Si10团簇与Si(111)面碰撞的紧束缚分子动力学模拟

利用紧束缚分子动力学方法模拟研究了Si10团簇与Si(111)表面碰撞的微观过程．研究了入射动能在10—60eV之间的碰撞过程，给出了不同时刻体系的原子位置的微观状态图．结果表明：Si10与Si(111)面碰撞时，吸附在晶体表面的能量域值为20eV，替位域能为30eV，损伤域能为40eV；入射能量大于50eV时，晶体表面严重损伤并且在60eV时，发现在外延层有Si7团簇生成；Si10团簇保持其结构特性吸附在Si(111)表面，需要的最佳能量在10～20ev之间，进而通过对碰撞结果的讨论得到了改变轰击能量可以控制外延生长的结构的结论。     

Si60团簇与Si（111）面碰撞的紧束缚分子动力学模拟

利用普适的紧束缚分子动力学模拟研究在不同入射条件下Si60团簇与Si(111)面的碰撞机理，结果表明Si60分子是“非弹性分子”，入射角度对碰撞结果有重要影响，Si60分子易和Si(111)面发生化学反应，其保持结构特性吸附于Si(111)表面的能量域值在50～80eV之间．     

铟吸附氢钝化Si(100)表面的结构和稳定性研究

采用第一性原理理论研究了In吸附氢钝化的Si(100)面的结构和稳定性.对In原子吸附结构的计算表明不同的重构表面其吸附结构也是不同的:In在H/Si(100)-(2×1)面的吸附能高于In在H/Si(100)-(1×1)面的吸附能;由于氢原子对硅表面的钝化作用,使得In在Si衬底的外延生长被破坏,In原子易在衬底表面形成团簇.对In原子是否会向衬底扩散并与H原子发生交换的研究结果表明:In原子吸附于H/Si(100)表面比与H原子发生交换具有更稳定的能量.因此,在平衡条件下,In原子不会与H原子发生交换.     

Ag在Si表面吸附的第一性原理研究

采用基于密度泛函理论的第一性原理平面波赝势方法计算优化了Ag原子在硅惯习面Si(111)和Si（220）晶面的最佳吸附位置,并计算了Ag/Si(111)和Ag/Si(220)体系的表面吸附能和表面态电子结构．研究表明:Si基表面Ag原子的最稳定吸附居于Si(220)晶面的穴位,此时的吸附能最低,其值为5.2569eV,属于强化学吸附;同时由于在Ag/Si(220)体系中,Ag-4d轨道和表面态Si-3s、3p轨道电子的强相互作用,以及Ag-4p轨道的电子云强偏向于Si-3s、3p轨道使得体系的能隙宽度变窄,导电性急剧增大．     

Mg在Si(220)表面吸附的第一性原理计算

采用基于密度泛函理论的第一性原理平面波赝势的方法,通过搜寻Mg原子在硅Si(220)晶面上的最佳吸附位置,计算Mg/Si(220)体系的吸附能、电子态密度、电子布居和功函数等,系统研究了Mg原子在Si(220)表面的吸附过程.结果表明:Si表面Mg原子的最稳定吸附位置为Si(220)晶面的穴位,此时吸附能最低.同时,Mg/Si(220)体系中Mg原子的2p和3s轨道电子与Si原子的3s和3p轨道电子间的强相互作用使体系的电子布居和功函数发生改变.     

Si6团簇与Si（111）表面碰撞的分子动力学模拟

利用紧束缚分子动力学方法模拟研究了Si6团簇与Si(111）表面碰撞的微观过程，结果表明，Si6团簇在表面再构并吸附的能量阈值为10cV，损伤域能为60eV。通过对碰撞结果的讨论得到了改变轰击能量可以控制外延生长的结构的结论。     

Si(7 7 17)-2×1表面银纳米线自组装过程的Monte-Carlo模拟

 根据紧束缚理论和Si(7 7 17)-2×1表面的原子结构模型,运用蒙特卡洛方法模拟蒸发沉积在Si(7 7 17)-2×1表面的Ag原子经2次退火自组装成纳米线的实验过程.模拟结果表明,退火温度及作为模板的硅表面排状结构对银纳米线的自组装有较大影响;在退火过程中,Ag原子沿Si(7 7 17)-2×1表面原子沟槽扩散,并吸附在该表面的四聚体链上形成一维纳米线,这与实验结果相符合.     

