纳米硅薄膜的压阻效应

固体纳米材料已被认为是当前极有发展前景的一种人工功能材料.许多先进国家皆已把它列为21世纪重大课题而给予重视.我们使用了常规的PECVD薄膜沉积技术已成功地制备出具有纳米相结构的硅薄膜(nc-Si:H).由于纳米硅膜是由占体积百分比X_c≈50%的细微晶粒(d=3～5nm)及X_I≈50%的晶粒界面所组成,已发现大量界面组织的存在对nc-Si:H膜的结构和物性产生重要的作用.业已观测到,nc-Si:H膜中的界面是由细微晶粒的无规排列     

纳米硅薄膜界面中的环形结构

纳米固体材料由于具有高浓度界面的结构特性以及相伴随着的新颖物性,1984年以后在材料各个领域得以迅速发展。近年来,随着纳米材料在许多领域的兴起,纳米硅薄膜也受到人们越来越多的关注。纳米硅薄膜是由大量的纳米尺寸晶粒及晶粒间界面构成。由于晶粒具有无规则分布的特征,使得界面具有不同的结构和键合特征。界面对纳米硅薄膜的结构和物性具有极其重要的影响。     

微晶与纳米硅薄膜表面形貌分形特征的研究

对纳米硅薄膜的微结构研究一直是这个领域中令人感兴趣的问题.Mandelbrot提出的分形理论可用于材料显微结构的定量表征,而分形维数是描述分形结构特征的一个重要几何参量.近年来,人们利用光学显微镜和SEM等手段对薄膜材料和金属断口的表面形貌进行了很多研究,但由于实验手段的限制,通常只能获得材料在微米尺度上的分形特征,而且存在实验过程和数据处理繁琐等缺点.80年代初发展起来的STM,具有纳米量级乃至原子量级的分辨率,能够非破坏性地直接获得样品表面形貌的实空间三维图象,便于进行数据处理,从而使人们可较方便地在纳米乃至原子尺度上对材料的表面进行研究.我们首先采用STM在纳米尺度上对不同工艺条件下按常规PECVD技术制备的微晶及纳米硅薄膜的表面形貌进行了观测,并结合分形理论计算了样品表面形貌的分形维数D,从而找到了D值与样品微结构参数之间的联系.1 实验过程实验所用的硅薄膜样品是在常规PECVD系统中,使用高比例的高纯氢稀释的硅烷作为反应气体,利用RF+DC双重功率源激励等离子体辉光放电制备得到的.薄膜样品的厚度～1μm,衬底为普通的玻璃片.样品表面微观形貌的观测是采用CSTM-9000型STM(中国科学院化学研究所生产)在常温和大气中完成的.观测前,样品在稀释的HF中漂洗,以除去表面上的氧     

低温扫描隧道显微镜的研制

1986年,诺贝尔奖获得者 Binnig 及其同事 Smith 进一步发展了能工作于低温环境的扫描隧道显微镜,从而将扫描隧道显微学的研究工作推进到低温领域.利用低温扫描隧道显微镜开展了超导、电荷密度波(CDW)和自旋密度波(SDW)等方面的研究.扫描隧道谱学(STS)是扫描隧道显微学的另一分支,它的作用在于研究样品的表面电子态.在低温下进行扫描隧道谱的研究,能显著减小谱线热展宽的影响,得到更精确的数据.许多相变同时会伴随着晶格结构或电子态密度的改变,其相变点往往在液氮或液氦温区,要研究这些课题也要借助于低温扫描隧道显微镜.     

扫描隧道显微镜中的磁场效应

1 引言自从Binnig等发明了扫描隧道显微镜以来,其在原子分辨率表面信息研究中,引起人们越来越大的兴趣.在最近的十年中,扫描隧道显微镜得到飞速发展,许多新的派生仪器不断地出现,诸如原子力显微镜(AFM),扫描隧道电位计(STP),扫描近场光学显微镜(SNOM)和弹道电子发射显微镜(BEEM).最近,Volcker等提出了一种新的扫描隧道显微镜工作模     

