4H-SiC(0001)(3×3)重构的原子能态

为了探索SiC表面的结构和原子的能态,在650 ℃条件下,用低能电子衍射(LEED仪),观察到4H-SiC(0001)(3×3)重构面的LEED图样,利用配备有XPS设备的电子能量分析器,记录SiC(0001)(3×3)重构的角分辨X射线光电子能谱(XPS),得出该结构中Si2p和C1s的能态结构,进而发现SiC(0001)(3×3)重构面仅由硅原子形成,是在扭转的硅增层上的Si四聚物.通过比较体内和表面Si2p态的光电子能谱,得出表面Si2p态的漂移能量.     

SiC(0001)(3~1/2×3~1/2)R30°结构的XPS分析

不断加热富硅SiC(0001)样品,分别用低能电子衍射(LEED)仪,扫描隧道显微镜(STM)观察,当加热到950℃时,出现SiC(0001)(3×3)R30°重构面的LEED和STM图样.利用X射线光电子能谱仪,记录发自SiC(0001)(3×3)R30°结构的角分辨X射线光电子能谱(XPS).采用最小二乘法,对内层能级的能量进行解旋,使其与实验数据拟合.分析实验结果,得出SiC(0001)(3×3)R30°结构中Si2p和C1s的能态结构,并与体内的Si2p和C1s的能态进行比较,得出表面Si2p态的能量漂移,进而发现SiC(0001)(3×3)R30°重构面仅由硅原子形成.     

4H-SiC（0001）（3×3）重构的原子能态

为了探索SiC表面的结构和原子的能态,在650℃条件下,用低能电子衍射（LEED仪）,观察到4H-SIC（0001）（3×3）重构面的LEED图样,利用配备有XPS设备的电子能量分析器,记录SIC（0001）（3×3）重构的角分辨x射线光电子能谱（xPs）,得出该结构中Si2p和Cls的能态结构,进而发现SIC（0001）（3×3）重构面仅由硅原子形成,是在扭转的硅增层上的Si四聚物。通过比较体内和表面Si2p态的光电子能谱,得出表面Si2p态的漂移能量。     

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.     

Zr（0001）初始氧化的表面结构变化

LEED和XPS实验观察到了Zr(0001)初始氧化的表面结构变化,多重散射理论分析结构表明,Zr(0001)表面的初始氧化形成的(2×2)表面结构,为表面FCC重构的underlayer的C(B) A(C)BAB的结构形式,并存在纵向的原子的Relaxation,使Zr原子移向O原子,计算的最佳模型中的位移量为d_(11)=0.005nm,d_(22)=0.005 nm。     

C(膜)/Si(SiO2)(纳米微粒)/C(膜)的XPS及Raman谱测试分析

X射线光电子能谱测试(XPS)分析C(膜)/Si(SiO2)(纳米微粒)/C(膜)样品发现:把400℃退火后的样品继续加热到650℃并退火1h后,样品中除原有的Si晶体外,生成了SiC晶体,同时还出现了SiO2晶体,这表明一部分Si与C反应生成SiC的同时,氧气的氧化作用占主导地位,把大部分Si氧化成了SiO2.对比分析在650℃和750℃退火后样品的Raman谱发现:随着加热温度的升高,SiC与Si含量增加而SiO2含量减少.这表明:在750℃时,C原子的还原作用继400℃后再次占主导地位,又把一部分SiO2还原成Si.     

多晶3C-SiC体材料的制备及其结构分析

将硅置于高纯石墨坩埚中使其在高温条件下熔化,坩埚内壁石墨自然熔解于硅熔体中形成碳饱和的硅熔体,在石墨表面形成SiC多晶薄层并通过改变工艺条件使薄层变厚形成厚约0.5mm的SiC体材料.用X射线光电子能谱(XPS)、X射线衍射(XRD)、Raman散射等手段对样品进行了检测分析.实验结果表明所制备样品为3C-SiC多晶体.     

总能计算6H-SiC(0001)(3×3)表面结构特性

本文用第一原理性的密度泛函理论,对6H-SiC(0001)(3×3) 表面再构的原子结构进行了研究.总能计算表明,再构层中的Si原子存在扭转现象,扭转角度为5.4°;无扭转的驰豫模型是一个能量的亚稳结构,它的形成能比扭转模型的高0.7 eV.     

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．     

SiC表面负载Cu复合材料的制备与表征

基于工业碳化硅(SiC)微粉,采用化学改性法将铜负载于SiC原粉表面,使用扫描电子显微镜(SEM)、X-射线粉末衍射仪(XRD)和X-射线光电子能谱(XPS)等表征测试方法,分别考察了pH值、Cu负载量、分散介质等因素对改性实验的影响.结果显示:经高温煅烧后,Cu离子以CuO和Cu2O的氧化态形式负载于SiC表面;不同的分散介质、pH值和Cu离子负载量影响以氧化态形式负载到SiC表面的Cu离子分布.     

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.     