Ag在Si(100)表面化学吸附特性研究

本文应用自洽TB-LMTO方法研究银原子在理想Si（100）表面的化学吸附,计算不同位置的吸附能量（Ead）,发现相比Si（100）表面其他吸附位置而言被吸附的银原子更趋附于C位置（四重位）,在Ag原子和表面Si原子之间形成极性共价健,在Ag-Si（100）界面不存在Ag和Si的混合层而是形成突变界面,这与实验结果是一致,计算了层投影态密度并与清洁表面比较,对电子转移情况也进行了研究.相对Au/Si（100）而言,Ag和Si相互作用比Au和Si相互作用要弱.     

Si（111）表面离子束辅助沉积对类金刚石薄膜结构影响的计算机模拟

本文选C2分子和Ar离子作为沉积源和辅助沉积粒子,采用分子动力学（MD）方法在Si（111）面上模拟研究了离子束辅助沉积（IBAD）类金刚石（DLC）膜的物理过程.重点讨论了C2分子和Ar离子的入射能量及到达比（Ar/C）对平均密度和sp^3键含量的影响,并与Si（001）-（2×1）表面生长类金刚石膜的结果进行比较.结果表明,到达比和入射能的改变,对薄膜结构的影响不同;Si（111）面上生长类金刚石膜,薄膜在衬底的附着力更强.     

C2和C10团簇在金刚石表面吸附结构的研究

用分子动力学方法模拟研究了荷能的Q和E10在金刚石(001)-(2X1)表面的化学吸附过程．主要讨论了团簇大小和入射能量对沉积团簇的结构特性的影响．随着入射能量的增加，C2和E10的沉积结构和自由团簇是不同的．研究结果支持了实验的发现，而且，从原子尺度模拟了沉积机制．     

含纳米硅氧化硅薄膜的光致发光特性

利用射频磁控溅射复合靶技术,通过调节复合靶的百分比制得富硅的氧化硅薄膜,并在不同的温度下退火,制得含纳米硅的氧化硅薄膜.通过Raman谱的测量,计算出800℃退火的薄膜中纳米硅晶粒的平均尺寸为5.6 nm,用X射线衍射测量同样的样品得出其粒径为6.0 nm.在室温下测量光致发光(PL)谱,探测样品的峰位为360 nm,并结合光致发光激发谱(PLE),研究相应的激发与发光中心.     

Silicon in the Earth's core

Small isotopic differences between the silicate minerals in planets may have developed as a result of processes associated with core formation, or from evaporative losses during accretion as the planets were built up. Basalts from the Earth and the Moon do indeed appear to have iron isotopic compositions that are slightly heavy relative to those from Mars, Vesta and primitive undifferentiated meteorites (chondrites). Explanations for these differences have included evaporation during the 'giant impact' that created the Moon (when a Mars-sized body collided with the young Earth). However, lithium and magnesium, lighter elements with comparable volatility, reveal no such differences, rendering evaporation unlikely as an explanation. Here we show that the silicon isotopic compositions of basaltic rocks from the Earth and the Moon are also distinctly heavy. A likely cause is that silicon is one of the light elements in the Earth's core. We show that both the direction and magnitude of the silicon isotopic effect are in accord with current theory based on the stiffness of bonding in metal and silicate. The similar isotopic composition of the bulk silicate Earth and the Moon is consistent with the recent proposal that there was large-scale isotopic equilibration during the giant impact. We conclude that Si was already incorporated as a light element in the Earth's core before the Moon formed.     

