge的厚度达到0.5nm时,Ge量子点才开始形成。

Si(111)衬底上多层石墨烯薄膜的外延生长

利用固源分子束外延(SSMBE)技术,在Si(111)衬底上沉积碳原子外延生长石墨烯薄膜,通过反射式高能电子衍射(RHEED)、红外吸收谱(FTIR)、拉曼光谱(RAMAN)和X射线吸收精细结构谱(NEXAFS)等手段对不同衬底温度(400、600、700、800℃)生长的薄膜进行结构表征.RAMAN和NEXAFS结果表明:在800℃下制备的薄膜具有石墨烯的特征,而400、600和700℃生长的样品为非晶或多晶碳薄膜.RHEED和FTIR结果表明,沉积温度在600℃以下时C原子和衬底Si原子没有成键,而衬底温度提升到700℃以上,沉积的C原子会先和衬底Si原子反应形成SiC缓冲层,且在800℃沉积时缓冲层质量较好.因此在Si衬底上制备石墨烯薄膜需要较高的衬底温度和高质量的SiC缓冲层.

Si(111)基片上Mg_2Si薄膜的脉冲激光沉积

采用脉冲激光沉积方法在Si(111)基片上制备了Mg2Si薄膜。研究了激光能量密度、退火气氛及压强、退火温度、退火时间等工艺条件对Mg2Si薄膜生长的影响。用X射线衍射仪分析了Mg2Si薄膜的物相,用原子力显微镜、高分辨场发射扫描电镜表征了薄膜的形貌。实验结果表明:在激光能量密度为2.36 J/cm2,Si(111)基片上室温、真空(真空度10-6Pa)条件下沉积,在Ar气压强为10 Pa,500℃,30 min条件下原位退火得到了纯相、结构均匀、表面平整、厚度约为900 nm的Mg2Si多晶薄膜。

C_(60)在Ag(111)表面的STM图像理论模拟

本文利用离散变分和局域密度泛函（ＤＶ－ＬＤＦ）方法，通过计算Ｃ６０／Ａｇ（１１１）的电荷密度分布图，即模拟出该体系的ＳＴＭ图像，并详细地研究了体系的电子结构。结果表明该体系中有２．３２ｅ自金属表面Ａｇ原子向Ｃ６０转移。外电场的极性对图像影响很大，在正偏压情形，ＬＵＭＯ电荷密度分布图为三个五边形围成而呈三叶状，反映的是体系中吸附分子的对称性，且隧道电流主要来自单键。而ＨＯＭＯ电荷密度分布图具有三重对称性。这与实验上观测的ＳＴＭ图像定性上一致。

Au-Ag-Si钎料合金的初步研究

针对目前熔点在450～500℃范围内的电子器件用钎料的空缺,通过分析Au-Ag-Si系三元相图,并根据其存在的共晶单变量线e1e2,制备了几种熔化温度在400～500℃的共晶钎料合金,并对其钎焊性和加工性能进行了初步的研究。DTA分析发现,合金的熔点在所选定的合金成分范围内随Ag含量的增加而升高。此钎料与Ni板浸润性较好;将钎料合金铸锭热轧后表明该合金作为可加工的实用钎料是合适的。同时,初步探讨了Cu元素对于Au-Ag-Si系合金的熔化特性和塑性变形能力的影响,结果表明Cu对于改善合金的加工性能和缩小固液相间距具有重要的意义。

Au-Ag-Si系钎料合金与Ni的润湿性

通过分析相图,采用中频感应真空熔炼制成液相点温度在450～500℃之间Au-10．22Ag-3．25Si, Au-14．02Ag-3．28Si和Au-18．47Ag-3．27Si 3种不同成分的Au-Ag-Si系钎料合金。分别在其液相点以上20,40和60℃及流动氢气保护下进行钎料在Ni板上的铺展试验,通过分析铺展面积及润湿角,研究其与Ni的润湿性;采用背散射电子相观察钎料与Ni润湿后的界面组织。研究结果表明:Au-Ag-Si系钎料合金与Ni润湿性良好,随着钎焊温度的增加,铺展面积增加,浸润角减小;钎料合金与Ni润湿后,出现润湿环现象;润湿环主要由Au元素组成;钎料与Ni润湿后,在界面处形成Ni3Si金属间化合物,Ni3Si的形成在一定程度上可提高钎料焊接强度。

