Fe-Ti多层组分调制膜的有效互扩散系数与调制波长的关系

当组分调制多层膜的调制周期较短时(纳米量级),在垂直于膜面方向形成一个一维的“人工晶格”。这种“人工晶格”同通常的晶体内原子点阵晶格一样,在X射线辐射下将产生Bragg衍射。由于多层膜的调制周期比一般晶格点阵周期要长,因此由组分调制周期产生的Bragg衍射峰出现在较低角度位置(其2θ~-值多在10°以下),这种由于组分周期性变化产生的衍射峰,     

Co/C软X射线多层膜中的互扩散

观测多层膜的结构变化,使我们能够在非平衡条件下,研究材料间相互作用,测量原子扩散速率以及形成化合物的激活能。Gook和Hilliard,提出用X射线衍射可测量低至10~(-27)m~2·s~(-1)的互扩散系数。以前的测量工作主要集中在晶态和非晶态金属多层膜,而关于非晶态的金属/非金属多层膜中的互扩散行为的研究则报道较少。作为一种有效的X射线反射镜,Co/C多层膜已成功地应用于X射线望远镜。本文研究了在低温退火条件下,溅射沉积Co/C多层膜中的互扩散现象,并讨论有效扩散系数对调制波长的依赖关系。     

多层成分调制膜结构的低角X射线衍射研究

组分调制多层膜(ML)是由两种不同组元的纳米量级的薄膜交替沉积形成的,它有两个重要的结构特征:纳米级的调制周期和高密度界面。这种独特结构使得ML具有很多独特的性能,在应用及基础研究上都具有重要意义。ML在垂直膜面方向的层状结构在X射线辐照下也产生Bragg衍射,但它产生的调制峰出现在低角位置(2θ<10°)。调制峰包含多层膜的结构信息。本文报道了用低角X射线衍射(LXRD)对不同系列的多层膜的研究结果,结合光学原理精确地确定了其平均调制周期、平均成分,对界面粗糙度进行了评估,同时还     

真空退火FePt/Ag纳米多层膜的结构和磁性

用脉冲激光在单晶MgO(100)基片上制备了FePt/Ag纳米多层膜,然后进行了真空退火,并进行了磁性测量及微结构分析.当FePt为最底层时,x射线衍射结果表明存在(001)织构.而且Ag层越厚,(001)择优取向越强.退火得到的FePt(L10相)晶粒的磁各向异性常数可达到106 J/m3量级,且磁化易轴垂直于膜面取向.通过测量磁化强度的时间效应,观察到小至6×10-25m3 的磁激活体积,说明退火得到的FePt(L10相)/Ag纳米复合薄膜适合于将来更高密度的垂直磁记录介质.     

Ag/Bi多层膜的结构研究

多层膜一般是由交替沉积而成的两种元素组成的亚层构成,在近十几年中,由于多层膜具有独特的电、磁、光和机械等优良性能,并且合成的多层膜结构提供一个高密度界面条件以研究非平衡情况下在界面处材料的相互作用,所以使它在技术应用和基础研究领域的应用日趋广泛,在许多性能应用中人们必须考虑来自结构的影响,如果亚层的厚度都很小,在纳米数量级,在垂直多层膜的膜面方向上成一维周期结构,则这种一维周期结构将产生Bragg衍射,不过所产生的Bragg衍射峰在0°<2θ<10°范围内,一般称为调制峰,不管采用什么沉积技术,一般制备的多层膜不是非常完整的,有许多可能的非完整情况,界面粗糙度就是这种非完整情况之一,多层膜的结构主要由调制波长L(两层不同元素组成的亚层厚度之和)、亚层结构和表面粗糙度等因素来表达,目前人们对具有负混合能的多层膜系统已经进行了大量的研究工作,但对具有正混合能的多层膜系统则研究的较少.     

