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反射高能电子衍射系统（RHEED）
佚名
【期刊名称】《物理》
【年(卷),期】2007(36)6
【摘要】高能电子小角度（-2℃）掠射样品表面，可以得到电子衍射图像．通过分析电子衍射图像，可以进行表面晶体构造分析，晶体成长过程观察及成膜厚度的监控．
【总页数】1页(P497-497)
【关键词】反射高能电子衍射系统;衍射图像;构造分析;成长过程;小角度;膜厚度;表面
【正文语种】中文
【中图分类】O484
【相关文献】
1.MBE系统中GaAs样品的RHEED分析 [J], 黄旭;潘金福;王云;周勋;丁召
2.反射高能电子衍射系统（RHEED） [J],
3.具有RHEED在线监控功能的超高真空CVD系统及3＂硅片低温外延研究 [J], 叶志镇;曹青;张侃;赵炳辉;李剑光;阙端麟;谢琪;雷震霖
4.反射高能电子衍射法（RHEED） [J],
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反射高能电子衍射仪安全操作及保养规程反射高能电子衍射仪（Reflectron High-Energy Electron Diffraction，RHEED）是一种常用于表面研究的表征手段。
由于仪器中存在高压电压和辐射，操作不当可能会对人身安全和仪器性能造成损害。
因此，本文介绍RHEED的安全操作及保养规程，以确保仪器的正常使用和使用者的人身安全。
1. 仪器结构及原理介绍RHEED仪器由电子枪、样品台、荧光屏、散射器、真空系统等组成。
其原理是通过向被研究样品表面发射电子束，并观察散射电子所形成的衍射图案来研究表面结构。
一般来说，操作者需要对样品的位置和朝向、电子束的缩放和聚焦、荧光屏的对准等参数进行调控，才能获得理想的衍射图案。
2. 安全操作规程2.1. 使用前准备操作人员必须已经接受正式的操作培训，并经过相关考核，操作前必须按照实验室安全标准穿戴防护用品，包括但不限于实验服、手套、安全鞋等。
2.2. 仪器开机前准备开机前确认仪器与真空系统处于正常状态，所有调节螺钉之前都必须松开，保持荧光屏干燥，并确保观察荧光屏前的安全距离。
2.3. 开机及操作启动电源后，打开控制软件后放开闸门等，仪器自动开始预热。
在样品上涂抹硅油，在荧光屏捕获图案时，对电子束的聚焦和电流进行调节，直至得到理想的衍射图案。
操作人员务必保持专注、冷静、小心地进行操作，并不断地关注衍射图案的变化。
在操作过程中，禁止违反实验室安全规定，除了必须操作人员外，其他人员不得靠近仪器。
2.4. 关机关闭仪器前，先松开所有的螺钉，降低电子注电流到零，关闭电子枪高压电源，并切断所有的电源。
如果需要立即重启仪器，请等待足够的冷却时间。
3. 保养规程3.1. 日常保养常规清理除尘，荧光屏保持干燥清洁，避免出现划痕，对散射镜片和检测器进行必要的维护和保养。
3.2. 定期维护每隔三个月左右进行真空泵的清洗与更换，以保证预漏率低。
针对仪器可能出现的故障，要定期请专业售后人员进行检修。
碳化硅外延mbe法碳化硅外延MBE法引言碳化硅外延（Molecular Beam Epitaxy，MBE）是一种用于制备碳化硅（SiC）材料的技术方法。
碳化硅是一种具有优良物理和化学性质的宽禁带半导体材料，被广泛应用于高温、高频和高功率电子器件领域。
本文将重点介绍碳化硅外延MBE法的原理、步骤和应用。
一、碳化硅外延MBE法的原理碳化硅外延MBE法是一种分子束外延技术，其原理基于分子束在晶格表面的沉积和生长。
该方法通过在真空条件下，将分子束蒸发源处的原料加热至高温，使原料分子获得足够的热能，然后经过准直装置形成的分子束瞄准晶格表面。
分子束中的原料分子在晶格表面附着并扩散，最终形成具有高质量结晶的碳化硅薄膜。
二、碳化硅外延MBE法的步骤碳化硅外延MBE法一般包括以下步骤：1. 准备基片：选择适当的基片材料，并进行表面处理，以提高薄膜的生长质量和结晶度。
2. 真空系统：建立真空系统，确保反应室内的气压低于10^-7 torr，以避免气体分子对生长过程的干扰。
3. 加热源：选择合适的加热源，如电阻加热器或电子束加热器，将原料加热至所需温度。
4. 分子束准直装置：使用准直装置对分子束进行准直，以提高分子束的定向性和一致性。
5. 分子束瞄准：将准直后的分子束瞄准到基片表面，并调节功率和角度，以控制薄膜的生长速率和厚度。
6. 生长过程监测：通过反射高能电子衍射（Reflection High Energy Electron Diffraction，RHEED）等技术实时监测薄膜的生长过程，以获得高质量的碳化硅薄膜。
7. 结束生长：在达到所需薄膜厚度后，停止原料的供应，使生长过程结束。
8. 冷却：将生长后的样品缓慢冷却至室温，以避免薄膜的热应力和结构损伤。
三、碳化硅外延MBE法的应用碳化硅外延MBE法在半导体器件领域具有广泛的应用前景，主要表现在以下几个方面：1. 高功率器件：碳化硅具有优异的热稳定性和高击穿场强，可用于制备高功率电子器件，如功率放大器和开关器件。
