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第1章 固体表面与表面分析方法1

1.1表面的定义与分类1

1.1.1表面的定义1

1.1.2表面的分类2

1.1.3清洁表面3

1.2表面分析方法4

1.2.1扫描隧道显微镜和原子力显微镜4

1.2.2电子显微镜5

1.2.3 X射线衍射6

1.2.4低能电子衍射9

1.3 RHEED的回顾与发展11

1.3.1早期实验中的静态分析11

1.3.2 RHEED在薄膜生长过程中的应用11

1.3.3 RHEED的发展12

参考文献13

第2章 表面原子结构与倒易点阵14

2.1二维晶体学14

2.1.1二维晶体的周期性14

2.1.2二维晶体的对称性及点群16

2.1.3平面群18

2.1.4倒易点阵20

2.2理想表面的原子结构21

2.2.1晶面与晶向21

2.2.2面心立方结构24

2.2.3体心立方结构26

2.2.4纤锌矿结构27

2.3清洁表面的原子结构28

2.3.1台阶表面模型28

2.3.2表面重构31

2.3.3表面弛豫34

参考文献36

第3章RHEED的构造与原理37

3.1超高真空系统与清洁表面准备37

3.1.1超高真空的获得37

3.1.2薄膜制备系统40

3.1.3清洁表面的准备43

3.2电子光学系统44

3.2.1电子枪44

3.2.2电子的波长47

3.2.3采集系统47

3.3高能电子与固体表面的作用48

3.3.1原子对电子的散射48

3.3.2晶体对电子的衍射50

3.3.3折射51

3.4 RHEED的衍射原理52

3.4.1反射和透射52

3.4.2 RHEED衍射谱特征54

参考文献56

第4章RHEED衍射谱的标定58

4.1单晶衍射谱的标定58

4.1.1立方晶体表面58

4.1.2消光与二次衍射62

4.1.3密堆六方晶体表面65

4.2孪晶衍射谱的标定68

4.2.1畴结构的外延68

4.2.2近重位点阵模型71

4.2.3孪晶衍射谱75

4.3准晶衍射谱81

4.3.1准晶薄膜81

4.3.2退火制备准晶83

4.3.3准晶衬底上的外延生长86

4.4多晶衍射谱的标定87

4.4.1随机取向多晶薄膜87

4.4.2择优取向多晶薄膜90

4.5菊池线93

参考文献94

第5章RHEED对薄膜生长动力学的分析96

5.1外延生长过程中的晶格96

5.1.1衍射强度分布96

5.1.2衍射条纹间距计算97

5.1.3晶格应变与弛豫99

5.2薄膜外延生长动力学101

5.2.1生长模式101

5.2.2二维生长模式与Matthews-Blakeslee公式102

5.2.3临界厚度的实验观察104

5.2.4生长模式之间的竞争107

5.2.5 SK生长模式的实验观察108

5.2.6 SK生长模式下的面内面外晶格的精确计算111

5.2.7压应力与张应力的比较114

5.3多晶薄膜取向的分析117

5.3.1单轴织构薄膜的电子衍射117

5.3.2衍射强度的弧度分布120

5.3.3双轴织构薄膜的电子衍射122

5.4织构薄膜生长动力学125

5.4.1单轴织构125

5.4.2双轴织构128

参考文献129

第6章RHEED强度振荡131

6.1基本原理131

6.1.1原始模型131

6.1.2层与晶胞133

6.1.3晶格振荡与衍射条纹宽度的振荡134

6.2沉积条件对强度振荡的影响136

6.2.1生长温度136

6.2.2沉积速率138

6.2.3气氛140

6.3表面弛豫141

6.3.1 RHEED振荡与表面弛豫141

6.3.2表面扩散活化能144

6.3.3间歇式层状生长147

6.4相位移149

6.4.1实验现象149

6.4.2影响因素151

6.4.3理论模型153

参考文献157

第7章RHEED的新应用159

7.1高压RHEED的应用159

7.1.1背景与要求159

7.1.2技术与应用161

7.2 RHEED的表面极图164

7.2.1引言164

7.2.2 RHEED极图的构建164

7.2.3在织构薄膜分析的应用166

7.2.4 RHEED Φ扫描在外延薄膜中的应用173

7.2.5与XRD极图的对比176

7.3 RHEED在量子结构中的分析179

7.3.1引言179

7.3.2量子点几何与RHEED形状180

7.3.3量子结构的形成机制186

参考文献188