Tl在Si(111)面吸附特性理论研究

Ⅲ族金属元素(如Al,Ga和In)在Si表面的吸附长期以来一直受到众多理论和实验研究者的关注,最近,该族最重的元素铊(Tl)在Si(111)面吸附的独特性质引起了人们的极大兴趣.通过低能电子衍射(LEED),Visikovskiy等人[1]发现Tl吸附在Si(111)表面时由于外加直流电压极性的转换表面结构在(1×1)和(√3×√3)之间存在可逆的结构改变,与Tl同族的In在表面电迁移后形成具有(4×1)结构的表面硅化物,是不可逆的.     

三维锰钒配位聚合物Mn2(phen)2(VO3)4(H2O)2的水热合成与光电子能谱的表征

三维锰钒配位聚合物Mn2(phen)2(VO3)4(H2O)2在水热的条件下被合成出来,并在元素分析、红外光谱分析、光电子能谱分析和X-射线衍射方面进行了结构表征.X-射线分析表明,此化合物是三维结构.光电子能谱分析结果显示标题化合物显示出了有意义的信号,g值为1.997说明分子中V原子呈现 4价氧化态.     

三维锰钒配位聚合物Mn_2(phen)_2(VO_3)_4(H_2O)_2的水热合成与光电子能谱的表征

三维锰钒配位聚合物Mn2(phen)2(VO3)4(H2O)2在水热的条件下被合成出来,并在元素分析、红外光谱分析、光电子能谱分析和X-射线衍射方面进行了结构表征。X-射线分析表明,此化合物是三维结构。光电子能谱分析结果显示标题化合物显示出了有意义的信号,g值为1.997说明分子中V原子呈现 4价氧化态。     

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.     

C（膜）／S2（Si02）（纳米微粒）／C（膜）的XPS及Raman谱测试分析

X射线光电子能谱测试(XPS)分析C(膜)／Si(Si02)(纳米微粒)／C(膜)样品发现：把400℃退火后的祥品继续加热到650℃并退火1h后，样品中除原有的Si晶体外，生成了SiC晶体，同时还出现了Si02晶体，这表明一部分Si与C反应生成SiC的同时，氧气的氧化作用占主导地位，把大部分Si氧化成了Si02．对比分析在650℃和750℃退火后祥品的Raman谱发现：随着加热温度的升高，SiC与Si含量增加而SiO2含量减少．这表明：在750℃时，C原于的还原作用继400℃后再次占主导地位，又把一部分Si02还原成Si．     

Si在Si（111）表面吸附过程的分子动力学模拟

利用Tersoff半经验多体相互作用势和分子动力学模拟方法研究了荷能的硅原子在Si(111)表面的吸附过程.对100K时,初始入射动能分别为5,15,25,30eV的硅原子从6个不同位置轰击Si(111)表面进行了模拟,观察到了硅原子在Si(111)表面形成的吸附结构,并讨论了不同入射位置和入射能量对吸附结构的影响.结果表明,硅原子相对于表面不同的局部构型发生不同的碰撞过程,而硅原子入射能量的提高有利于成键过程的发生,从原子尺度模拟了沉积机制.     

亲水性聚合物刷通过原子转移自由基聚合以化学键接方式接枝在单晶硅表面(Ⅰ)

实现在Si-H表面用UV辐照将4-氯代乙烯基苯(4-vinylbenzyl chloride,VBC)的单分子层以共价键的方式连接在硅片上形成Si-VBC表面;利用苄基氯引发原子转移自由基聚合(ATRP)反应接枝亲水性2-羟乙基甲基丙烯酸酯(2-hydroxyethyl methacrylate,HEMA)聚合物刷,形成亲水的Si-VBC-g-P(HEMA)表面.用X射线光电子能谱(XPS)表征接枝有亲水聚合物刷硅表面的化学组成,并对其动力学进行研究.     

α-Al2O3(0001)表面电子结构的理论研究

采用基于密度泛函理论的局域密度近似平面波超软赝势法，在周期边界条件下的k空间中，对最外表面终止层为单层Al的α-Al2O3(0001)表面结构进行了弛豫与电子结构计算研究．通过分析表面弛豫前后表面电子密度、态密度变化，表明表面能级分裂主要来自于O的2p轨道电子态变化，α-Al2O3(0001)表面明显地表现出O的表面态．通过电子局域函数图，进一步分析了表面成键与表面电子分布特性．     

硅基超晶格Ⅵ(A)/Si6/SiO2/Si6/Ⅵ(A)的电子结构

硅的有效光发射是硅基光电器件研究的一个关键问题,因此一直受到广泛的关注.本文采用第一性原理对新的硅基材料Ⅵ(A)/Sim/SiO2/Sim/Ⅵ(A)(m=6,Ⅵ(A)=O,Se)的能带结构、态密度和电荷密度等进行了计算研究.通过改变掺入Ⅵ(A)族原子氧和硒的对比,分析了SiO2层、不同的Ⅵ(A)族原子以及它们与最近邻Si原子的相互作用对硅基材料电子性质的影响.研究表明,在局域密度近似(LDA)下,O/Si6/SiO2/Si6/O结构在X点存在准直接带隙的特征,而Se/Si6/SiO2/Si6/Se在Γ点存在很小的直接带隙.