点缺陷:(零维缺陷)是由于原子在结晶过程中偏离正常位置、存在杂质原子或原子处于错误位置而产生的。这些缺陷很小,其影响范围向所有方向扩展,但仅限于小有序(两个或三个原子级)的特定区域。空位:原子从其原始晶格位置缺失。通常由于结晶过程中的热振动而产生,并受外部参数的影响。空位可能是单个、两个或更多个,具体取决于晶体类型。对于大多数晶体,为了产生一个空位,需要 1.1 eV 的热能。间隙:当相同或不同类型的原子占据规则原子位置之间的空隙时,就会出现这种缺陷。杂质原子:不属于母晶格(原始晶体)的原子。取代缺陷:当杂质原子取代或替代母原子时,就会出现这种缺陷。例如:黄铜中的锌是铜晶格中的替代原子 间隙杂质:当尺寸较小的杂质原子位于常规原子位置之间时,就会产生这种缺陷。例如:当将五价和三价杂质添加到纯 Si 或 Ge 中时,我们会得到 n 型和 P 型半导体。
Hz范围[1-3]。这些可以保持极小,并以空间分辨率向下降至原子大小[4-7]。此传感器技术还可以非常准确地与低能和空间需求相结合[8]。NV中心也可以用于测量温度[9-12],电场[13],并且在量子计算的字段中也有应用[14,15]。使用NV中心的其他磁传感协议包括使用NV基态以自旋混合[16-18]或测量红外线的旋转混合的全光方法,并具有接近Shot-Noise Noise Limited敏感性[19]。由于它们是钻石中的固态系统,因此可以在室温下操作传感器。因此,由于不需要低温温度,因此结构可以保持不那么复杂。NV中心是钻石中的点缺陷。钻石晶体结构如图1 a所示。两个碳原子被氮原子(红色)和相邻空位代替。对于固体钻石中的NV中心的合奏,钻石四面体结构内的所有四个方向都是可能的(用黄色原子表示)。带负电荷的NV中心是一个自旋s = 1系统,带有旋转三重态处于基态基态(3 a 2)和激发态(3 e)(参见图1 b)基态的光激发是自旋的。m s = 0自旋状态引线中电子的衰减
目前的工作研究了螺纹位错密度(TDD)在低密度状态下在SI 0.06 GE 0.94异质结构中集成在SI上(001)的垂直传输的作用。使用无意间掺杂的Si 0.06 GE 0.94层可以研究成长的螺纹位错(TD)的影响,而不会与加工诱导的缺陷相互作用,例如来自掺杂剂的植入。研究的杂层虽然成分等于应变弛豫程度和厚度,但具有三种不同的TDD值:3×10 6、9×10 6和2×10 7 cm -2。电流 - 电压测量结果表明,泄漏电流不会与TDD线性扩展。泄漏电流的温度依赖性表明,通过TD诱导的缺陷状态进行陷阱辅助的隧道,在室温下通过TD诱导的缺陷态进行了陷阱辅助的隧道。在较低的温度和高电场下,无直接相互作用与缺陷水平直接相互作用的直接带对隧道成为主要的运输类型。在较高的温度(> 100°C)下观察到与中间隙陷阱发射有关的泄漏电流。在这里,我们看到材料中SRH的贡献减少,其中最小的TDD(3×10 6 cm -2),我们将其归因于被困在TD菌株中的点缺陷簇中的减少。
在二维(2D)过渡金属二进制基因元素(TMDS)之间,由于半导体H相和金属1T' - 相之间的自由能差异很小,因此对阶段工程应用进行了预测。同时,源于半导体H-MOTE 2通过MO 6 TE 6纳米线到立方钼的单层中的点缺陷的完整图片尚未报道,这是本研究的主题。在球形和色差校正的高分辨率高分辨率透射电子显微镜和 /或受到高温时,在单层H-MOTE 2中发生的相变的发生相变是由40 - 80 kV电子引发的。我们分析了40 kV和80 kV的电压下的损伤横截面,并将结果与其他TMD的先前发表的值相关联。然后,我们证明了电子束照射提供了一条途径,可以将独立的单层H-MOTE 2转换为一维(1D)MO 6 TE 6纳米线。将实验数据与第一个原理计算的结果相结合,我们通过电子光束诱导的能量转移,原子弹性和吸收吸收的相互作用来解释MOTE 2单层和MO 6 TE 6纳米线的转换。此外,将电子照射产生的效果与在真空中的原位退火产生的效果进行了比较,直到在约1000°C的温度下获得纯钼晶体,对高温固体到固体相变的详细理解可以为2D极限提供该材料的洞察力。