DNA变异结构的扫描隧道显微镜研究

脱氧核糖核酸(DNA)是生命活动的主要遗传物质,它在不同的环境下可以产生结构变化,如经加热处理等会使DNA的舣螺旋发生解旋等变化。 最近有人用扫描隧道显微镜(STM)在人气下直接观察了裸露的B,A,Z-DNA的双螺旋结构和单链DNA的结构,证明了STM是研究核酸结构的有力工具。但经过变性处理     

利用扫描隧道显微镜研究单分子的最新进展

介绍了近年来单分子科学的最新研究进展和单分子研究的主要方法与技术手段,特别是利用扫描隧道显微镜进行的单分子研究工作。通过对在单分子尺度下若干特殊的物理现象和效应的讨论,说明单分子器件在未来科技中的巨大潜力,以及单分子研究对物理学发展所提供的机遇和挑战。     

C_(60)Langmuir-Blodgett膜的扫描隧道显微镜研究

碳60(又称巴基球,以下简写为C_(60))是1985年由美国科学家发现的碳元素的第三种同素异形体,其分子由60个碳原子组成,在常温下是一种稳定的分子晶体。根据分析测定,C_(60)分子为由20个正六边形和12个正五边形组成的空心立体结构(见图1),形状酷似足球,其中每个碳原子均含两个单键和一个双键。     

纳米硅光能隙的Raman表现

早期非晶硅振动谱的研究中提到非晶材料光学吸收能隙与Raman谱的关联.嗣后,Lannin又在非晶四族元素动力学和序结构的研究中明确地指出:光能隙(即Tauc隙)与其Raman谱中类横向光学模(TO-like mode)峰的半高半宽的变化有关,且与无序硅贝特点阵模型(Bethe lattice model)做了比较,发现无序随机网络中每个原子的sp~3轨道互作用起伏的减小致使带边变宽,进而引起键角分布函数g(θ)的变化,表现在Raman谱的位、形上.然而,g(θ)可以从对分布函数g(r)的近似得到:     

用扫描隧道显微镜观察钢中贝氏体组织

贝氏体组织是金属、合金甚至非金属(例如陶瓷)等材料在一定条件下发生固体相变时产生的一种重要组织结构,贝氏体钢也因此而得其名.几十年来科学家们对贝氏体的组织形态及相变机理多有研究,然而由于其本质的复杂性和受观察手段的限制,目前对于贝氏体的研究无论在理论上或是实验上都还处于不断探索的阶段,还有许多悬而未决的问题.对于贝氏体组织的相变机制存在着两种对立的观点:一种是扩散机制,通常也称为台阶生长机制;另一种是切变机制.这两种观点的立论依据主要都是通过扫描电镜或透镜电镜的实验来观察贝氏     

纳米硅粉末的制备及红外吸收光谱研究

纳米硅和多孔硅发光的发现,引起了人们对纳米级半导体材料研究的重视.对这种现象的解释主要归结为以下两点:一是因颗粒尺寸小而引起能带结构的变化,导致跃迁选择定则改变引起发光,即所谓量子尺寸效应;二是在硅小颗粒表面的氢、氧等杂质与硅化合形成缺陷,悬键所引起发光。目前对这两种解释尚无定论。对于后者,弄清楚纳米硅中氢、氧的存在方式与结构的关系对研究纳米硅的发光机理有很重要的意义。红外吸收光谱作为探测硅中的氢、氧等的手段已进行了很多的研究。本文利用激光诱导化学气相沉积法(LICVD)用SiH_4为原料制备了平均粒度为10～12nm的晶态纳米硅粉。并通过红外吸收光谱对纳米硅粉末中的氢和表面氧化所引起的氧的存在情况进行了分析。发现纳米硅粉末由于表面原子活性大,有氧化现象,在其中存在(H_2-Si)。原于团和HSiO两种类型的硅氢结构。前者是一种不稳定结构,退火温度达到600℃时分解,在红外谱上的吸收峰消失;后者是一种稳定结构,随退火温度的升高,氧含量的增多,向高波数方向移动。这主要是由于氧的电负性对H-Si的影响形成的。     

由非晶晶化带备的纳米晶Fe_(73.5)Cu_1Nb_3Si_(13.5)B_9表面的扫描隧道显微镜研究

非晶态Fe_(73.5)Cu_1Nb_3Si_(13.5)B_9合金在晶化温度以上退火,可以形成由直径10—20nm、具有体心立方结构的Fe(Si)固溶体微晶及4—5个原子层厚的晶界非晶相组成的纳米微晶合金.与非晶态合金相比,具有饱和磁感强度高、矫顽力低、高频损耗低等优点,是一种综合性能极佳的新型软磁材料.     

