BTO/LAO超晶格性能研究

利用横场伊辛模型,考虑四体相互作用,研究了BaTiO3/LaAlO3(BTO/LAO)铁电超晶格的居里温度、介电常数和极化强度与厚度周期的变化关系。发现BTO/LAO铁电超晶格的极化、居里温度和介电影响有显著的尺寸效应,耗散因子对BTO/LAO铁电超晶格的性能影响较大。随着耗散因子的减少,BTO/LAO超晶格的极化强度和居里温度增加,但介电常数几乎不变。当耗散因子σ=2.66时,模拟计算同实验结果相近,表明该理论模型可以作为研究BTO/LAO铁电超晶格的有效方法之一。     

Si衬底上3C-SiC异质外延应力的消除

利用低压化学气相沉积方法在N型Si衬底上异质外延生长3C-SiC薄膜,研究和分析了不同碳化工艺和生长工艺对3C-SiC外延层的影响;探讨了Si衬底3C-SiC异质外延应力的消除机理。通过台阶仪和XRD对不同工艺条件下的外延层质量进行分析,得到最佳工艺条件的碳化温度为1 000℃,碳化时间为5 min,生长温度为1 200℃,生长速度为4μm/h。对最佳工艺条件下得到的外延层的台阶仪分析表明外延层弯曲度仅为5μm/45 mm;而外延层的XRD和AFM分析表明,3μm厚度外延层SiC(111)半高宽为0.15°,表面粗糙度为15.4nm,表明外延层结晶质量良好。     

多元氧化物电子薄膜材料的单胞生长模式与界面应力诱导效应的研究

多元氧化物薄膜,特别是ABO_3钙钛矿结构的薄膜由于有铁电、压电、热释电和超导等特性和在多功能电子器件上的广泛应用而成为电子功能材料研究的热点．该文利用激光分子束外延和磁控溅射等薄膜制备技术,采用反射式高能电子衍射(RHEED)对薄膜的生长进行原位实时的检测分析,确定了在不同的工艺条件下氧化物薄膜的层状、层岛混合和岛状生长模式。优化了薄膜的生长条件,实现了对薄膜生长模式的有效控制,绘制出SrTiO_3、BaTiO_3等薄膜的生长模式图谱。测量计算了薄膜的表面活化能和沉积粒子在表面的有效扩散率,发现氧化物薄膜表面的生长运动单元具有活化能小、迁移时间长等重要特点,采用原子力显微镜(AFM)和掠入射XRD对层状生长薄膜的层厚结构进行了精细测量,提出了氧化物薄膜单胞生长动力学模型,即薄膜生长的主要单元是以B-O八面体为主体的单原胞基团．在此基础上,系统地研究了薄膜生长异质界面应力释放行为和对结构性能的影响,在小失配度、中等失配度和大失配度下体现出的不同生长规律,出现了在临界厚度下的相干外延、应变岛、双晶外延和近重位点阵等现象．最后,通过薄膜和衬底的失配度的选择来调整界面应力的影响,并通过工艺条件来诱导薄膜结构取向,如采用薄膜自外延技术和自缓冲层技术,有效地控制和大幅度改善了铁电薄膜、介电薄膜、超导薄膜和热释电薄膜的微结构和电磁性能。     

钛酸盐非线性光学晶体结构建模与光学性质研究

采用Materials Studio软件对钛酸钡（BaTiO3）和钛酸锶（SrTiO3）两种非线性光学晶体建立晶体结构模型,基于密度泛函理论（DFT）量子力学第一性原理方法,利用MS软件中CASTEP模块对两种钛酸盐能带结构、态密度和电子密度差异以及光学性质进行了研究.结果表明：SrTiO3晶体具有较大倍频系数,优于BaTiO3晶体;电子密度的差异对两种晶体的物理性质有决定性的影响;在不同频率变化范围,两种晶体光学性质均呈现非线性效应,具有宽的透光范围,对进一步应用其非线性光学性质提供了一定的参考.     

LaMnO_3的电子结构研究

采用密度泛函对LaMnO3超晶格的电子结构进行了计算.计算结果表明Jahn-Teller畸变对LaMnO3反铁磁基态的获得至关重要,这与理论预期相一致.然而,eg轨道和t2g轨道能级的分离则主要取决于锰氧八面体的倾斜,而不依赖于材料中是否存在Jahn-Teller畸变.     