第 62 卷第 5 期2023 年9 月Vol.62 No.5Sept.2023中山大学学报（自然科学版）（中英文）ACTA SCIENTIARUM NATURALIUM UNIVERSITATIS SUNYATSENI球差校正透射电镜技术探究SrTiO3/SrTiO3 同质薄膜导电起源*宋海利1，黄荣21. 中山大学化学学院/生物无机与合成化学教育部重点实验室，广东广州 5100062. 华东师范大学物理与电子科学学院 / 极化材料与器件教育部重点实验室，上海 200062摘要：通过脉冲激光沉积方法沿着SrTiO3 衬底（001）方向生长了SrTiO3/SrTiO3（001）同质外延薄膜，薄膜退火前为导电状态，在氧气气氛中退火后变为绝缘态。
运用环形高角暗场像、环形明场像和能量损失谱等多种先进的球差校正透射电镜技术，从原子尺度分析薄膜表面和界面处的原子占位、电子结构以及氧空位等。
研究发现，退火前薄膜表面存在TiOx（1<x<2）重构层，退火后重构层仍然存在，但Ti的价态有所升高。
同时，通过原子分辨率的能量损失谱分析对比了退火前后Ti和O的价态变化，发现：退火前薄膜表面和界面附近存在氧空位，薄膜表面的氧空位更多，退火后氧空位消失。
因此，对于SrTiO3/SrTiO3同质薄膜来说，薄膜导电的起源主要为薄膜表面和界面附近氧空位的共同作用。
关键词：钙钛矿氧化物；球差校正透射电镜；电子能量损失谱；氧空位中图分类号：O73；O766 文献标志码：A 文章编号：2097 - 0137（2023）05 - 0101 - 06Exploring the conductive origin of SrTiO3/ SrTiO3homogeneous films byspherical aberration-corrected transmission electron microscopySONG Haili1， HUANG Rong21. School of Chemistry， Sun Yat-sen University/Key Laboratory of Bioinorganic and SyntheticChemistry of Ministry of Education， Guangzhou 510006， China2. School of Physics and Electronic Science， East China Normal University / Key Laboratory of PolarMaterials and Devices， Ministry of Education，Shanghai 200062， ChinaAbstract：A SrTiO3 /SrTiO3homogeneous epitaxial film was grown along the SrTiO3substrate （001）by PLD method. The film was conductive before annealing， and became insulating states after anneal‐ing. A variety of advanced spherical aberration-corrected transmission microscopy techniques like annu‐lar high-angle darkfield image，annular brightfield image and atomic-resolution energy loss spectro‐scope （EELS） was used to explore the atomic occupancy， electronic structure and oxygen vacancies in the film. A TiOx (1<x<2) reconstruction layer was found on the surface of the film. And the valence state of Ti in the reconstruction layer increases slightly after annealing. According to EELS analysis，oxygen vacancies existed in the whole film including the surface and interface before annealing， anddisappeared after annealing. Therefore， for non-polar films SrTiO3/SrTiO3， oxygen vacancies near thefilm surface and interface maybe the origin of electrical conduction.Key words：perovskite oxides； spherical aberration-corrected transmission electron microscope；energy loss