氮化铟(0001)干净和缺陷表面结构研究

利用第一原理研究了纤锌矿结构InN(0001)表面结构.用两种势(US-PP和PAW)对氮化铟晶格常数优化,用US-PP势计算值和实验值符合的更好.US-PP势总能计算表明氮吸附在InN(0001)面的(2×2)结构H3位最稳定,铟吸附在InN(0001)面的(1×2)结构T4位最稳定.InN(0001)表面容易形成铟层,氮空位很可能是造成n型InN的高载流子浓度的施主.     

PbS电子结构的第一性原理

基于第一性原理平面波赝势方法,采用广义梯度近似(GGA)和局域密度近似(LDA)等不同的交换关联势,分别计算了闪锌矿(ZnS)结构、面心(NaCl)结构和体心(CsCl)结构PbS的总能,给出了体系平衡时的晶格常数.讨论了不同交换关联势(DECP)对能带结构、态密度(DOS)、分态密度及带隙的影响.3种结构PbS能量的计算结果表明,面心结构PbS较体心结构及闪锌矿结构更稳定.     

ZnO第一性原理计算中两种赝势方法之比较

采用基于密度泛函理论的第一性原理方法,应用两种赝势(US-PP和PAW)对纤锌矿结构ZnO晶体结构参数进行研究,计算发现两种赝势的计算结果对不同的领域各有其特点。本文解释了不同赝势导致的结果差异的原因,并给出了第一性原理计算的若干结果。     

基于第一原理计算拟合Ag、Si和C原子间作用势的研究

为了实现Ag在SiC晶体中扩散的分子动力学模拟,根据第一性原理计算结果,采用"力匹配"方法对Ag、Si和C原子间相互作用势进行拟合,并用晶格常数、内聚能、体弹性模量、弹性常数和缺陷形成能等进行了势函数的验证.结果表明,拟合所得的势对Si、C和SiC晶体的内聚能、晶格常数和体弹性模量的计算非常准确,最大误差不超过0.6%;并且,该势对Si和C晶体中空位与间隙形成能及SiC晶体中Si与C空位形成能的计算值比采用J.Tersoff给出的势的计算值更精确;此外,该势对16种AgSiC三原子体系缺陷形成能的计算也比较精确.     

用于薄膜外延生长的单晶基片RHEED研究

利用反射式高能电子衍射仪(RHEED)对微电子技术常用的Si,SrTiO3单晶基片进行了表面结构分析.研究了硅基片的不同清洗工艺对衍射图样的影响,发现衬底的处理工艺非常重要.借助于反射式高能电子的衍射图样和理论分析,计算出与理论值相近的SrTiO3基片晶格常数.结果表明,高能电子衍射仪可以被用于计算生长在基片上的外延薄膜面内晶格常数.     

Mg2Si同质异相体的平衡结构、状态方程和声子谱研究

在第一原理框架下,采用赝势平面波方法计算研究了Mg2Si晶体的晶胞常数、状态方程和声子谱等性质,得到的晶胞常数与实验值和前人的计算值是一致的.研究发现,反萤石结构Mg2Si,反氯铅矿结构Mg2Si和Ni2In型Mg2Si分别在压强为0～6 GPa,7.5～20.2 GPa和21.9～40 GPa范围内能够保持结构稳定.三种Mg2Si同质异相体的稳定性由高到低应该是:反萤石结构Mg2Si>反氯铅矿结构Mg2Si>Ni2In型Mg2Si.利用晶格动力学方法计算了三种同质异相体的声子谱.     

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．     

尖晶石CSi2N4化合物的电子结构和硬度分析

采用密度泛函理论在广义梯度近似下的赝势平面波方法,对尖晶石CSi2N4体系进行晶格优化,得到能量最低的稳定结构,获得平衡态时的晶格常数,并计算了总能量、弹性常数、体变模量、能带结构和态密度,再根据计算结果对其稳定性和电子结构进行分析.最后,计算了尖晶石CSi2N4化合物的硬度,并与尖晶石结构的氮化碳(C3N4)进行了比较.     

ZnO晶体结构参数的第一性原理计算

采用ABINIT软件计算了在Troullier-Martins赝势条件下不同晶格常数的纤锌矿结构ZnO晶体总能,获得晶体总能与晶格常数关系的数据,根据能量最小原理,获得ZnO稳定结构的晶格常数为a0=3.201,c0=5.161,c/a=1.612;对数据通过Muranghan状态方程进行拟和得到弹性模量B0=168GPa,计算结果比较接近实验值.     

利用两种不同赝势对铝热力学特性的研究

利用在局域密度近似下的第一原理平面波赝势方法以及应用TM和HGH两种模守恒赝势,计算了在一定晶格常数范围内铝的面心立方结构的能量与体积关系．在准谐近似下引入德拜模型,用两种赝势计算了不同的热力学特性,如体积弹性模量、物态方程、热膨胀等,比较了两种赝势计算出的结果,在通常情况下,两种赝势计算的结果差别不大,在有些情况下两者的差别比较明显,但计算结果都与有效的实验值相符合。     

