晶格畸变检测仪研究碳化硅晶片中位错缺陷分布

利用晶格畸变检测仪研究了SiC晶片位错分布情况,通过对熔融KOH腐蚀后的SiC晶片进行全片或局部扫描,从而得到完整SiC晶片或局部区域的位错分布。与LEXT OLS40003D激光共聚焦显微镜扫描腐蚀图进行比较,晶格畸变检测仪扫描腐蚀图可以将晶片上位错腐蚀坑信息完全呈现出来,且根据腐蚀坑呈现的颜色及尺寸大小,可以分辨出三种不同类型的穿透型位错,其中黑点腐蚀坑对应螺位错,小尺寸白点腐蚀坑对应刃位错,大尺寸白点腐蚀坑对应混合型位错。采用晶格畸变测试仪研究了4英寸(101.6 mm)N型4H-SiC晶体不同生长时期的位错密度及分布情况,结果表明随着晶体生长,位错密度呈现逐渐降低的趋势,生长后期晶片的总位错密度降为生长前期晶片总位错密度的近1/3,有利于反馈位错缺陷在SiC晶体生长过程中的延伸和转化特性信息,以指导SiC晶体生长工艺改进。

氢气区熔硅单晶氢致缺陷的研究

本文应用X射线透射截面形貌技术研究了氢气区熔硅单晶中氢致缺陷与热处理温度的关系。根据早期氢致缺陷的X射线形貌图衍衬分析,指出氢沉淀周围晶格受到压缩性应变,并简单阐述了硅氢键断裂与氢致缺陷形成过程。

TiVTaZr高熵合金中点缺陷形成行为的第一性原理研究

本文采用第一性原理研究了TiVTaZr高熵合金的点缺陷性质。结果显示,空位形成能随着第一近邻环境中V原子数量的增加而增大,由于Zr原子具有较大的原子半径,富Zr环境中局部晶格畸变更严重,因此空位和间隙的形成能随着第一近邻环境中Zr原子数量的增加而降低。TiVTaZr合金平均空位与间隙形成能分别为(1.27±0.59)eV和(1.38±0.78)eV,均低于TiVTa合金((1.68±0.34)eV和(1.76±0.37)eV),表明在TiVTaZr合金中空位和间隙都更容易形成。此外,本文还发现在TiVTaZr合金中,间隙原子更容易以[111]取向的哑铃型间隙形式存在,其中,[111]取向的VV和TiV哑铃型间隙是TiVTaZr合金中最稳定的构型。TiVTaZr合金由于引入了Zr原子,使得合金具有更大的局部晶格畸变,这将导致更不规则的能量分布,致使空位和间隙的形成能降低,从而更容易形成。通过对电子结构研究,发现TiVTaZr合金较TiVTa合金具有更短的赝能隙,这可能会提高原子间结合强度,改善合金的力学性能。这些结果为bcc结构的高熵合金的缺陷演化以及组分设计提供了科学依据。

金刚石中单空位的分子动力学模拟

用分子动力学方法模拟了金刚石中单空位的最近邻原子和次近邻原子的弛豫过程 ,计算所用的碳原子间相互作用势为 Tersoff多体经验势 .结果表明 ,单空位的最近邻原子是向外弛豫的 ,平均弛豫幅度约为 2× 1 0 -2 nm,与 ab- inito方法和团簇理论得到的结果一致 ;次近邻原子在空位产生的瞬间是向内弛豫的 ,然后向内、外弛豫振荡 ,其弛豫的平均效果是向外的 ,平均弛豫幅度约为7× 1 0 -4 nm.空位的产生对最近邻原子的弛豫方向影响较大 ;空位产生后 ,最近邻原子被约束在偏离〈1 1 1〉方向约 0 .1 4°弛豫 .最近邻原子和次近邻原子间的平均键长缩短了约 4× 1 0 -3 nm.