Ag-Cu-Si三元合金体系液相线

采用ＤＴＡ法测定了富Ａｇ－Ｃｕ区的Ａｇ－Ｃｕ－Ｓｉ三元合金系的液相面．Ａｇ－Ｃｕ－Ｓｉ三元系被Ａｇ－Ｃｕ０．７６Ｓｉ０．２４截面分为Ａｇ－Ｃｕ－Ｃｕ０．７６Ｓｉ０．２４及Ａｇ－Ｃｕ０．７６Ｓｉ０．２４－Ｓｉ两个伪三元系，它们各有一个三元低共熔点分别为７４０和７０５℃，相应组成（原子分数）分别为１２．５％Ａｇ＋７１．７％Ｃｕ＋１５．８％Ｓｉ和３０％Ａｇ＋４４．７％Ｃｕ＋２５．３％Ｓｉ．

Au-Ag-Si钎料薄带加工工艺的研究

根据Au-Ag-Si系三元相图制定了熔化温度在450～500℃的共晶钎料合金,针对该共晶合金的难加工性,对其加工工艺进行了研究。结果表明:采用二次熔炼铜模浇铸的铸锭方式可以获得均匀、细小的共晶组织;组织组成为α初晶+(α+β)共晶的亚共晶合金比α+β的共晶合金更有利于加工;采用先包覆Al热轧再进行冷轧结合中间退火的工艺可以制得厚度为0.1mm表面质量较好的钎料薄带。

隧道电子和局域场对固液界面纳米区域反应的影响——控电位下的Si(111)表面的STM诱导纳米刻蚀

隧道电子和局域场对固液界面纳米区域反应的影响①——控电位下的Ｓｉ（１１１）表面的ＳＴＭ诱导纳米刻蚀谢兆雄＊蔡雄伟施财辉毛秉伟田昭武（厦门大学固体表面物理化学国家重点实验室物理化学研究所化学系厦门３６１００５）扫描隧道显微技术（ＳＴＭ）目前已成为纳米加...

Si(111)面电子结构、表面能和功函数的第一性原理研究(英文)

本文采用基于密度泛函理论(DFT)框架下的平面波超软赝势法研究了体相Si和Si(111)面。计算得到的体相Si的晶格常数、体积模量和结合能较好地与其它文献结果吻合。在表面结构中,由于Si-3p态的影响导致键长和电荷密度的改变。键长在第一二层,二三层和三四层之间由2.338(?)变为2.286(?),2.382(?),2.352(?),电荷密度由0.57946×10~3 electrons/nm^3变为0.60419×10~3,0.5143×10~3和0.55925×10~3electrons/nm^3。计算得到的Si(111)的表面能和功函数为Si的应用提供了理论依据。

时效对Cu-2.0Ni-0.5Si-0.15Ag合金组织和性能的影响

研究了时效温度和时效时间对不同冷变形条件下Cu-2.0Ni-0.5Si-0.15Ag合金组织和性能的影响。结果表明,Cu-2.0Ni-0.5Si-0.15Ag合金经900℃×1h固溶处理和不同预冷变形,在450℃和500℃时效处理,第二相呈弥散分布,能获得较高的显微硬度与导电率,析出相为Ni2Si相。当变形量为80%、时效温度达到500℃时,其显微硬度达到252HV0.1,导电率达到45%IACS;合金经40%变形、450℃×4h时效处理后,其抗拉强度达到680MPa。