薄膜生长与原子尺度的计算机模拟

总结了近年来多篇文献报道的新现象，在传统分认的薄膜生长过程与模工基础上，进行了补充和完善。介绍了计算机模拟薄膜生长的多种模型与方法及其应用特点，包括了分子动力学模型、蒙特卡洛模型、动力学蒙特卡洛模型以及具有发展潜力的量子力学模型。简介了当前国内外计算机模拟薄膜生和的研究现状。     

V、Nb、Ta对促进Bi系超导体中2223相生成作用研究

自发现BiSrCaCuO超导体以来,为了稳定2223高T_C相结构、增加其在超导体中的含量,在该体系中引入掺杂元素Pb被公认是最有效的方法。我们系统研究了V~(5+)、Nb~(5+)、Ta~(5+)高价离子的单独掺入Bi系中对     

BST类氧化物铁电薄膜的生长研究

利用脉冲激光分子束外延(PLMBE)并结合反射式高能电子衍射(RHEED)方法,针对BST类氧化物铁电薄膜的生长机理进行了较为系统的实验研究。通过生长模式、生长相图、弛豫时间等的变化规律提出氧化物薄膜的原胞生长机理,通过原位实时监测生长过程获得～300℃的最低层状晶化温度,通过界面形成的压应力、张应力调控薄膜表面的形貌结构,通过不对称介质超晶格的设计获得高性能的铁电极化强度,通过过渡层技术在Si基片上实现了铁电薄膜取向生长等。     

ZnO在Al2O3(0001)表面的吸附与成键

采用基于密度泛函的分子动力学赝势方法, 对ZnO在α-Al₂O₃(0001)表面的吸附进行了理论计算, 研究了ZnO分子在Al₂O₃表面吸附成键过程、吸附能量与成键方位、表面原子结构变化以及表面化学键特性. 结果表明ZnO在表面吸附后消除了吸附前表面Al-O层的弛豫, 化学结合能为434.3(±38.6)kJ·mol^−1. 吸附后ZnO化学键(0.185±0.01 nm)与最近邻的表面Al-O键有30°的偏转角度, Zn在表面较稳定的化学吸附位置正好偏离表面O的六角对称约30°. 通过吸附前后原子布居数、态密度以及成键电子密度的分析, 表明ZnO的O^2−与表面上的Al³⁺所形成的化学键具有强离子键特征; 而Zn²⁺同基片表面O^2−形成的化学键有明显的共价键成分, 主要来自于Zn 4s与O 2p的杂化, 以及部分Zn 3d与O 2p的杂化.     

热释电薄膜在红外探测器中的应用与研究进展

探讨了热释电效应及热释电薄膜红外探测器的工作模式,特别是探测器单元对热释电薄膜的材料与低温生长要求.为了克服薄膜生长过程中较高的基片温度对ROIC的破坏性影响,一方面发展了离子束辅助沉积、外延缓冲层等多种低温生长技术;另一方面发展了复合探测器结构设计,已研制出了性能良好的铁电薄膜非制冷红外焦平面阵列,其NEDT可达20 mK.     

介电/半导体复合薄膜生长控制

当前, 电子信息系统为了实现体积更小、速度更快和功耗更低, 正快速向微小型化以及单片集成方向发展, 其中的各种有源器件(主要为半导体材料支撑)和无源器件(主要为功能材料支撑)的集成尤为重要和迫切. 因此, 将具有电、磁、声、光、热等功能特性的介质材料(以极化为特征)与具有电子输运特性的半导体材料, 通过固态薄膜的形式生长在一起, 形成介电/半导体复合人工新材料, 这种复合薄膜将具有多功能一体化和介电-半导体异质层间电磁性能的调制耦合两大特点, 这些特征既为实现信息的探测、处理、传输、执行和存储等5种主要功能单元的单片集成提供了可能,又将长期以来人们追求单一材料的物理极限的研究转移到追求异质结构的复合效应中来, 这为研制更高性能的电子器件提出了新的思路. 结合当前国内外在介电和半导体复合薄膜生长的研究进展情况, 介绍和讨论了我们近期在氧化物介电材料与半导体GaN复合薄膜生长与界面控制方面的一些研究结果.     

高温超导微波限幅滤波器

利用高温超导薄膜材料的临界电流特性, 并与微波谐振器的电流分布特性相结 合, 在同一微波器件中实现限幅和滤波功能. 理论分析和实验结果表明, 在通讯和雷达系统应用中, 该器件可以在极大提高系统灵敏度的同时增强系统抗干扰和抗烧毁能力.