[FePt/Ag]10多层膜的结构和磁学性能

采用磁控溅射在玻璃基片上制备了[FePt/Ag]₁₀纳米多层膜. 经550℃, 30 min真空退火后, [FePt/Ag]₁₀多层膜的矫顽力显著增大. [FePt/Ag]₁₀多层膜的磁学性能受Ag体积百分含量的影响, 多层膜中含25%的Ag可以得到最大矫顽力. 剩磁曲线分析表明, 在Ag含量相等的[FePt/Ag]₁₀多层膜中, 较薄的磁性层有利于减小晶粒间交换耦合作用. X射线衍射结果表明, Ag层厚度为5 nm时, FePt (001)峰强度明显增大. 通过磁黏滞系数法可以得到10^-24 m³的磁反转体积, 说明所设计的[FePt/Ag]₁₀多层膜可以满足超高密度磁记录对介质的要求.     

a-Si/SiO2超晶格结构的非线性光学性质

用磁控溅射方法在玻璃基底上制备了ａ－Ｓｉ／ＳｉＯ２超晶格。利用ＴＥＭ和Ｘ射线衍射技术对其结构进行了分析,并采用多种光谱测量手段,如Ｒａｍａｎ光谱、吸收光谱和光致发光谱,对该结构的光学性质进行了研究。结果表明,随纳米Ｓｉ层厚度的减小,Ｒａｍａｎ峰发生展宽,吸收边以及光荧光峰发生蓝移。用单光束Ｚ扫描技术研究了ａ－Ｓｉ／ＳｉＯ２超晶格结构的非线性光学性质。这一结果较多孔硅的相应值大两个量级。还对影响非线     

a-Si/SiO2超晶格结构的非线性光学性质

用磁控溅射方法在玻璃基底上制备了a-Si/SiO₂ 超晶格. 利用TEM和X射线衍射技术对其结构进行了分析, 并采用多种光谱测量手段, 如Raman光谱、吸收光谱和光致发光谱, 对该结构的光学性质进行了研究. 结果表明, 随纳米Si层厚度的减小, Raman峰发生展宽, 吸收边以及光荧光峰发生蓝移. 用单光束Z扫描技术研究了a-Si/SiO₂ 超晶格结构的非线性光学性质. 这一结果较多孔硅的相应值大两个量级. 还对影响非线性效应增强的因素进行了讨论.     

Co/Sb多层膜非单色反射率的计算

Co/Sb多层膜在光子能量为528 eV和掠入射为10.3°时有近62%理论反射率. 推导出了入射光为非单色光时多层膜反射率的计算方法, 分析了不同入射光能量分辨率对多层膜测量反射率的影响. 结果表明: Co/Sb多层膜测量反射率对入射光能量分辨率有强烈的依赖性, 如果入射光能量分辨率小, 将导致测量反射率远小于理论反射率. 只有在入射光能量分辨率达到1600以上, 测量反射率才等于多层膜实际反射率. 给出了Co/Sb多层膜反射率的拟合值, 这与实验结果是吻合的.     

Co-Al/Cu多层膜中层间耦合和磁电阻的振荡

近年来研究表明,由磁性金属和非磁性材料交替沉积而成的多层膜或超晶格结构中,相邻磁层间磁矩通过非磁层的耦合,可以出现相互平行排列的铁磁态、反平行排列的反铁磁态,或互相垂直的90°耦合。当磁性多层膜中出现反铁磁耦合时,样品饱和时的磁阻R(S)小于零场时的电阻R(O),出现了所谓的巨磁电阻(giant magneto-resistance)效应,这一效应由于在磁头材料和磁敏感器件上具有广泛的用途而备受人们的关注。磁性多层膜的磁电阻比率一般要比     

双离子束溅射法生长MgO薄膜

氧化物薄膜近几年来受到了人们普遍的重视。MgO、SiO_2和ZrO_2等材料不仅可以用作各种电子器件中的绝缘层,还起到了隔离层的作用,可有效地阻止多层膜之间因互扩散造成的界面反应。迄今为止,实验已经证实许多材料都可作为很好的隔离层或多层膜中的绝缘层,包括 SrTIO_3、Y-ZrO_2、PrBa_2Cu_3O_7、Y_2O_3、CeO_2和MgO等。这些材料在不同的器件制备中具有不同的作用,可供选择。MgO是一种离子性很强的氧化物材料。属NaCl结构,溶点高达2800℃,介电常数为10,自由能最低的低指数解理面为{100}面,晶格常数     