二氧化锡／多孔硅／硅的吸附特性

研究了二氧化锡／多孔硅／硅（ＳｎＯ＿２／ＰＳ／Ｓｉ）的光伏谱和吸附性质，由分析光伏谱得出在ＳｎＯ＿２／ＰＳ／Ｓｉ之间存在着二个异质结：一个是ＳｎＯ＿２／ＰＳ异质结；另一个是ＰＳ／Ｓｉ异质结，当样品吸附ＣＯ气体后，光电压明显减少，实验结果表明，利用光电压的变化可以检测ＣＯ等有害气体．本文对新气体敏感材料ＳｎＯ＿２／ＰＳ／Ｓｉ的有关气体吸附机制进行了讨论．     

硅喇曼光谱研究

对于由晶格振动所调制的喇曼声子谱,如果不考虑非简谐效应,则声子频率不随温度的变化而变化,即频移不随温度改变。但是,实验指出频移和线宽跟温度有关,温度上升频移减小,线宽增大,这种频移和线宽对温度的依赖是由声子相互作用过程中的非简谐性引起的,即晶格振动势能的三次方以上的贡献。Hart等人用微扰理论建立三声     

由苯乙烯基四配位硅单体合成支链含硅共聚物

以二氧化硅与乙二醇、氢氧化钾反应制得高反应活性的五配位硅钾化合物,并以此为原料与对苄氯苯乙烯反应制备了含双键官能团的四配位硅单体,然后使其与苯乙烯进行自由基聚合反应,得到了支链含硅的共聚物。用红外光谱(IR)、元素分析(EA)、能谱元素分析(EDS)、热重分析(TG)、差示扫描量热分析(DSC)、凝胶渗透色谱分析(GPC)等对四配位硅单体及其共聚物结构进行了表征。结果表明:四配位硅单体在1 630 cm-1附近的C=C伸缩振动吸收峰在共聚物谱中消失了;共聚物在350°C才开始分解,其玻璃化温度为58°C,数均分子量为8.5×104。     

单晶硅表面湿氧化及光敏染料的键合

利用湿氧化法在单晶硅表面引入活性基团（Ｓｉ－ＯＨ），然后与１，２－二溴乙基三乙氧基硅烷及染料中间体进行多步化学反应，最终在单晶硅表面生成光敏染料２，２＇，菁衍生物，并对所得键合光敏染料硅片进行了椭偏参数、拉曼光谱及ｘ－射线光电子能谱的测试，结果表明光敏染料被键合在单晶硅表面．     

黑硅材料表面反射率计算

黑硅材料因具有宽光谱吸收特性,被认为在遥感、光通信、微电子及太阳电池领域有重要的潜在应用价值。为了解该特性的形成机理,首先建立了黑硅材料微结构的几何模型,然后结合辐射传热理论计算了该材料表面的反射率。结果表明：黑硅材料的吸收率与几何模型的纵横比呈正相关性。     

多孔硅微腔研究进展

材料的自发辐射特性可通过将其置入微型光学腔体中而得到控制。详细论述了多孔硅微腔的制备方法和光学特性研究进展,讨论了多孔硅微腔发光的时间、温度、能量效应及其影响因素,并展望了多孔硅微腔的应用前景。     

晶体硅太阳电池的氮化硅表面钝化研究

为了提高晶体硅太阳电池的光电转换效率，研究了用等离子增强化学气相沉积（PECVD）的SiNx：H作为晶体硅太阳电池的表面钝化及减反射膜对电池性能的影响，并采用不同的工艺路线制备了不同类型的电池。实验发现：同SiNx：H比较，SiNx:H/SiO2双层光学减反射结构对晶体硅太阳电池能起到更加有效的表面钝化作用，提高了太阳电池的光电转换效率。基于界面物理，提出了一种新的能带模型，解释了用不同实验方法制作的晶体硅太阳池性能的差异。