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合金薄膜外延生长动力学及新型结构形成机理的研究

批准号10674076 学科分类薄膜和纳米结构的形成 ( A040105 )
项目负责人倪军 负责人职称教授 依托单位清华大学
资助金额25.00
万元
项目类别面上项目 研究期限2006 年 12 月 31 日 至
2009 年 12 月 30 日
中文主题词合金;薄膜;外延生长;动力学;有序结构
英文主题词alloy; film; epitaxial growth; kintics; ordered strucutre

摘要

中文摘要 外延生长技术被广泛用来制备合金薄膜,由于合金薄膜具有通过原子组分以及低维尺度剪裁结构的可能性,具有许多新结构和新性质,并可制备出优异性能的量子器件。在本项目中,我们对合金薄膜外延生长的动力学进行了研究,发展了结合第一性原理计算和统计生长模型处理合金薄膜外延生长动力学的理论方法,计算了CoPt合金薄膜生长动力学相图。预言了不同衬底条件下动力学各向异性导致的有序取向转变,给出了有序结构随生长条件,如衬底晶格常数,生长速率,生长温度等的变化规律。我们建立了SiCAlN外延生长的生长模型和生长相图,确定了可能的外延生长结构和生长条件,对于其电子性质的计算表明其带隙有很大调谐性。我们计算了CoAl(001)薄膜在不同生长条件下的生长过程及形成的表面结构,解决了原有实验和理论结果的矛盾。我们还研究了合金薄膜的亚稳态的动力学形成过程。我们研究了NaxCoO2不同堆垛方式的相图和形成过程,得到了5种稳定的堆垛结构,解释了在不同浓度下更容易制备的堆垛结构。我们提出了确定合金薄膜表面结构化学势范围的方法,计算了FeAl(110)薄膜表面结构的稳定性。以上结果为合金薄膜结构形成提供了物理机理和预言。
英文摘要 Epitaxial growth technique has been used extensively to synthsize the alloy films. Alloy films can be tailored through the variation od atomic compositions and low dimensional size, which leads to various novel structures and electronic properties for the applications in quantum devices with outstanding performance. In this project,we have investigated the kinetics of epitaxial growth of alloy films. We have proposed the methods dealing with the kinetics of epitaxial growth of alloy films using growth model and first principles calculations. We have calculated the kinetic phase diagrams for the growth of CoPt alloy films. We have predicted ordering orientation transition in various substrates due to kinetic anisotropy. We have investigated the effects of various growth conditions such as: deposition rate, growth temperature, substrates, on the kinetics of epitaxial growth and the structure formation. We have proposed the epitaxial growth model of SiCAlN and obtained the growth phase diagram, with which possible epitaxial structures are predicted. The calculations of their electronic properties show their band gaps are tunable by structure types. We have calculated the surface structures of CoAl(001)films in various growth consitions. Our results resolves the inconsistency of previous theoretical and experimental
结题摘要 外延生长技术被广泛用来制备合金薄膜,由于合金薄膜具有通过原子组分以及低维尺度剪裁结构的可能性,具有许多新结构和新性质,并可制备出优异性能的量子器件。在本项目中,我们对合金薄膜外延生长的动力学进行了研究,发展了结合第一性原理计算和统计生长模型处理合金薄膜外延生长动力学的理论方法,计算了CoPt合金薄膜生长动力学相图。预言了不同衬底条件下动力学各向异性导致的有序取向转变,给出了有序结构随生长条件,如衬底晶格常数,生长速率,生长温度等的变化规律。我们建立了SiCAlN外延生长的生长模型和生长相图,确定了可能的外延生长结构和生长条件,对于其电子性质的计算表明其带隙有很大调谐性。我们计算了CoAl(001)薄膜在不同生长条件下的生长过程及形成的表面结构,解决了原有实验和理论结果的矛盾。我们还研究了合金薄膜的亚稳态的动力学形成过程。我们研究了NaxCoO2不同堆垛方式的相图和形成过程,得到了5种稳定的堆垛结构,解释了在不同浓度下更容易制备的堆垛结构。我们提出了确定合金薄膜表面结构化学势范围的方法,计算了FeAl(110)薄膜表面结构的稳定性。以上结果为合金薄膜结构形成提供了物理机理和预言。

成果

序号 标题 类型 作者
1 Structural and electrical properties of (110) ZnO epitaxial thin films on (001) SrTiO3 substrates 期刊 Wu, Yunlong|Zhang, Liuwan|Chen, Yonghai|Ni, Jun|Xie, Guanlin|

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