一种测量界面分子基团取向的新方法

在界面和频振动光谱的研究中, 现有测量分子基团界面取向角的方法是通过测量基团和频振动光谱峰在不同的偏振方向上的强度比来实现的. 由于在一些偏振方向上和频信号峰强度较小, 测量的相对误差很大, 从而往往无法得到准确的取向参数值, 因此计算出来的取向角精度很差. 通过分析界面和频光谱强度与取向角的基本关系, 提出使用和频光谱强度偏振零位偏角的方法来测量化学基团的界面取向参数. 准确测量零位偏角的方法简单而且容易实现, 从而可以大大提高界面取向的测量精度. 测量出在空气/甲醇界面上甲基的取向角为(31.8 ± 2.4)°, 精确度较文献中报道的小于42°大大提高. 这一方法为界面化学键或化学基团的取向研究提供了可靠的实验分析手段.     

Co/C,CoN/CN软X射线多层膜的周期结构热稳定性研究

软X射线多层膜经常在强光束的照射下,做为反射镜使用。由于同步辐射等强光束携带很高的能量,使软X射线多层膜镜在工作时的温升可达几百度。软X射线多层膜为亚稳结构,周期仅为纳米量级,如此高的温升会对其周期结构造成不同程度的破坏,从而使反射率降低,反射率峰值位置漂移。因此,研究软X射线多层膜的结构热稳定性,对寻求软X射线多层膜的结构稳定性的改善方法具有重要意义。本文通过对Co/C,CoN/CN软X射线多层膜的周期结构热稳定性的对比研究,发现掺杂N可以十分有效地改善Co/C软X射线多层膜的周期结构热稳定性。     

Fe-Ni/ZnSe多层膜的磁性质

由磁性层和非磁性层组成的多层膜,通过改变非磁性层材料的类型及多层膜的结构,可以得到各种不同性质的新材料.ZnSe属于Ⅱ—Ⅴ族半导体化合物,当掺入磁性杂质原子时,便形成稀释磁性半导体,它有许多独特的磁学和光学性质.由磁性层和ZnSe组成的多层膜,界面处由于原子扩散,会形成一层很薄的稀释磁性半导体层,因而使多层膜形成了一个复杂的系统.我们曾研究过Fe/ZnSe双层膜,发现在700nm的波长下;极向克尔旋转角增加可     

Ni-Ti多层膜固态反应非晶化的电阻研究

金属多层膜固态反应非晶化(SSAR)是非晶形成研究中的新课题.到目前为止人们对反应热力学已经进行了比较深入的研究,然而由于技术上的困难及问题的复杂性对反应动力学的探讨尚处于初步阶段.反应动力学研究可借助于X射线衍射(XDR)、卢瑟福背散射(RBS)、透射电镜(TEM)及电阻测量等多种手段.其中电阻测量对多层膜的扩散与反应过程所伴随的组织结构变化十分敏感,而且方法简便,是固态反应非晶化动力学研究的有力工具.     

应用Raman光谱方法研究玻璃炭纳米晶体的键距畸变特征

键距(或晶格)畸变与晶粒尺寸、晶界结构一样都是纳米晶体结构研究的重要方面.有关晶格畸变对纳米晶体性能的影响已有较多研究工作发表,但关于纳米晶体的键距(或晶格)畸变特征则未见专门报道.本文从Fitzer炭键键距公式出发,建立一种键距畸变的Raman光谱分析方法.应用这种方法可以测量玻璃炭纳米晶体sp~2杂化键的最可几键距b_g、平均键距(?)_g、键距畸变△b_g以及键距膨胀率α等参量.指出,畸变可能主要存在于晶粒边界附近形成畸变键距过渡层,并对过渡层中的键距膨胀现象从电子结构角度进行了初步探讨.1 实验过程通过控制炭化温度制备具有不同晶粒尺寸的玻璃炭试样.试样的X射线分析在D/max-rA衍射仪上进行.分析结果表明经800℃至2300℃炭化得到的玻璃炭均具有乱层石墨微晶结构.试样晶粒尺寸(六元环炭原子面大小)L_a的X射线测试结果列于表1,L_a的测量误差为0.04nm.Raman光谱分析在Spex-1403型谱仪上完成.Ar~+激光器的波长为488nm、功率为500mW.试样环境为室温大气环境.测试结果如图1所示.由于玻璃炭Raman谱中G线与D线略有重叠,故图中的G线谱形已经过计算机分峰处理.     

