Cd(0001)基底上并五苯分子单层的结构相变

并五苯是一种典型的有机半导体分子,在有机电子学中具有重要的应用价值.本文利用有机分子束沉积与低温扫描隧道显微镜研究了Cd(0001)衬底上并五苯分子的自组装结构,发现了3个温度诱导的结构相变:(1)在室温沉积的条件下,并五苯形成无序排列的分子单层.(2)经过320 K的退火,并五苯单层发生了无序-有序相变,交替排列的两种分子链构成了鲱鱼骨(Herringbone)结构.(3)当退火温度升高至350 K,鲱鱼骨结构转变为一种从未报道过的手性三叶草结构:三个并五苯分子二聚体排列成手性风车结构.(4)进一步增加退火温度至400 K,三叶草结构转变为常见的砖墙(Brick-wall)结构.结合密度泛函理论(DFT)计算,发现并五苯分子两端的电荷密度变化是相反的,表明分子带有电偶极矩.特别有趣的是,并五苯手性三叶草结构的手性可以在STM针尖的电场驱动下从一个对映体转换到另一个对映体.     

利用STM直接观察红荧烯薄膜中的质量密度波

在异质外延薄膜的生长中,应力对薄膜的结构和形貌起着至关重要的作用.理论研究表明,在非公度的薄膜中,应力可以通过形成质量密度波(MDW,Mass Density Wave)的形式释放出来.但是,迄今为止还没有直接的证据证明质量密度波的存在.本文我们用扫描隧道显微镜(STM,Scanning Tunnelling Microscopy)在Bi(001)表面形成的单层红荧烯薄膜中,直接观察到了质量密度波.其表现形式为表面高度有微小的正弦波动,并且分子取向发生周期性畸变.此外,我们还指出质量密度波的形成是由于红荧烯单层膜相对Bi衬底的晶格转动所导致的,由于转动方向不同,质量密度波会呈现出条形或之字形两种不同形状的条纹.     

Si(111)-7×7表面上Cd(0001)薄膜的透明性:原子尺度下的界面成像

界面结构对外延薄膜的生长和控制起着非常重要的作用.但是在原子尺度上观察薄膜的界面结构一直是一个挑战性的课题.原因是入射波穿越薄膜时会发生强烈的衰减和退相干,使得检测的界面信号非常微弱.扫描隧道显微镜(Scanning Tunneling Microscopy,STM)的出现极大地促进了人们对薄膜界面结构方面的研究.早期的研究报道观察到了金属薄膜下的典型的Si(111)-7×7超结构.虽然7×7超结构清晰可见,但从中不能分辨出元胞中的12个Si原子,因此仍未实现原子尺度上的界面结构成像.本文在Si(111)-7×7表面上生长出高质量的Cd(0001)外延薄膜,并利用低温扫描隧道显微镜对Cd(0001)薄膜的界面结构实现了原子尺度成像.在较低的偏压下,清晰地观测到Si(111)-7×7结构的原子分辨像,这也说明了在Cd薄膜生长过程中,Si(111)-7×7的衬底结构得以完整保存.此外还发现,由于量子尺寸效应,偶数层薄膜和奇数层薄膜表现出明显不同的横向分辨率和表面粗糙度,而且这些性质的差异随扫描偏压的变化会发生逆转.把Cd(0001)薄膜的这种优异透明性归因于电子的垂直运动速度远大于面内运动速度,即电子具有高度各向异性的有效质量.     

红荧烯掺杂体系中激子反应的竞争行为

为研究红荧烯(5,6,11,12-Tetraphenylnaphthacene,Rubrene)掺杂体系中激子的反应过程,向主体材料Rubrene中掺入了1%的客体材料DBP(Tetraphenyldibenzoperiflanthene),制备了掺杂型Rubrene的有机发光器件.实验发现,其电致发光磁效应(Magneto-Electroluminescence,MEL)在室温下呈现出复杂的新特征线型:在外加磁场处于0–27mT范围内MEL随磁场的增加先小幅度上升,在27–200mT随磁场的增加迅速下降,最后200–500mT范围内再次上升.通过分析可知器件内存在3种激子反应过程:单重态-三重态激子淬灭(Singlet-Triplet Annihilation,STA)、三重态激子湮灭(Triplet-Triplet Annihilation,TTA)和单重态激子分裂(Singlet Fission,STT).可通过改变注入电流的大小调节三者的竞争:大注入电流时,器件主要是STA反应和TTA反应;注入电流逐渐减小的过程中,激子反应从以TTA为主逐渐过渡到以STT为主.同时也可通过改变掺杂层的厚度和掺杂层在器件结构中的位置,对这几种反应之间的竞争过程产生重要影响:掺杂层厚度越薄,STT越强,而STA和TTA越弱;掺杂位置越靠近阴极,STA和TTA越强,而STT越弱.这些实验发现不仅可加深对有机发光二级管中激子间相互作用的理解,也为进一步优化器件发光性能提供参考.     

