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oe1(光电查) - 科学论文

10 条数据
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  • 利用金属-半导体界面处的高原子迁移率来定制金属薄膜纹理

    摘要： 研究了在非晶态SiO2(a-SiO2)和非晶态Ge(a-Ge)衬底上生长的Al薄膜的微观结构和织构演变差异。令人惊讶的是，发现a-Ge衬底能将Al晶粒的择优取向从常规的(111)面转变为非常规的(110)面。本研究探讨了金属-半导体界面处Ge原子高迁移率对金属薄膜微观结构和织构演变的影响。由于Ge原子在薄膜表面的偏析，抑制了Al吸附原子在a-Ge衬底上的扩散。同时Ge原子的晶界润湿作用也抑制了Al晶界的迁移。研究表明，a-Ge衬底通过改变薄膜生长模式（从三维成核转变为二维成核），能够调控Al晶粒取向从(111)面转向(110)面。本文还讨论了基于Volmer-Weber生长模型的相互作用诱导岛状生长模型概念。该工作揭示了金属薄膜与半导体衬底界面处的原子迁移率如何控制沉积过程中的薄膜微观结构和织构。

    关键词： 基底、微观结构、表面扩散、织构、金属薄膜、晶界润湿

    更新于2025-09-23 15:23:52

  • 三元（铜-银-锆）吸附原子团簇表面扩散研究及其在薄膜形成中的应用

    摘要： 本研究采用分子动力学技术模拟了异质三元（Cu-Ag-Zr）吸附原子团簇在Ag(111)表面的扩散行为，这对表面现象研究及三元团簇生长、三元合金薄膜形成具有重要参考价值。通过研究1Cu-1Ag-1Zr、2Cu-2Ag-2Zr、3Cu-3Ag-3Zr和4Cu-4Ag-4Zr团簇在300K、500K和700K温度下的纳米尺度表面扩散机制发现：三聚体团簇在300K时呈现跳跃、滑移和剪切扩散；六聚体、九聚体和十聚体扩散速率较低但以呼吸运动、锚定效应和集中运动为主导；500K时三聚体和六聚体出现原子交换过程，而九聚体和十聚体未观察到该现象；700K时除银吸附原子外，所有尺寸团簇均以铜/锆吸附原子的原子交换机制为主（锆原子表现更显著），并伴随单/双吸附原子（可能为锆原子）的分离与重组现象。高温下银吸附原子还会在团簇剩余吸附原子间极短间隔内弹出。值得注意的是，三聚体扩散过程中存在锆或铜吸附原子进入替代位点的吸附现象。700K时还观察到团簇邻近区域的空位产生、填充及迁移。此外，团簇扩散速率随尺寸增大而降低，随温度升高而加快。

    关键词： 分子动力学、吸附原子团簇、空位扩散、表面扩散

    更新于2025-09-23 15:22:29

  • h-BN薄膜厚度随不同取向镍单晶衬底生长的依赖性

    摘要： 近年来，二维材料的化学气相沉积已成为研究热点，因其是制备可用于器件制造的薄膜的可扩展工艺。关于六方氮化硼（h-BN）在金属催化剂基底上的生长机制，既有研究认为是表面能驱动或扩散驱动。本工作通过调控镍单晶基底的晶向，在CVD系统中生长h-BN以阐明生长机制中的竞争作用力。我们发现h-BN薄膜厚度取决于镍基底取向：从(100)晶面到(111)晶面生长速率递增，而在(110)晶面达到最高值。这些现象与不同镍晶向的表面反应活性及扩散能力差异相关。硼和氮从镍体相扩散并析出形成多层h-BN薄膜。本研究阐明了此前被归因于表面能驱动的h-BN CVD生长机制。

