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

氮化蓝宝石衬底上GaN薄膜的微结构与光学性质

用透射电子显微镜 (TEM) ,X射线衍射(XRD)和光荧光谱 (PL)等测量手段研究了GaN薄膜的微结构和光学性质。样品是用光辐射加热MOCVD在蓝宝石衬底上制备的。随着衬底氮化时间的增加 ,扩展缺陷的密度显著增加。在位错密度增加一个数量级时 ,XRD摇摆曲线半宽度 (FWHM)由 1 1″增加到 1 5″,PL谱的黄光发射从几乎可忽略增加到带边发射强度的 1 0 0倍。结合生长条件 。

铁氧体纳米晶声化学制备和微结构HRTEM研究

应用声化学方法,分别以FeCl2 尿素、ZnCl2 FeCl2 尿素、FeCl2 FeCl3 尿素水溶液作为前期反应物获得Fe3O4、ZnxFe3-xO4、α Fe2O3纳米晶,结合XRD、TEM、SAED、HRTEM表征手段对产物进行了研究。对纳米晶声化学形成机理和微结构演化过程进行了分析、讨论,并对铁氧体的微结构与磁、电性能之间的关系加以探讨。

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 。

钽酸锶铋陶瓷靶的烧结及其薄膜微结构分析

高致密、结晶好的钽酸锶铋陶瓷靶由ＳｒＣＯ３、Ｂｉ２Ｏ３和Ｔａ２Ｏ５粉末混合、预烧、压模和烧结而成，预烧和烧结温度范围分别为９００～１０００℃和１０００～１４００℃。用脉冲准分子激光沉积技术制备得到非晶钽酸锶铋薄膜，在氧气氛下经退火得到多晶钽酸锶铋薄膜。ＸＲＤ分析得到钽酸锶铋薄膜择优取向以（００８）和（１１５）为主；ＴＥＭ分析得到钽酸锶铋薄膜晶界清晰、结构致密，平均晶粒大小约为２０ｎｍ，薄膜的界面清晰、陡峭，厚度约为２００ｎｍ。

外延生长的SrTiO_3/DyScO_3薄膜的微结构研究

利用激光分子束外延技术在DyScO3（DSO）衬底上异质外延生长了SrTiO3（STO）薄膜.采用原位X射线衍射方法在20~300 K范围内测量了低温下薄膜的热膨胀系数;讨论了应变与晶格失配之间的关系.薄膜的晶格参数在80 K的异常变化可能预示着结构相变的存在.高分辨X射线衍射用来分析样品中存在的两种位错：剪切位错和螺旋位错.结果显示,总的螺旋位错密度要比剪切位错密度大得多.我们认为螺旋位错是样品生长过程中的主要缺陷;剪切位错密度随着样品厚度的增加而增加.这两种位错密度之间的比例关系决定了薄膜的生长模式.

锌掺杂LaSrCuO铜氧化物的微结构效应

利用Rietveld方法用X射线衍射数据计算了掺Zn的La1 .85 Sr0 .1 5 Cu1 -yZnyO4的原子结构参数。随着Zn含量的增加 ,晶格常数a ,b增大 ,c下降 ;在Zn含量约 0 15处存在一个从四方到正交的结构相变 ,该相变为二级相变。讨论了Zn掺杂所引起LSCO晶体结构中CuO6 八面体对称性的改变 。

准周期三倍频超晶格的结构设计与实验验证

基于准周期的投影理论，提出了在晶体的整个透明波段任何波长上获得三倍频的理论方案，利 用室温极化技术在一块 ＬｉＴａＯ３晶体中制备出了这种准周期超晶格，并首次在一块样品中实现了直接三倍 频的高效蓝光输出（其结构参数为 ２１．５８μｍ，输出的三倍频波长为 ４８０ｎｍ），其转换效率大于 ２７％

薄膜无序材料微结构的拉曼研究

本文除了回顾近二十年来无序薄膜结构拉曼研究的概况外,还重点地论述了与我们的实验结果有关的一些原理问题,对所关注的光散射与结构间的联系亦给出了较清晰的物理分析结论。

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。

Mn过量对La0.5Ca0.5Mn1+xO3微结构和输运性质的影响

利用传统固相反应法制备了Mn过量的多晶样品La_(0.5)Ca_(0.5)MnO_3(LCMO)、La_(0.5)Ca_(0.5)Mn_(1.08)O_3(LCMO08)和La_(0.5)Ca_(0.5)Mn_(1.22)O_3(LCMO22),研究了Mn过量对其微观结构及其电输运性质的影响。研究结果表明,随着Mn含量的增加,样品的晶格参数a,b,c以及Mn-O键长都有所增大,而Mn^(3+)-O-Mn^(4+)键角没有明显的变化。输运性质结果表明,金属-绝缘体转变(MIT),庞磁电阻(CMR)效应以及热滞现象都随Mn的过量有着明显的变化,相较于正常化学配比的样品,过量掺杂Mn的样品的绝缘性增强并且热滞现象几乎消失,庞磁电阻在低温也有所增加。电输运性质的剧烈变化归结为过量Mn导致Jahn-Teller畸变增强及双交换作用减弱。实验结果将对理解半掺杂锰氧化物相关体系奇异的物理性质提供参考。

不同高度的无序纳米结构减反、增透、去雾性能的研究

本研究采用紫外纳米压印和反应离子束刻蚀技术(ICP-RIE),在石英玻璃基底(SiO2)上制备了柱径一致、高度不同的无序纳米柱结构,并且工艺具有较高的重复性。对表面不同高度的无序亚波长结构进行了光学性能分析,结合波动光学理论进行了机理分析。在刻蚀过程中,随着刻蚀时间的增加,纳米柱顶部出现横向刻蚀越明显。采用UV-3600紫外可见光光度计等表征手段测量不同高度纳米柱表面的减反增透性能。结果显示,随着无序纳米柱高度的增加,所制备样品的减反增透性能降低,表面雾度逐渐增强。其中,高度为75 nm的无序纳米柱表面展现出良好的减反增透效果,并且整体平均雾度小于1.2%。该研究为制备高透石英提供了可行的途径。

力信号对心肌细胞跳动的调控

心肌细胞的机械行为对生命健康起至关重要的作用,通常认为电信号和化学信号对心肌细胞的行为起调控作用.近年来发现细胞微环境的物理因素能够调控细胞的增殖、铺展、迁移和分化等行为,但其对心肌细胞机械行为的调控研究仍然缺乏.本文制备具有不同杨氏模量的水凝胶以模拟心肌细胞力学微环境,并通过加载力学刺激来探究细胞外基质中不同配体对心肌细胞的力学调控.研究表明机械力信号可以通过基质-配体-细胞的信号通路来调控心肌细胞的跳动,进而引起细胞间的耦合振荡实现心肌细胞的节律控制.这种力信号调控受细胞微环境的杨氏模量、细胞黏附配体种类和密度、以及力信号的强弱和节律三者共同影响,这为理解心率失调和心肌梗死后心力衰竭等疾病提供基础.

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。