蓝宝石(0001)衬底上Ga浸润层对ZnO外延薄膜质量的影响

利用射频等离子体辅助分子束外延(RF-MBE), 通过在蓝宝石(0001)衬底上预先沉积金属Ga薄层的方法生长出了高质量的ZnO单晶薄膜. 这个Ga薄层的引入完全抑制了导致ZnO薄膜质量下降的旋转畴和倒反畴的形成. 反射式高能电子衍射(RHEED)原位观察以及高分辨X射线衍射(HRXRD)、透射式电子显微(TEM)和会聚束电子衍射(CBED)测试表明, 该薄膜具有很高的晶体质量和单一Zn极性. 详细讨论了Ga浸润层在ZnO的极性选择以及缺陷密度的减少等方面所起的作用, 并通过一个双层Ga原子模型分析了单一极性生长的机理.     

不锈钢基底上TiO2薄膜的制备和结构分析

为了在不锈钢表面形成良好膜基结合强度且成分结构可控的TiO2薄膜,首先利用双层辉光离子渗镀技术在不锈钢表面形成渗Ti层,渗金属温度为950℃,然后将渗钛试样置于真空管式炉在200～750 ℃温度范围内进行热氧化从而形成不同结构的TiO2薄膜.重点就氧化温度对所形成TiO2薄膜的组织成分和相结构的影响进行了研究.结果表明:不同温度下不锈钢表面均形成了致密、均匀的钛氧化物薄膜,且Ti、O元素在不锈钢基底上形成了扩散层,随着温度升高,扩散层厚度增大.XRD分析结果表明:在温度低于300℃时,生成相为TiO和锐钛矿TiO2的混晶;在300～600 ℃的温度范围,为单一锐钛矿TiO2结构;在650℃以上时,晶型转变为金红石结构.     

利用MOCVD在Si衬底上制备立方相Mg_(0.25)Zn_(0.75)O薄膜及日盲探测器

采用金属有机化学气相沉积(MOCVD)方法在Si衬底上实现了立方结构的Mg0.25Zn0.75O薄膜生长。在此基础上,实现了Mg0.25Zn0.75O/n-Si异质结型日盲紫外探测器。该探测器在-5 V偏压下,器件暗电流为0.02 m A。在0 V偏压下的峰值响应位于大约280 nm处,响应度为1.2 m A/W。     

红灰蝶(上)

保护色斑红灰蝶(Lycaena phlaeas)从早春到晚秋在路边的各种菊科植物上活动着,双翼上的紫铜色或朱红色斑块闪烁在眼前,使我不禁想看个究竟。它降落在点点繁星似的小白酒草花上,一点也不怕人的靠近。在它前翅的红色区中,无规则地散布着9个小黑斑,后翅亚后缘有一锯齿形红带区,而翅面其余部分及身躯则是深褐色的。然而翅外缘洁白的镶边,好像着意要与周     

Ru(0001)和(1010)表面上NH_3吸附结构研究

利用密度泛函理论,在slab模型下,研究NH3在Ru表面的吸附行为.结果表明,NH3在Ru(0001)和Ru(1010)面上的优势吸附位皆为顶位.NH3的吸附是化学吸附且具有表面结构敏感性,与密堆积表面(0001)相比,NH3在开放的(1010)面上的吸附更加稳定,吸附能达到1.08 eV.电子结构计算结果表明,NH3通过其3a1轨道与表面Ru原子的4dz2和5s态混合吸附于表面.     

表面缺陷对氧在InN(0001)上吸附的第一原理研究

研究了氧在InN(0001)面的吸附结构.结果表明,吸附能随着氧覆盖度的增加而减小,0.25 MLs氧吸附在InN(0001)-(2×2)衬底上的H3位是最稳定的吸附结构.对不同的表面缺陷,氧占据氮位比较稳定.氧的掺入很可能是造成InN的高载流子浓度和带隙变化的重要原因.     

PLD法在透明石英单晶(100)上制备高取向KTN薄膜

Sol-Gel法制备KTN多晶粉末, 在富氧气氛下烧结富钾KTN陶瓷, 代替KTN单晶作为靶材, 用PLD技术在透明石英单晶(100)基片上制备高取向透明KTN薄膜.受石英单晶热应力限制, 沉积时基片温度为300˚C, 远低于在P-Si(100)制备时的基片温度560℃. XRD分析表明, 所制薄膜为非晶态, 通过提高脉冲激光能量密度结合后期退火的方法使非晶态薄膜转化为晶态, 最佳激光能量密度和退火温度分别为2.0J/cm²和600˚C. 探讨了PLD技术在低衬底温度下成膜的机理, 分析退火温度对薄膜钙钛矿相形成和晶粒取向的影响, 给出透明石英单晶(100)基片上制备高取向KTN薄膜的最佳工艺.     