    关键词： 表面扩散、电子背散射衍射、生长机制、六方氮化硼

    更新于2025-09-23 15:21:01

  • 镓液滴氮化过程中氮化镓量子点形成的机制

    摘要： 我们研究了通过氮通量中镓液滴退火形成GaN量子点（QDs）的机制。我们考察了液滴和量子点尺寸分布的温度及衬底依赖性，以及Ga/N扩散率和GaN成核速率对量子点形成的相对作用。我们报道了由镓表面扩散介导的两种竞争机制，即量子点在原有镓液滴处或远离其位置形成。我们讨论了以成核为主和以粗化为主的生长机制的相对作用，以及纤锌矿与闪锌矿多型体选择在不同衬底上的影响。这些见解为针对广泛的III族氮化物半导体量子点定制量子点尺寸分布和多型体选择提供了可能。

    关键词： 多型体选择、表面扩散、氮化镓量子点、氮化处理、镓液滴

    更新于2025-09-23 15:19:57

  • 纳米颗粒掺杂柱阵列的自组装用于等离子体生物传感

    摘要： 表面等离子体共振生物传感器通过简单检测方法展现出对多种生物分子的高灵敏度检测优势。然而，实现大面积高密度热点区域的可扩展、可重复芯片制备仍面临技术挑战，这限制了此类传感器的商业化与临床转化应用。本研究开发了一种新型三维等离子体纳米结构制备方法，该结构具有高密度、大体积热点区域，从而具备优异的本征检测性能。具体而言，通过简单真空工艺利用吸附金原子在光滑金纳米柱阵列上的增强表面扩散效应，制备出掺杂金纳米粒子的金纳米柱阵列。该工艺无需高温退火即可在1纳米厚介质包覆的金纳米柱阵列上直接形成高密度球形金纳米粒子，从而引发多重等离子体耦合效应，在三维空间内形成大体积有效热点区域。该等离子体纳米结构在表面增强拉曼光谱中展现出超过8.3×10?倍的信号增强，在等离子体增强荧光中实现超过2.7×102倍的增强效果?；诟萌壤胱犹逍酒那萘鞲锌固寮觳饬槊舳冉衔唇峁够鸹滋嵘?00倍（等离子体增强荧光检测）。这种简单且可扩展的高灵敏度三维等离子体纳米结构制备方法，为拓展等离子体增强传感应用开辟了新途径。

    关键词： 表面扩散、等离子体生物传感器、球形金属纳米粒子、三维纳米结构、表面能

    更新于2025-09-19 17:13:59

  • 通过扫描隧道显微镜和分子动力学模拟揭示聚(3-己基噻吩)畴的合并机制

    摘要： 在此，我们通过扫描隧道显微镜（STM）原位追踪了物理吸附在石墨表面的聚（3-己基噻吩）（P3HT）畴的合并过程，同时清晰解析了畴结构。研究揭示了畴形状固定、变形虫/蠕虫状及桥接介导三种合并机制。在畴形状固定扩散中，移动畴遵循非连续随机行走原则，同时呈现扩散与类弹道动力学特征。此外，非对称畴可能表现出各向异性运动。变形虫式合并中，伪足随机形成并动态变化；蠕虫式合并中，畴在运动前即形成固定的头部与主体两部分并保持形态稳定。当小畴通过动态桥接直接与大畴结合时，该过程称为桥接介导合并。分子动力学模拟结果支持了P3HT畴在石墨表面运动与旋转的实验发现。

    关键词： 表面扩散，聚(3-己基噻吩)，扫描隧道显微镜

    更新于2025-09-19 17:13:59

  • 通过纳米尺度结区的热迁移实现单晶金属纳米线的可控生长

    摘要： 由温度梯度驱动的质量输运在流体中十分常见。然而我们在此展示：当将冷纳米针尖从热固体基底上拉离时，热迁移现象会极其剧烈，以至于可被用于制备单晶铝、铜、银和锡纳米线。这表明在纳米尺度物体中，固体能凭借短距离内的快速表面扩散，在形态快速变化方面模拟液体特性。在均匀生长过程中，热端与冷端之间通?；嵝纬珊芯Ы纾℅B）的细颈状连接体，该连接体维持着极高的温度梯度——若非受到晶界内相对迟缓的镀覆过程及其产生的背应力的抵消，这种梯度本应驱动更大的质量通量。这种含晶界的连接体具有极强鲁棒性，能适应不同拉伸方向和速度，从而以类似直拉法晶体生长的方式为纳米线生长提供良好可控性。