扫描隧道显微镜

两项在时间上几乎相距达50年之久的重要发明,分享了1986年的诺贝尔物理学奖.奖金的一半,授予已从西柏林普朗克学会所属弗里茨·哈勃研究所退休的西德物理学家恩斯特·鲁斯卡,这是因为在本世纪30年代,“他在电子光学方面的基础研究工作,以及设计了世界上第一台电子显微镜.”     

纳米薄膜导热系数的分子动力学模拟

建立了一种导热模型,采用分子动力学方法模拟研究了厚度为纳米量级的固体薄膜在垂直于膜平面方向的导热系数,选取具有可靠实验数据和势能函数的固体氩作为模型系统。通过计算机模拟预报了纳米薄膜导热系数的“尺寸效应”：在膜厚度为２－１０ｎｍ范围内,薄膜导热系数值显著低于大体积实验值,并随膜厚度增大而增大。声子Ｂｏｌｔｚｍａｎｎ输运方程的近似解与计算机模拟结果相一致,揭示了导热系数的“尺寸效应”来源于薄膜边界对     

Ge-SiO_2纳米镶嵌薄膜的制备及光吸收特征

半导体-绝缘体纳米颗粒镶嵌复合膜是由半导体纳米颗粒镶嵌在不相溶的介质基体中而形成的薄膜.由于它兼具纳米颗粒与薄膜的双重特点,表现出许多独特的光学特性,展示出这种新型固体薄膜材料越来越广泛的应用前景,所以逐渐形成当前材料科学、凝聚态物理研究中值得重视的一个新领域.锗是应用较广泛,最重要的元素半导体材料之一,研究锗纳米颗粒镶嵌复合膜的制备工艺,微观结构以及物理性能之间的关系和规律,有助于指导我     

石墨表面纳米级直接刻蚀的研究

利用扫描隧道显微镜(STM)对导体和半导体表面进行纳米级超微加工,不仅在理论上可深化对表面原子和分子运动规律的认识,以及介观物理、量子力学等基础科学的研究,而且有着潜在的应用前景,如制作高密度存储信息元件和纳米尺度的电子元件等。目前,这方面的工作已取得了一些进展。我们用自行研制的STM,采用在针尖与样品之间施加长脉冲电压的方法对石墨表面进行了直接刻蚀,得到了各种字体和图案。     

纳米氧化锌薄膜掺杂失效的重要因素

从纳晶薄膜的形貌出发, 根据纳晶氧化锌薄膜的几种构成归纳了几点近似说明. 这几点说明旨在把纳晶薄膜和单晶薄膜区分开来, 同时利用Kronig-Penney 模型计算了纳晶薄膜的带尾态分布, 设定了一个特征函数, 给出了不同c/b 值下带尾态分布图. 根据这些图形的特点进一步分析了纳晶氧化锌薄膜的掺杂失效现象和薄膜成为绝缘体的条件, 得出了纳晶氧化锌薄膜的电导出现的条件, 也给出了制备P 型氧化锌材料的条件. 当纳晶晶粒达到微晶量级时, 带尾态变得连续起来, 回归单晶的特点. 最后给出大晶粒材料具有导电优势.     

硅基SiNxOy薄膜的光致发光

为了实现硅基光电子集成,人们正在致力于探求合适的硅基发光材料.由于SiO_2薄膜是硅集成电路中重要的掩蔽膜和介质膜,因此人们正在将它作为一种有前途的发光材料进行研究,并获得了一些有价值的结果众所周知,SiN_xO_y薄膜也是硅集成电路中重要的掩蔽膜和介质膜,由于它比SiO_2薄膜具有更多的优点,并在超大规模集成电路中得到了越来越多的应用,所以研究SiN_xO_y薄膜是否可以成为一种合适的硅基发光材料也就显得十分有意义了.就我们所知,还没有文献报道SiN_xO_y薄膜光致发光(PL)特性的研究.