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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