spectroscope； oxygen vacancyDOI：10.13471/ki.acta.snus.2023B021*收稿日期：2023 − 05 − 10 录用日期：2023 − 05 − 23 网络首发日期：2023 − 06 − 30基金项目：广东省基础与应用基础研究基金（2020A1515110178）作者简介：宋海利（1989年生），女；研究方向：功能纳米材料微结构；E-mail：*****************第 62 卷中山大学学报（自然科学版）（中英文）2004年，Ohtomo 和Hwang （2004）在（100）面的SrTiO 3（STO）衬底上外延生长出高质量LaAlO 3（LAO ）薄膜，并发现在n 型界面（LaO ）+/（TiO 2）0处形成了高迁移率的二维电子气（2DEG ，two-dimen ‐sional electron gas ）。
M icronanoelect ronic Technology Vol.45No.8 A ugust 2008分子束外延InAs 量子点的RHEED 实时原位分析李美成,王 禄,熊 敏,刘景民,赵连城(哈尔滨工业大学电力部信息功能材料与器件研究所,哈尔滨 150001)摘要:介绍了利用反射式高能电子衍射(R H EED )方法在自组装InAs 量子点制备过程中进行结构分析的理论研究与实验工作的最新进展。
从反射式高能电子衍射在InAs 量子点临界转变状态测定、量子点表面取向、量子点应力分布测定、量子点形核长大动力学过程研究等方面的应用,可以看出R H EED 在InAs 量子点形成过程中对多种结构特征的原位分析具有突出优势。
反射式高能电子衍射仪作为分子束外延系统中的标准配置,已成为一种对InAs 量子点微观结构进行分析的简易而理想的分析测试工具。
随着反射式高能电子衍射以及衍射理论的进一步发展,必将促进InAs 量子点结构的精确表征水平的提高,进而实现更加理想结构的InAs 量子点的制备及其应用。
关键词:分子束外延;InAs 量子点;反射式高能电子衍射;实时原位;微结构分析中图分类号:TN 405.984;O 471.1 文献标识码:A 文章编号:1671-4776(2008)08-0470-06In 2Situ Diagnosis of InAs Q u antum Dots F abricated by MBE Using RHEEDLi Meicheng ,Wang L u ,Xiong Min ,Liu Jingmin ,Zhao Liancheng(I nstitute of I nf ormation Functional M aterials and Devices ,Elect ric Power Division ,H arbin I nstitute of Technolog y ,H arbin 150001,China )Abstract :The t heoretical analysis and recent p rogress using reflection high 2energy elect ron dif 2fractio n (R H EED )in diagnosis of self 2assembled InAs quant um dot s are presented.From R H EED for t he applications which include t he determination of t he critical t ransition ,quant um dot facet orientation and quant um dot st rain dist ribution ,t he st udy on t he dynamic p rocess for qut ume dot nucleation and growt h and so on ,it can be seen t hat t he reflection high 2energy elec 2t ron diff raction is a rat her simple but ideal equip ment in t he real time microst ruct ure analysis tool of InAs quant um dot s wit h t he standard co nfiguration used in MB E.Moreover ,t hrough f urt her imp rovement of t he equip ment performance and employment of dynamic diff raction t heory in R H EED ,t he ability of R H EED to characterize quant um dot st ruct ure will be promoted ,and t he fabrication and applications of better InAs quant um dot