掺杂型锰氧化物La1-xSrxMnO3的电子结构研究

采用局域自旋密度泛函近似LSDA(local spin-density approximation)对La_(1-x)Sr_xMnO_3超晶格的电子结构进行了计算.计算结果与众多实验数据相一致.在完整的立方晶格结构中,计算发现,已经能够得到锰氧化物特有的半金属特性,这说明Jahn-Teller畸变对此类材料半金属性的形成不起主导作用.当考虑了晶格畸变后,发现晶体的电子结构对晶体c轴与a轴的长度比(c/a)的变化十分敏感,导电性发生了金属(c/a<1)—半金属(c/a=1)—绝缘体(c/a>1)的转变.     

基于超结结构的肖特基势垒二极管（英文）

在功率半导体器件中,高的反向击穿电压和低的正向导通电阻之间的矛盾关系是影响其发展的主要因素之一,选用超结结构替代功率半导体器件中的传统电压支持层能够有效缓解这一矛盾关系。该文设计和实现了一种超结肖特基二极管,其中的电压支持层采用P柱和N柱交替构成的超结结构。在器件的制作方面,选用成熟的单步微电子工艺,通过4次N型外延和4次选择性P型掺杂来实现超结结构。为便于对比分析,设计传统肖特基二极管和超结肖特基二极管的电压支持层厚度一致,且超结结构中P柱和N柱的杂质浓度均和传统肖特基二极管的电压支持层浓度一致。测试得到传统肖特基二极管的反向击穿电压为110 V,而超结肖特基二极管的反向击穿电压为229 V。表明采用超结结构作为功率半导体器件的电压支持层能够有效提高反向击穿电压,同时降低器件的正向导通电阻,并且当P柱区和N柱区内的电荷量一致时器件的击穿电压最高。     

电子轰击YAG显示材料

主研人员:成建波 陈泽均 冉启钧 林祖伦 张沛 电子轰击YAG显示材料是用钇铝石榴石(YAG)单晶作为衬底,然后在其上采用液相外延技术生长一层掺铈的YAG(Ge:YAG)薄膜作发光层制成。由于YAG单晶材料与Ce:YAG薄膜有极好的晶格匹配(其失配小于0.018A)和很高的导热率。     

水煤浆管流的表观滑移流动研究

通过理论推导和计算,研究了存在壁面表观滑移的水煤浆管道流动规律.结果表明,滑移层厚度(微米级)对流动有一定的影响,而且由于滑移层的存在引起的减阻取决于无量纲的滑移层厚度,流量随滑移层厚度的增加而增加,即线性递增.当滑移层厚度在微米级内增加时,水煤浆的滑移修正系数随之增大,并且成正比关系.     

高亮度、高分辨率单晶彩色投影显示管

发明人员：成建波 杨开愚 饶海波 黄宗林 朱建斌 李军建 陈文斌 介绍了一种高亮度、高分辨率单晶彩色投影显示管及制作工艺。其显示屏是用外延技术制备的单晶荧光屏。外延单晶石榴石相荧光膜成分Y3-x-y-zCexREyMzAl5-wQwO12, 其中0≤x≤0.1、0≤y≤3、0≤z≤1、0＜w≤3且x＋y＋z≤3。RE指除Ce外的一种或几种稀土元素。M指Bi、Cr等元素，Q指V、Ga、Cr、Sc等元素，其中V为敏化剂，通过采用选择不同的熔料配方控制外延膜成分结构、晶格参数的办法，可在衬底上外延出晶格完整无缺陷的红、绿、蓝单晶荧光膜。采用该三色单晶屏…     

Al -Zn -Mg -Cu 合金晶格应变场的研究

对热处理后Al-Zn-Mg-Cu合金的晶格应变场的定量测量,可以较准确地揭示铝合金的强化机理。本文分别使用X射线衍射与会聚束电子衍射技术对在120℃时效处理14小时的Al-Zn-Mg-Cu合金产生的晶格应变进行测量计算。研究结果表明：通过X射线衍射与会聚束电子衍射测量 Al -Zn -Mg -Cu 合金的有效应力分别为105．44MPa 和110MPa,且会聚束电子衍射可以弥补X射线只能测量平均宏观应变的缺点,实现了铝合金微区晶格应变场的实际测量。这两种方法配合使用,为进一步揭示Al-Zn-Mg-Cu合金的强化机制奠定了基础。     