结合科研课题进行有机化学教学--以红荧烯衍生物的合成为例

红荧烯衍生物是一种新型功能性荧光材料,有着潜在的应用前景。以对苯醌为原料,经九步反应合成了红荧烯衍生物,其中涉及Diels-Alder反应、氧化、脱水、卤代、水解、亲核加成及缩合反应等。在教学中结合荧烯衍生物合成的实例,渗透到相关反应,拓宽了学生的视野,激发了学生对有机合成的兴趣,有较好的教学效果。     

金属片上制备纳米(微米)晶薄膜发展与实验分析

纳米薄膜是指纳米晶粒构成的薄膜,或将纳米晶粒镶嵌于某种薄膜中构成的复合膜,以及每层厚度在纳米量级的单层或多层膜。其性能强烈依赖于晶粒(颗粒)尺寸、膜的厚度、表面粗糙度及多层膜的结构。与普通薄膜相比,纳米薄膜具有许多独特的性能,例如巨电导效应、巨磁电阻效应、巨霍尔效应、可见光发射等。目前制备纳米薄膜的方法很多,其中水热法是很重要的一种。本论文利用水热法以金属锌片作为基片和反应物,加入尿素和NaH2PO4·2H2O或Zn(H2PO4)2·2H2O,以CTAB或OP作为表面活性剂,制备出由菱柱状、块状和片状微米晶组成的磷酸锌薄膜,讨论了反应物的种类、表面活性剂的类型、表面活性剂(CTAB)的加入量、反应时间、反应温度和尿素对磷酸锌物相和微晶形貌的影响,对不同形貌纳米(微米)晶薄膜的形成机理进行了讨论。     

硅和蓝宝石基底上的高Tc薄膜

使用多层沉积和大块沉积两种技术,在硅和蓝宝石的单晶基底上沉积了Yba2XCu3O7高Tc薄膜,实验显示：在硅基底上得到了转变温度为80K的期待结果．     

Si薄膜在预结构基底上生长的动力学蒙特卡罗模拟

通过引入周期性排列波浪形预结构基底,建立了Si薄膜生长的三维动力学Monte Carlo模型.利用该模型在此基底上分别正常沉积和倾斜沉积Si薄膜,研究薄膜在不同沉积条件下的生长过程及其内在的生长规律.通过计算机模拟,论证了在正常沉积条件下薄膜呈均匀生长模式,而在大角度倾斜沉积条件下,薄膜生长呈各向异性非均匀生长模式.     

NiCr合金基底上离子源辅助激光制备CeO2薄膜及其？…

室温下在ＮｉＣｒ合金（Ｈａｓｔｅｌｌｏｙ ｃ－２７５）基底上应用Ａｒ＾＋离子源辅助,准分子脉冲激光沉积了ＣｅＯ２薄膜。结果表明：在合适的外部条件控制下,直接在ＮｉＣｒ合金基底上可以制备以ｃ－轴取向的ＣｅＯ２薄膜,但这时的ＣｅＯ２薄膜在其ａ－ｂ平面内没有观察到织构的信息;进一步在相同的条件下,首先在ＮｉＣｒ合金基底上制备一层ＹＳＺ（Ｙｔｔｒｉａ－Ｓｔａｂｉｌｉｚｅｄ Ｚｉｒｃｏｎｉａ）,再在ＹＳＺ／     

正交相二氧化锡薄膜的制备与性能

二氧化锡(SnO₂)的一种晶体结构--正交相是高温高压相, 不易合成, 因此, 其性质探测和技术应用研究一直停滞不前. 利用脉冲激光沉积(pulsed laser deposition, PLD)技术, 在相对较低压力和较低温度下制备较纯的正交相SnO₂薄膜. 实验结果表明, 这种正交相SnO₂薄膜的透明度优于常规四方相SnO₂, 其半导体带隙大于四方相SnO₂.     

相变型光存储薄膜的脉冲激光制备

系统地探索脉冲激光闪蒸法制备相变型光存储薄膜的工艺,发现激光脉冲能量的大小和淀积衬底的温度都是影响薄膜质量的重要因素.当激光能量高时,膜粗糙、成份与靶材保持一致;而当激光能量较低时,膜均匀、光滑,而成份与靶材有偏离.当衬底温度在约25℃时,形成非晶膜;而当衬底温度较高时,可形成多晶膜;衬底温度过高,则不能形成连续膜.     

NiCr合金基底上离子源辅助激光制备CeO2薄膜及其结构分析

室温下在 Ni Cr合金 ( Hastelloy c-2 75)基底上应用 Ar 离子源辅助 ,准分子脉冲激光沉积了Ce O2 薄膜 .结果表明 :在合适的外部条件控制下 ,直接在 Ni Cr合金基底上可以制备出 c-轴取向的 Ce O2薄膜 ,但这时的 Ce O2 薄膜在其 a-b平面内没有观察到织构的信息 ;进一步在相同的条件下 ,首先在 Ni Cr合金基底上制备一层 YSZ( Yttria-Stabilized Zirconia) ,再在 YSZ/Ni Cr上制备 Ce O2 薄膜 ,这时的 Ce O2薄膜不但是 c-轴取向 ,同时在其 a-b平面内织构 .