    关键词： 单晶、表面扩散、纳米线、晶界、热迁移

    更新于2025-09-16 10:30:52

  • 硅基二氧化硅上纳米级铪岛诱导形成均匀HfSiON薄膜的钛覆盖层

    摘要： 通过在SiO2/Si衬底上对Hf岛进行Ti覆盖，可显著提升HfSiON薄膜的面内均匀性。氮等离子体（ICP）处理诱导的HfSiON薄膜生长过程中，Ti覆盖层能有效抑制Hf从Hf(岛)/SiO2/Si结构表面的扩散。氮ICP处理在Ti/Hf(岛)/SiO2/Si表面形成TiN层，通过降低表面能来抑制Hf的表面扩散。即使仅5%的小面积Ti覆盖，也能有效保证HfSiON薄膜中Hf浓度的均匀性。采用真空非接触式原子力显微镜和截面扫描电镜成像监测薄膜均匀性。原位XPS分析表明，离子轰击会导致TiN层溅射，但薄膜中Ti含量降幅小于1%。即便表面覆盖TiN层，仍能成功实现Si与Hf的混合及后续薄膜氮化。汞探针测试显示，Ti覆盖带来的均匀性改善可提升高k介质薄膜的电容并降低漏电流。

    关键词： 均匀薄膜、电容、HfSiON、钛覆盖层、漏电流、氮等离子体刻蚀、表面扩散、等离子体诱导、氮化钛层

    更新于2025-09-09 09:28:46

  • 金纳米棒的热重塑动力学：尺寸、形状及局部环境的影响

    摘要： 金纳米棒在聚合物基质中的热重塑是许多潜在应用中的重要现象。然而，目前仍缺乏对控制纳米棒重塑动力学的各种机制的基本理解。本文基于对不同几何形状（长径比、体积、直径）的金纳米棒在交联环氧基质中于应用相关温度（120-220°C）下的时间分辨热重塑测量与详细分析，为金纳米棒形状转变的现象学模型提供了证据。我们的分析表明：a) 纳米棒重塑动力学包含由不同现象主导的两个时间阶段；b) 特定温度下的最终重塑程度强烈依赖于初始颗粒几何形状及其周围环境的机械刚度。短时内，形状转变主要由曲率诱导的表面扩散过程主导，其中扩散的活化能取决于曲率。然而长时间尺度下，周围环境通过减缓扩散并稳定纳米棒形状起关键作用。我们证明，长时间行为可通过修正的表面扩散模型良好描述，该模型考虑了机械约束产生的外力导致原子扩散率减缓的影响。在纳米复合材料中调控最终形状和重塑动力学的能力，为定制这些材料的光学特性开辟了新途径。

    关键词： 聚合物纳米复合材料、表面扩散、温度传感、等离子体学、热重塑、金纳米棒

    更新于2025-09-09 09:28:46

  • 溅射Ti1-xAlxN薄膜亚稳相形成的建模

    摘要： 亚稳态氮化钛铝涂层在切削与成形加工中应用广泛。虽然学界普遍认为亚稳态TiAlN的相形成受动力学因素支配，但现有建模研究仅基于能量学原理。本研究通过一项组合磁控溅射实验、表面扩散活化能、临界扩散距离及热力学计算，预测了TiAlN的亚稳相形成规律。后续通过改变化学成分、沉积温度和沉积速率获得的组合生长实验相形成数据，与模型预测高度吻合。研究进一步证明：考虑动力学因素可使预测的临界固溶范围显著扩展——动力学考量将铝溶解度极限下推至能量学方法无法获得但实验可实现的更低数值。

    关键词： 表面扩散，氮化钛铝，亚稳相，组合磁控溅射

    更新于2025-09-04 15:30:14