Na掺杂Bi_2O_3-ZnO-Nb_2O_5基陶瓷的性能

采用固相反应法制备了(Bi2–xNax)(Zn1/3Nb2/3)O7陶瓷,研究了Na+替代Bi3+对Bi2(Zn1/3Nb2/3)2O7基陶瓷烧结性能、显微结构和介电性能的影响。替代后样品的烧结温度从960℃降至约880℃;当替代量x≤0.20时,相结构保持单一的单斜焦绿石相,随替代量进一步增加出现立方相;温度为–30～+130℃,替代后样品出现明显的介电弛豫现象,弛豫过程中的激活能约为0.40eV。用缺陷偶极子和晶格畸变对Na掺杂Bi2(Zn1/3Nb2/3)2O7基陶瓷的介电弛豫现象作出简要解释。

Ar^+能量及低能轰击对离子溅射铜钨薄膜结构的影响

研究了双离子束溅射制备铜钨薄膜时Ar+能量及低能辅助轰击对膜结构的影响。实验结果表明,以铜为衬底,铜靶Ar+能量在1～2keV、钨靶Ar+能量在3keV左右时,离子溅射铜钨薄膜是以钨的非晶态为骨架机械夹杂着铜晶粒的方式存在。铜晶粒度随铜靶Ar+能量增加略有增大。当Ar+能量高到临界值(约为1.5keV)时,少量铜转变成单晶态和熔进钨形成固溶体。受晶体缺陷及晶格畸变影响,铜衍射峰会发生微小偏移。

Li-Cu共替代对Bi_2(Zn_(1/3)Nb_(2/3))_2O_7陶瓷性能的影响

采用固相反应制备(Bi1.975Li0.025)(Zn2/3Nb4/3-xCux)O7陶瓷,研究了Li+替代Bi3+,Cu2+替代Nb5+对Bi2(Zn1/3Nb2/3)2O7陶瓷烧结特性、相结构及介电性能的影响。结构表明:Li-Cu共掺能显著降低BZN烧结温度,由1000℃降至880℃。当替代量x≤0.2(摩尔分数)时,相结构保持单一的单斜焦绿石相。介电损耗出现明显的介电弛豫现象,运用缺陷偶极子和晶格畸变解释这一现象,比较了不同的缺陷偶极子对介电弛豫的影响。

Fe^(3+)掺杂纳米TiO_2的制备与表征

以TiCl4为前驱体,以FeCl3为Fe3+源在纳米TiO2的制备过程中掺入不同比例的Fe3+,获得了掺铁量不同的一系列纳米TiO2样品。采用XRD、XRF、HR-TEM、STEM EDS-Mapping等方法对样品的物相、形貌和微结构等进行系统分析与表征。结果表明,在水解沉淀法制备锐钛矿型纳米TiO2的过程中可将Fe3+掺入到其晶格中;随着掺铁量的增加,TiO2晶体的晶格畸变显著增大,TiO2晶体的缺陷逐渐由点缺陷、线缺陷向面缺陷发展;随着掺铁量的增加,样品对紫外-可见光的吸收边带值先增大后减小,且在铁含量约为0.01%时吸收边带值达到最大。

Na-Ni掺杂对Bi_2(Zn_(1/3)Nb_(2/3))_2O_7陶瓷性能的影响

采用传统固相反应法制备Bi_2(Zn_(1/3)Nb_(2/3))_2O_7基陶瓷.研究Na^+、Ni^(2+)分别替代Bi^(3+)、Nb^(5+)对Bi_2(Zn_(1/3)Nb_(2/3))_2O_7陶瓷烧结特性和介电性能的影响.替代后样品的烧结温度从960℃降低到870℃左右.在-30℃～+130℃,陶瓷样品的温谱中出现明显的介电弛豫现象,弛豫峰所在温区较宽;当Ni^(2+)替代量增加到0.2时出现双弛豫峰.随着Ni^(2+)替代量增加,弛豫峰值温度向高温移动,弛豫激活能增加,两弛豫峰之间距增加.用缺陷偶极子和晶格畸变解释了Na-Ni掺杂Bi_2(Zn_(1/3)Nb_(2/3))_2O_7的介电弛豫现象.

