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6H-SiC单晶表面ZnO薄膜的制备及其结构表征

孙柏 , 李锐鹏 , 赵朝阳 , 徐彭寿 , 张国斌 , 潘国强 , 陈秀芳 , 徐现刚

无机材料学报 doi:10.3724/SP.J.1077.2008.00753

利用脉冲激光淀积(PLD)技术在6H-SiC单晶衬底上制备了ZnO薄膜. 利用X射线衍射(XRD), 反射式高能电子衍射(RHEED)和同步辐射掠入射X射线衍射(SRGID)φ扫描等实验技术研究了ZnO薄膜的结构. 结果表明:在单晶6H-SiC衬底上制备的ZnO薄膜已经达到单晶水平, 不同入射角的SRGID结果, 显示了ZnO薄膜内部不同深度处a方向的晶格弛豫是不一致的, 从接近衬底界面处到薄膜的中间部分再到薄膜的表面处, a方向的晶格常数分别为0.3264、0.3272和0.3223nm. 通过计算得到ZnO薄膜的泊松比为0.504, ZnO薄膜与单晶6H-SiC衬底在平行于衬底表面a轴方向的实际晶格失配度为5.84%.

关键词: 脉冲激光淀积 , ZnO , SiC , X-ray grazing incidence diffraction

6H-SiC单晶表面ZnO薄膜的制备及其结构表征

孙柏 , 李锐鹏 , 赵朝阳 , 徐彭寿 , 张国斌 , 潘国强 , 陈秀芳 , 徐现刚

无机材料学报 doi:10.3321/j.issn:1000-324X.2008.04.024

利用脉冲激光淀积(PLD)技术在6H-SiC单晶衬底上制备了ZnO薄膜.利用X射线衍射(XRD),反射式高能电子衍射(RHEED)和同步辐射掠入射X射线衍射(SRGID)φ扫描等实验技术研究了ZnO薄膜的结构.结果表明:在单晶6H-SiC衬底上制备的ZnO薄膜已经达到单晶水平,不同入射角的SRGID结果,显示了ZnO薄膜内部不同深度处α方向的晶格弛豫是不一致的,从接近衬底界面处到薄膜的中间部分再到薄膜的表面处,α方向的晶格常数分别为0.3264、0.3272和0.3223nm.通过计算得到ZnO薄膜的泊松比为0.504,ZnO薄膜与单晶6H-SiC衬底在平行丁衬底表面α轴方向的实际晶格失配度为5.84%.

关键词: 脉冲激光淀积 , 氧化锌 , 碳化硅 , 掠入射X射线衍射

Mn掺杂对ZnO薄膜结构和光学性质的影响

孙柏 , 赵朝阳 , 徐彭寿 , 张国斌 , 韦世强

无机材料学报 doi:10.3724/SP.J.1077.2007.00911

利用脉冲激光淀积的方法在Si衬底上生长出了$c$轴高度取向的ZnO和Zn_0.9Mn_0.1O薄膜. 光致发光结果显示了Mn的掺杂引起了薄膜的带边发射蓝移, 强度减弱, 紫光发射几乎消失, 但绿光发射增强. 利用X射线衍射, X射线吸收精细结构和X射线光电子能谱等实验技术对Mn掺杂的ZnO薄膜的结构及其对光学性质影响进行了研究. 结果表明: Mn掺入到ZnO薄膜中形成了Zn_0.9Mn_0.1O合金薄膜, Mn以+2价的价态存在, 这就导致了掺Mn以后的薄膜带隙变大, 在发光谱中表现为带边发射的蓝移. 同时由于掺入的Mn与薄膜中的填隙Zn反应, 导致薄膜的结晶性变差,薄膜中的填隙Zn减少, O空位增多, 引起带边发射和紫光发射减弱, 绿光发射增强.

关键词: ZnO , pulsed laser deposition , X-ray absorption fine structure , X-ray photoelectron spectroscopy , photoluminescence

Mn掺杂对ZnO薄膜结构和光学性质的影响

孙柏 , 赵朝阳 , 徐彭寿 , 张国斌 , 韦世强

无机材料学报 doi:10.3321/j.issn:1000-324x.2007.05.027

利用脉冲激光淀积的方法在Si衬底上生长出了c轴高度取向的ZnO和Zn0.9Mno.1O薄膜.光致发光结果显示了Mn的掺杂引起了薄膜的带边发射蓝移,强度减弱,紫光发射几乎消失,但绿光发射增强.利用X射线衍射,X射线吸收精细结构和X射线光电子能谱等实验技术对Mn掺杂的ZnO薄膜的结构及其对光学性质影响进行了研究.结果表明:Mn掺入到ZnO薄膜中形成了Zn0.9Mn0.1O合金薄膜,Mn以+2价的价态存在,这就导致了掺Mn以后的薄膜带隙变大,在发光谱中表现为带边发射的蓝移.同时由于掺入的Mn与薄膜中的填隙Zn反应,导致薄膜的结晶性变差,薄膜中的填隙Zn减少,O空位增多,引起带边发射和紫光发射减弱,绿光发射增强.

关键词: ZnO , 脉冲激光淀积 , XAFS , XPS , 光致发光

对流作用下Al-4.7％Cu合金枝晶生长的形貌特征和成分分布的数值模拟

周靖超 , 李日 , 杨莹莹 , 赵朝阳

航空材料学报 doi:10.11868/j.issn.1005-5053.2016.4.001

建立了用于模拟Al-4.7％ Cu(质量分数)单相固溶体合金凝固过程温度场、流场、溶质场以及微观组织模拟的元胞自动机-格子玻尔兹曼方法(CA-LBM)数值模型,分析对流作用下枝晶生长的形貌与成分变化.模型处理溶质场计算中固液(S/L)界面处溶质的分配过程,使浓度场的变化和实际的传输过程更加相符.计算结果表明,与不计入流动过程的纯扩散型合金凝固过程相比较,对流对合金枝晶形貌的影响显著,呈现非对称生长形貌.在强制对流条件下,枝晶晶粒大小呈均匀化趋势,枝晶间的局部区域的成分更加均匀,在整体凝固区域内的成分呈现出上游到下游的一定的梯度化趋势.

关键词: 合金凝固 , 微观组织模拟 , CA-LBM , 成分分布 , 枝晶形貌

CA-LBM模型模拟Al-4.7％Cu固溶体合金成分分布和枝晶形貌

杨莹莹 , 李日 , 周靖超 , 赵朝阳

材料热处理学报

建立了耦合温度场、流场、溶质场的CA-LBM(元胞自动机-格子玻尔兹曼方法)数值模型,并用该模型研究了Al-4.7％ Cu固溶体合金的凝固过程.模拟结果验证了模型的合理性,再现了合金凝固过程中的枝晶形貌和溶质偏析,并定量研究了自然对流、初始温度对溶质分布和微观组织的影响.研究表明,自然对流对枝晶形貌有明显的影响,使枝晶生长非对称化,即迎流方向的枝晶生长得到促进,顺流方向的枝晶生长受到抑制.初始温度对凝固进程和枝晶形貌影响较大,降低初始温度,枝晶生长加快且产生了二次枝晶,并造成枝晶尖端固液界面处溶质浓度偏高,加重了溶质偏析.

关键词: 合金凝固 , CA-LBM模型 , 自然对流 , 枝晶生长 , 溶质富集