再入体模型截短对天线辐射特性影响

从再入体典型口径天线在无限大平面上的辐射场出发,采用几何绕射法(GTD),计算分析了不同口径分布的再入体缝隙天线赤道面和子午面辐射场随再入体模型纵向尺寸的变化,实验验证了其计算分析结果,从理论分析和实验得出了可忽略截短效应的再入体模型纵向尺寸。     

钕掺杂氧化锌薄膜的形貌表征与折射率测试

通过XRD和AFM分析了Nd掺杂ZnO薄膜的表面形貌,随着Nd掺杂量的增加,ZnO薄膜的结晶度变差,薄膜表面变得粗糙,晶格畸变增大。应用椭圆偏振仪测定了Nd掺杂ZnO薄膜的厚度及折射率,Nd掺杂量对ZnO薄膜的折射率有一定影响。     

用极化理论分析锥体的后向散射场

在一致性几何绕射理论基础上，采用等效电流的方法给出了有限锥体在完全极化平面波照射下后向散射场的散射极化矩阵表示式。通过能量散射矩阵［Ｇ］得出最佳散射的极化条件。由米勒矩阵［Ｍ］分析了相差的密度函数，并得出各自相应的数值结果。     

超晶格Al_xGa_（1－x）As／GaAs中相对键强度的研究

用半经验的ＣＮＤＯ／２量子化学计算方法，对一组模拟超晶格ＡｌｘＧａ１－ｘＡｓ／ＧａＡｓ的原子簇体系作了第一性原理的电子结构研究。结果表明，化学键Ａｌ—Ａｓ和Ｇａ—Ａｓ的强度，在ＡｌｘＧａ１－ｘＡｓ环境中的结果均高于它们在纯晶体ＡｌＡｓ和ＧａＡｓ环境中的数值；随着ＡｌｘＧａ１－ｘＡｓ中Ｘ值的增大，Ｇａ－Ａｓ键强度相应地提高，但平均键强度计算结果，Ｇａ－Ａｓ总低于同环境中的Ａｌ－Ａｓ。本文结果同ＡｌｘＧａ１－ｘＡｓ／ＧａＡｓ红外光谱键强度分析等实验事实相吻合，而且为离子注入ＡｌｘＧａ１－ｘＡｓ／ＧａＡｓ中引起的晶格损伤分布行为提供了合理的解释。     

Gd掺杂对La0.67Sr0.33CoO3/La0.7Sr0.3MnO3微观磁结构的影响

采用固相反应法制备了系列样品La_(0.67-x)Gd_xSr_(0.33)CoO_3(x=0.00,0.05,0.10,0.20,0.30,0.40,0.50,0.60,0. 67)和La_(0.7-x)Gd_xSr_(0.3)MnO_3(x0.00,0.10,0.15,0.20,0.30,0.40,0.50,0.60,0.70)。通过磁化强度-温度(M-T)曲线,磁化强度随磁场变化(M-H)曲线,研究了Gd掺杂对La_(0.67)Sr_(0.33)CoO_3和La_(0.7)Sr_(0.3)MnO_3宏观磁性质和微观磁结构影响。结果发现它们的磁性质完全不同：La_(0.7-x)Gd_xSr_(0.3)MnO_3体系的磁化曲线随掺杂量增加,在低温下表现为铁磁到团簇再到反铁磁；La_(0.67-x)Gd_xSr_(0.33)CoO_3体系的磁化曲线在60K以下随温度进一步降低表现出快速上升的行为。这是由于Mn离子和Co离子具有不同的电子结构和自旋态。在La_(0.67-x)Gd_xSr_(0.33)CoO_3中是由于Gd次格子的顺磁性贡献引起的,并且Gd格子和Co格子之间的耦合很弱,甚至可以忽略；而在La_(0.7-x)Gd_xSr_(0.3)MnO_3中是由于Gd次格子的铁磁性贡献引起的,Gd~(3 )格子与Mn~(3 )/Mn~(4 )格子形成反铁磁排列,并且Gd格子与Mn格子之间的耦合很强。     

离子束法合成钛铝,镍铝合金的研究

利用从金属蒸汽真空孤离子源引出的强束流钛、镍离子,进行了钛铝、镍铝合金的合成试验研究。研究结果表明,在一定的注入条件下,钛、镍离子的注入能在铝表面形成相应的合金层,离子注入样品的磨损率比未注入样品的明显降低。借助于卢瑟福背散射和X射线衍射分析,我们发现表面合金层中分别形成了Al3Ti、NiTi及Al2O3相,钛在铝中能产生20％以上的原子百分浓度,其深度高达7000。最后,本文还讨论了磨损率降低的原因。