Na-Ni掺杂Bi_2O_3-ZnO-Nb_2O_5基陶瓷的介电弛豫研究

采用传统固相反应法制备Bi2O3-ZnO-Nb2O5基陶瓷。研究Na+、Ni2+分别替代Bi3+、Nb5+对Bi2(Zn1/3Nb2/3)2O7陶瓷烧结特性和介电性能的影响。替代后样品的烧结温度从960℃降低到870℃左右。在-30^+130℃,陶瓷样品的温谱中出现明显的介电弛豫现象,弛豫峰所在温区较宽,当Ni2+替代量增加到0.2时出现双弛豫峰;随着Ni2+替代量的增加,弛豫峰值温度向低频移动,弛豫激活能增加,两弛豫峰的间距增加。用缺陷偶极子和晶格畸变对Na-Ni掺杂Bi2(Zn1/3Nb2/3)2O7的介电弛豫现象作出简要解释。

铁离子掺杂纳米二氧化钛的制备与表征

本文以TiCl4为前驱体,以FeCl3为原料,制备掺杂铁量不等纳米TiO2样品,并通过XRD、XRF、HR-TEM、STEMEDS-Mapping等方法对样品进行表征和分析。实验结果表明,随着掺铁量的增加,TiO2晶格畸变显著增大,晶体的缺陷逐渐由点缺陷、线缺陷向面缺陷发展,发现Fe3+掺杂量为0.01%时,样品对紫外-可见光吸收边带值最佳,纳米TiO2的光催化活性也达到最佳。

Na和Ti掺杂对Bi_2(Zn_(1/3)Nb_(2/3))_2O_7陶瓷性能的影响

采用传统固相反应法制备了Na-Ti掺杂Bi2(Zn1/3Nb2/3)2O7陶瓷。研究了Na+替代Bi3+,Ti4+替代Nb5+对Bi2(Zn1/3Nb2/3)2O7陶瓷烧结特性、显微结构和介电性能的影响。结果表明,掺入Na+和Ti4+后,Bi2(Zn1/3Nb2/3)2O7陶瓷的烧结温度从1000℃降到了860℃左右;在–30℃～+130℃的温度范围内,Na-Ti掺杂Bi2(Zn1/3Nb2/3)2O7陶瓷表现出明显的、激活能约为0.3eV的介电弛豫现象。这主要是由缺陷偶极子和晶格畸变在陶瓷中的出现引起的。

Na-Sn掺杂Bi_2O_3-ZnO-Nb_2O_5陶瓷的性能

研究了Na^+替代Bi^(3+)、Sn^(4+)替代Nb^(5+)对Bi_2(Zn_(1/3)Nb_(2/3))_2O_7陶瓷烧结特性、显微结构和介电性能的影响。结果表明,替代后样品的烧结温度从1000℃降低到860℃;在-30～130℃样品出现明显的介电弛豫现象;弛豫激活能在0.3eV左右。用缺陷偶极子和晶格畸变对Na-Sn掺杂Bi_2(Zn_(1/3)Nb_(2/3))_2O_7的介电弛豫现象进行了解释。