W/Si,WSi_2/Si和W/TiN纳米多层膜的成膜特性和热稳定性

近20年来,同步辐射光源的迅速发展为软X射线波段提供了性能优良的光源.由于通常的光学反射、透射元件在软X射线波段不能使用,在紫外波段使用的光栅单色器和在X射线波段使用的晶体单色器也由于各自的结构、性质,在软X射线波段的使用受到限制.层厚为纳米量级轻/重元素层(或其他低/高电子密度层)组成的周期性多层膜在软X射线波段可以     

软X射线激光用分束镜研制

软X射线干涉测量是通过软X射线激光经过Mach-zehnder干涉仪完成的, 是测量临界面附近等离子体状态的重要方法. 基于软X射线多层膜的性能特点, 指出软X射线干涉测量的干涉仪各光学元件的入射角越接近正入射越好, 分束镜的设计应以其反射率和透过率的乘积为衡量标准. 用离子束溅射法制作了类镍银13.9 nm软X射线激光干涉测量所需的分束镜, 实测表明其面形精度达到纳米量级, 反射率和透过率乘积大于1.6%.     

热氧化溅射镀铜膜制备CuO纳米棒及其光致发光特性

CuO纳米结构的物理化学性质使其成为纳米光电子器件、气敏传感器和光检测器等微/纳米器件应用中的关键材料.虽然热氧化法具有简单、高效、低成本和大范围制备等优点,但加热导致的崩裂问题仍限制了其广泛应用,目前仍需发展可在不同基体(特别是半导体Si)上直接生长CuO纳米结构的制备技术.本文通过先直流/射频磁控溅射镀金属膜,再电场辅助热氧化法的方法,成功在Si基上获得了膜基结合力好的CuO纳米棒,使用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)和透射电子显微镜(TEM)分析了Cu膜和CuO的形貌和结构,并用荧光光谱仪测量了CuO纳米棒的室温光致发光性能.研究结果表明:直流磁控溅射获得了择优取向为(111)的柱状晶Cu膜,工艺改进后可完全氧化获得CuO纳米棒/CuO层/Si基的层状结构,其中纳米棒为单晶单斜CuO.本文还通过进一步添加Cr作为过渡层来改善膜-基结合力,解决加热Si-Cu膜时因热应力而导致的开裂问题.虽然射频溅射可在Si基底上获得细晶粒Cu膜,但热氧化后并没有获得一维纳米结构的氧化物.当以紫外光作为激发光源时,CuO纳米棒的发射峰主要为宽的390~470 nm间的深紫到亮蓝发光带,峰位的蓝移主要是源于纳米尺寸的下降.本文探究了CuO纳米棒的制备和光学性能,有助于设计和组装基于Si基-CuO纳米阵列的新型纳米器件.     

高湿度环境下衬底表面对牛胰岛素聚集的影响

利用原子力显微镜观察了牛胰岛素(bovine insulin)在高湿度环境下(相对湿度大于90%)、在4 种不同衬底表面上的聚集行为. 在高湿度环境下, 衬底表面会形成一层纳米级水膜, 牛胰岛素分子会在水膜中扩散、迁移、聚集. 原子力显微镜观察表明, 牛胰岛素在不同衬底表面呈现出形式多样的聚集状态: 在MICA 表面形成排列比较规则的纤维; 在APS-MICA表面呈现出较杂乱的聚集状态; 在高温热解石墨(HOPG)表面蛋白分子主要吸附在HOPG 的台阶上, 堆积成高点并沿着台阶呈线状排列; 在OTS-MICA 表面, 部分区域出现团聚, 小部分聚集成纤维状. 这些结果表明: 在高湿度条件下, 不同衬底表面对牛胰岛素的聚集有很大影响, 可以利用不同性质的衬底表面来调制牛胰岛素的聚集.