s can be realized finally.K ey w ords :MB E (molecular beam epitaxy );InAs QDs (quant um dot s );R H EED (reflection high 2energy elect ron diffraction );in 2sit u ;micro st ruct ure diagnosis EEACC :0590;0520X ;2530C收稿日期:2008-05-08E 2m ail :meicheng @074显微、测量、微细加工技术与设备 Microscope ,Measurement ,Microfabrication &Equip ment0 引 言利用自组装方法制备的半导体量子点因其在量子点激光器[1-2]、量子点探测器[3-4]等光电领域的重要应用,已经成为当前微纳电子领域的研究热点之一。
超宽禁带半导体氧化镓材料的产业进展及未来展望1 前言从2020年开始，日本经济产业省（METI）大力支持“氧化镓（Ga2O3）”半导体材料发展，计划2025年前为私营企业和大学提供共约1亿美元财政资金，意图占领下一代功率半导体产业发展的制高点。
以Novel Crystal Technology和Flosfia为代表的初创企业，正在联合田村制作所、三菱电机、日本电装和富士电机等科技巨头，以及东京农工大学、京都大学和日本国家信息与通信研究院等科研机构，推动Ga2O3单晶及衬底材料以及下游功率器件的产业化，日本政产学研投各界已开始全面布局超宽禁带半导体——氧化镓材料。
与此同时，全球半导体产业中具有全面领先优势的美国，正在从前沿军事技术布局的角度大力发展Ga2O3材料及功率器件。
美国空军研究实验室、美国海军实验室和美国宇航局，积极寻求与美国高校和全球企业合作，开发耐更高电压、尺寸更小、更耐辐照的Ga2O3功率器件。
不仅日、美正在布局，德国莱布尼茨晶体生長研究所、法国圣戈班以及中国电子科技集团等全球企业/科研机构也加入了Ga2O3材料及器件研发的浪潮中，这种半导体材料可谓是吸引了世界的广泛关注。
为何氧化镓半导体能够吸引全球各界的目光？其在未来半导体产业中将会有什么样的前景？本文简述了半导体材料的发展历程、氧化镓半导体的特点及优势，以及氧化镓的制备技术、研发与产业化进展，最后对氧化镓半导体产业发展的未来进行了展望。
2 半导体材料发展历程自20世纪50年代开始，半导体行业得到了高速的发展，半导体材料也发展到了第3代。
第1代半导体材料是以硅（Si）和锗（Ge）为代表，其中Si具有很好的机械加工性能和热性能，在自然界中储量丰富、价格低廉，目前可以制备高纯度大尺寸的单晶，因此极大推动了微电子行业的发展，其在半导体产业中具有不可替代的地位。
随着半导体科技的发展，对器件性能、尺寸和能耗的要求越来越高，硅材料也渐渐暴露了其缺点，尤其是在高频、高功率器件和光电子方面的应用局限性。
半导体GaAs太阳能电池制备一：GaAs材料简介1：GaAs材料做太阳能电池的优势：GaAs材料有良好的吸收系数，在波长0.85μm一下，GaAs的光吸收系数急剧升高，达到104 cm-1以上，比硅材料要高一个数量级，而这正是太阳光谱中最强的部分。
因此，对于GaAs太阳能电池而言，只要厚度达到3μm，就可以吸收太阳光谱中约95％的能量。
GaAs太阳能电池的抗辐射能力强，有研究指出，经过1×1015cm-2的1MeV的高能电子辐射，高效空间硅太阳能嗲吃的效率降低为原来的66％，而GaAs太阳能电池的效率仍保持在75％以上。
显然，GaAs太阳能电池在辐射强度大的空间飞行器上有更明显的优势。
2：GaAs材料的能带结构：图1.11GaAs的能带结构由图1.1可以看出，它的导带的极小值位于K=0处，等能面是球型等能面。
导带底电子有效质量是各向同性的。
3：GaAs材料具有负阻特性。
这是因为，GaAs的[100]方向上具有双能谷能带结构，除K=0处导带有极小值外，在[100]方向边缘上存在另一个比中心极小值仅高0.36eV的导带极小值，因此电子可处于主，次两个能谷。
在室温下，主能谷的电子很难跃迁到次能谷中去，因为室温时电子的平均热能约为0.026eV。
但电子在主能谷中有效质量较小，迁移率大，而在次能谷中有效质量大，迁移率小，且次能谷中的状态密度又比主能谷大。
一旦外电场超过一定的阈值，电子就能由迁移率大的主能谷转移到迁移率小的次能谷，从而出现电场增大，电流减小的负阻现象。
【1】4：GaAs材料特征。
GaAs材料在室温下呈暗灰色，有金属光泽，较硬，性脆，相对分子质量为144.64；在空气或水蒸气中能稳定存在；但在空气中，高温600 度时可以发生氧化反应，高温800度以上可以产生化学离解，常温下化学性质也很稳定，不溶于盐酸，但溶于硝酸和王水。
【2】和其他三五族化合物半导体能带结构的一些共同特征。
因为闪锌矿和金刚石型结构类似，所以第一布里渊区也是截角八面体的形式。
退火时间对6H-SiC(0001)表面外延石墨烯形貌和结构的影响 唐军1刘忠良1康朝阳1阎文胜1徐彭寿1∗高玉强2徐现刚2（1中国科学技术大学国家同步辐射实验室，合肥 230029；2山东大学晶体材料国家重点实验室，济南250100）摘要：在分子束外延（MBE）设备中，采用高温退火的方法在6H-SiC表面外延石墨烯，并研究了退火时间对外延石墨烯形貌和结构的影响。