Si掺杂TiSiN涂层的结构特征及力学性能

通过射频磁控溅射在单晶硅(111)和硬质合金衬底上制备Si掺杂的TiSiN纳米复合涂层。采用双靶溅射技术,保持Ti靶功率不变,改变Si靶的功率以获得Si含量不同的TiSiN纳米复合涂层。用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和显微硬度计表征TiSiN涂层的结构、成分、形貌和硬度。研究结果表明,Si靶溅射功率对TiSiN涂层的结构和力学性能影响较大。随着Si靶溅射功率的增加,TiN晶粒特征峰由(111)向(200)转变,在20 W的Si靶溅射功率下(111)面取向最优。涂层厚度随着功率的增大呈现先增大后减小的趋势。Si以非晶相Si_3N_4的形式存在;随着Si含量的增加表面晶粒得到细化,在20 W的Si靶溅射功率下,涂层晶体生长致密光滑,涂层硬度高达2 600 HV。     

激光烧蚀制备纳米Si晶粒的激光能量密度阈值

在10 Pa的Ar环境气氛下,采用脉冲激光烧蚀方法在玻璃或单晶Si(111)衬底上制备了纳米Si晶薄膜. 为了确定能够形成纳米Si晶粒的激光能量密度阈值,在0.40～1.05 J/cm2内实验研究了激光能量密度对纳米Si晶粒形成的影响. 扫描电子显微镜(SEM)测量证实,随着激光能量密度的减小,所形成的纳米Si晶粒数目逐渐减少. 当激光能量密度低于0.43 J/cm2时,衬底表面不再有纳米Si晶粒形成. 从激光烧蚀动力学角度出发,对实验结果进行了定性分析.     

催化剂、基底对ECR-CVD法制备碳纳米管的影响

采用电子回旋共振微波等离子体化学气相沉积技术(ECR CVD),CH4和H2为气源,分别以Fe3O4,Co纳米粒子及Fe(NO)3溶胶为催化剂在多孔硅基底上制备了碳纳米管;在Si(111)和石英基底上以Fe3O4纳米粒子为催化剂实现了碳纳米管的生长·使用扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)对样品的形貌、尺寸及结构进行表征·讨论了催化剂和基底对碳纳米管形貌、密度和取向性的影响·结果表明:催化剂影响碳纳米管的成核密度和生长速度,基底通过影响催化剂的特性和分布均匀性,对碳纳米管的形貌和生长模式产生重要影响,以Fe3O4为催化剂在多孔硅上实现了碳纳米管的最优定向生长·     

沉积温度对PECVD 法制备SiNx 薄膜光致发光峰的影响

SiNx薄膜已经被广泛地应用于晶体硅太阳能电池表面作为减反和钝化膜,所以对SiNx薄膜的光学性质研究很有必要。本文采用等离子体增强化学气相沉积(PECVD)技术,在p型单晶硅(111)衬底上成功地制备了不同温度条件下的SiNx薄膜。室温下,在352 nm光源激发下,每个样品有2个发光位置,所有样品总共观测到了4处不同的发光峰位:390、471、545、570 nm,并且发现温度对390 nm处的发光峰位置无影响。由于杂质的引入在带间形成了局域化的缺陷能级,缺陷态能级和导带以及价带之间的跃迁是其主要的跃迁机制。因此,可以通过控制薄膜的生长条件来控制各个缺陷态密度,从而可以实现氮化硅薄膜在可见光范围内的可控发光。     

PLD制备LiMn2O4薄膜及参数对薄膜微观结构的影响

用脉冲激光沉积（PLD）,分别在不锈钢和单晶硅（111）衬底上生长了LiMn2O4薄膜,并对所生长LiMn2O4薄膜的结构进行了研究。结果发现,生长在不锈钢衬底上的薄膜具有粗糙的表面和随机的结晶取向,生长在单晶硅衬底上的薄膜具有相对光滑的表面,并具有明显的（111）方向上的择优取向。还研究了脉冲频率和总脉冲数对薄膜生长的影响,结果显示,在相同的沉积条件下,对于不同衬底,LiMn2O4薄膜的生长率不同;脉冲频率对薄膜生长的影响明显,在相同总脉冲数情况下,脉冲频率大,薄膜生长率明显增大。     

Ag在单晶硅(111)基面上的反应润湿与固液界面能计算

采用滴座法研究Ag在高定向生长单晶硅(111)基面上的高温反应润湿行为及固液界面结构.结果表明,Ag/Si(111)润湿体系在1 200℃高温下的最终润湿角为96.7°,呈现不润湿现象,反应润湿界面有Si原子溶解到液态Ag中,但没有新相生成,Si和Ag仍以单质形式存在,因此Ag(l)/Si(s)界面能保持不变.通过计算得到1 200℃下Ag/Si(111)润湿体系的固体表面能和固液界面能分别为565.6和667.1 mJ.m-2.     

硅表面上电荷分布的晶向关系

本文分别用Si_(16)H_(21)模拟Si(113),Si_(35)H_(30)模拟Si(112)高密勒指数表面,用Si_(37)H_(39)模拟Si(111)及Si_(19)H_(18)模拟Si(100)表面.通过SCF-LCAC-CNDO理论计算,研究了各种表面上的净电荷分布.发现,各种表面上存在不同程度且不同分布的净电荷,表面原子sp~3轨道中的电荷做了重新分布,净电荷较多地局域在悬键方向上.表面上台阶的存在强烈地影响着表面净电荷转移的性质.此现象在Si(112)面上尤其突出.本文据此解释了不同晶面上附加表面电偶极子及态密度等实验结果.     

SnO2／Si特性的研究

在不同温度下，由ＣＶＤ法，在（１１１）和（１００）单晶硅上淀积ＳｎＯ２，测量了它们的光电压谱和相应的气敏特性，推导了光电压的计算公式，并由此计算出其重要的参数