负热膨胀材料Sm_(0.85)Sr_(0.15)MnO_(3-δ)制备及热膨胀性能研究

以Sr2＋部分替代SmMn03中的Sm3＋，采用固相法成功制备出新的负膨胀材料Smo85Sro15Mn03-δ其线膨胀系数为-10．08×10-6／K（360～873K）；SEM观察其组织为单一的球状或椭球状颗粒；其相对密度为95．5％；XRD和EDS分析表明，smo85Sr0.15Mn036为正交结构（空间群pbnm）；DSC和TGA曲线支持了smo85Sr0.15MnO3—6在温度升高时Mn^4＋O6八面体畸变及氧缺陷的存在。Sm085Sr0.15，Mn03—6的热膨胀机制为晶格振动和Mn离子间电子转移两个因素共同作用：当温度低于360K时，随着温度的升高，晶格振动加剧引起晶胞体积增大占优，Sm0.85Sr0.15MnO3-δ呈现低正膨胀性能；当温度高于360K时，随着温度的升高，Mn4＋转化成Mn3＋的离子数增加，导致Mn3＋O6八面体畸变增大甚至产生氧缺陷，使得晶格体积变小占优，sm0.8Sr0.15Mn03—6呈现负膨胀性能。

非化学计量比Ba_(0.9)(Fe_(0.5)Nb_(0.5))O_(3-δ)薄膜中晶格畸变诱导的铁电性

实现材料的顺电-铁电相变可以丰富铁电材料的多样性.本文通过设计和引入A位非化学计量缺陷,在Ba_(0.9)(Fe_(0.5)Nb_(0.5))O_(3-δ)薄膜中实现了晶格畸变,诱导出室温铁电.薄膜中引入的四方畸变和局部位错促进了结构的对称性破缺以及自发极化的出现.在这里我们成功实现了室温下剩余极化Pr约为8μC cm^(-2)的铁电性和高达450℃的相稳定性温度我们的研究工作为通过缺陷工程发现和调节新型铁电材料提供了一种实用的方法.

ZnO晶体中Mn^(2+)与Fe^(3+)杂质中心的缺陷结构研究

用建立在强场图像和自旋 轨道耦合机理的高阶微扰公式研究了ZnO晶体中Mn2 +和Fe3 +杂质中心的零场分裂 .研究发现 :Mn2 +和Fe3 +离子不能占据准确的Zn2 +位置 ,而是沿c3 轴方向各自位移一段距离ΔR .这些位移及与此相关的缺陷结构也为Newman叠加模型所证实 .

Na-Zr替代对Bi_2(Zn_(1/3)Nb_(2/3))_2O_7陶瓷性能的影响

研究Na+替代Bi3+、Zr4+替代Nb5+对铋锌铌基陶瓷烧结特性、显微结构和介电性能的影响。结果表明:替代后样品的烧结温度从1000℃降低到880℃;在-30～+130℃,样品温谱出现明显的介电弛豫现象;弛豫峰值温度随Zr4+替代量增加向高温方向移动,弛豫过程的激活能在0.3eV左右。用缺陷偶极子和晶格畸变对Na-Zr掺杂Bi2(Zn1/3Nb2/3)2O7的介电弛豫现象作出解释。

稀土掺杂氮化铝稀磁半导体纳米颗粒的高压相变研究

利用金刚石对顶砧和原位角散高压同步辐射X射线衍射技术,对电弧法制备的、稀土元素钪和钇掺杂的氮化铝(AlN)纳米颗粒进行了最高压力分别为51.29 GPa和33.80 GPa的高压相变研究.实验结果表明:钪和钇掺杂的AlN分别在压力为20.09 GPa和19.70 GPa时发生由六方纤锌矿结构向立方岩盐矿结构的转变,在压力分别为28.12 GPa和28.60 GPa时完全转变为立方岩盐矿结构;卸压后,岩盐矿结构保留下来,相变过程不可逆.通过对比研究我们发现,相同制备条件、相同形貌和尺寸的两个样品的相变点较之AlN纳米线均有所降低,高于AlN纳米晶,接近于AlN体材料,相变开始到结束的时间间隔缩短.对比两个实验结果,掺杂具有大离子半径的钇的样品相变点低于掺杂离子半径较小的钪的样品.结合原位角散高压X射线衍射研究结果,我们认为掺杂引起相变点降低是由于掺杂后引入的杂质离子及其诱导产生的铝空位导致AlN晶格结构畸变进而降低了掺杂AlN晶体结构的稳定性.