利用反射式高能电子衍射（RHEED）、原子力显微镜（AFM）、激光拉曼光谱（Raman）和近边X射线吸收精细结构（NEXAFS）等实验技术对制备的样品进行了表征。
RHEED结果发现，不同退火时间的样品在SiC衍射条纹的外侧都出现了石墨烯的衍射条纹； AFM测试表明，外延石墨烯的厚度随退火时间增加而增大，外延层厚度增大使样品表面更加平整且孔洞减少。
Raman测试表明，外延石墨烯拉曼谱中2D峰和G峰的位置相对高定向热解石墨（HOPG）中2D峰和G峰的位置蓝移，且退火时间增加，峰的蓝移量减小。
对样品中C的K边NEXAFS谱测量显示，样品中存在sp2杂化的C原子，退火时间的增加使1s→π以及1s→σ吸收的强度增大，且1s电子到π态的吸收峰相对HOPG向高能偏移。
关键字：石墨烯； 6H-SiC；退火时间中图分类号：0484；0649；TN304Annealing Time Dependent Morphology and Structural Changes of Epitaxial Graphene on 6H-SiC(0001) Surfaces TANG Jun1 LIU Zhong-Liang1 KANG Chao-Yang1 YAN Wen-Sheng1 XU Peng-Shou1∗ GAO Yu-Qiang2 XU Xian-Gang2(1 National Synchrotron Radiation Laboratory, University of Science & Technology of China, Hefei 230029, P. R. China；2 State Key Laboratory of Crystal Materials, Shandong University, Jinan 250100, P. R. China）Abstract：The epitaxial graphene layers were successfully grown on Si-terminated 6H-SiC (0001) substrates by thermal annealing in ultrahigh vacuum molecular beam epitaxy (MBE) chamber. The morphology and structure of the samples annealed in different time were characterized by reflection high energy diffraction (RHEED), Raman spectrum, atomic force∗ Corresponding author. Email: psxu@；Tel/Fax: +86551-3602037国家自然科学基金（50872128，50802053）资助项目microscope (AFM) and near edge X-ray absorption fine structure (XENAFS). The graphene diffraction steaks could be found in RHEED for all samples. The AFM results showed that as the annealing time extended, the thickness of the graphene layers increased and the surface morphology appeared smoother. The Raman results showed the G peak and 2D peak of graphene were obviously blushift compared with that of highly-oriented pyrolytic graphite (HOPG). When the annealing time increased, the amount of blueshift decreased. The C K-edge NEXAFS results revealed that the intensity of resonate absorption peaks of 1s→π and 1s→σ for sp2 hybridized C atoms increased, while the samples was annealed for longer time. The 1s→π peaks of the samples moved to higher energy compared with that of HOPG.Key Words: graphene; 6H-SiC; annealing time石墨烯（graphene）是一种由碳原子紧密堆积成的单层二维蜂窝状晶格结构的新材料[1]。