本研究探讨了低密度状态下穿透位错密度 (TDD) 对集成在 Si(001) 上的 Si 0.06 Ge 0.94 异质结构中垂直传输的影响。使用无意掺杂的 Si 0.06 Ge 0.94 层可以研究生长穿透位错 (TD) 的影响,而不会与加工引起的缺陷(例如源于掺杂剂注入)相互作用。所研究的异质层虽然在成分、应变弛豫度和厚度上相同,但 TDD 有三个不同的值:3×10 6、9×10 6 和 2×10 7 cm -2 。电流-电压测量表明漏电流与 TDD 不是线性比例。漏电流的温度依赖性表明场增强载流子生成对电流传输有很大贡献,其中通过 TD 诱导的缺陷态的陷阱辅助隧穿被确定为室温下的主要传输机制。在较低温度和高电场下,直接带间隧穿而不与缺陷能级直接相互作用成为主要的传输类型。在较高温度(>100 °C)下观察到与 Shockley-Read-Hall (SRH) 产生的中带隙陷阱发射相关的漏电流。在这里,我们发现材料中来自 SRH 的贡献减少,TDD 最小(3×10 6 cm -2 ),我们将其归因于 TD 应变场中捕获的点缺陷簇减少。
通过添加剂制造的多元素元素合金(MPEA)的表面工程最近引起了人们对可以实现的非凡材料特性范围的显着关注。在确定制造各种成分合金的最佳加工参数方面存在挑战,它们是构成沉积材料的质量的。尽管如此,只有有限的模型可以预测处理参数的初始参数窗口。使用Alcocrfeni MPEA作为激光金属沉积的测试床,我们提出了一个将材料特性与加工变量相关的框架,从基本分子模拟和元神象优化方法中偶联预测预测。构建了一组无量纲的目标函数,以将元素差异和原子半径连接到宏观过程参数,即冷却速率,能量密度和粉末沉积密度。我们的结果表明,当MPEA由于形成晶体点缺陷而在固体时假设晶体相位,而在快速冷却过程中,二氮的固定速率在固体时假设晶体相时,差异均与冷却速率呈指数变化。然而,在合金的无定形相中缺乏这些缺陷,使元素差异系数没有不同的冷却速率的定义相关性。通过多目标杜鹃搜索的选择,我们构建了一个帕累托正面,以识别处理变量的最佳值,这些值与文献中对复杂合金的激光覆层所采用的参数一致。
增材制造 (AM) 工艺通过逐层沉积材料来构建机械零件 [1] 。在金属 AM 工艺中,粉末床熔合 (PBF) 的应用最为广泛 [2] 。PBF 方法使用激光或电子束将粉末床顶部的金属粉末层与下面的层熔合在一起。激光 PBF (LPBF) 的一个众所周知的应用是通用电气开发的尖端航空推进发动机内的燃油喷嘴,其中约 20 个零件的传统设计减少为单个 LPBF 构建 [3] 。虽然这些进步意义重大,但目前工业中的 LPBF 构建实践通常仅限于单一合金。相比之下,定向能量沉积工艺已用于制造金属复合材料,可用于生产需要多种材料的高度工程化机械零件 [4] 。 ODS 合金是一种金属基复合材料,其中纳米级氧化物可抑制高温下的晶粒生长,从而提供高温力学性能和高抗蠕变性[5]。ODS 铁素体合金作为耐辐射包层和结构材料的替代品,受到核工业的广泛关注。氧化物的小尺寸和高数密度导致了大量复合界面,这被认为可以消除点缺陷,防止缺陷在失效前聚集[6]。然而,由于颗粒的浮力,ODS 合金的铸造具有挑战性[7]。因此,传统的粉末冶金法用于生产 ODS
开发了用于激发和记录厚度 h S 300 ÷ 500∙10 3 纳米和直径 D 60 ÷ 100∙10 – 3 米的 SiO 2 /Si 圆盘状晶片中的阻尼弯曲共振的方法、设计和制造了用于测量结构敏感内耗 (IF) Q – 1 的装置。开发了用于无损检测圆盘状半导体基板中结构缺陷积分密度 nd 和破损层深度 h bl 的技术。通过测量谐波频率 f 0 、f 2 下的 IF 背景 Q – 1 0,可以通过实验确定振动圆盘的节点线。这样就可以对寻找这些节点线的理论计算进行修正,同时考虑到圆盘的线性尺寸及其连接方法。研究了 X 射线和电子辐照 SiO 2 /Si 盘状晶片板后的温度中频谱 Q – 1 ( Т )。结果发现,在测量过程中,Si 结构缺陷的退火会改变温度中频谱 Q – 1 ( Т ) 的形状。在以速度 V Δ T/ Δ t ≤ 0.1 K/с 加热 SiO 2 /Si 晶片板时,可以观察到由点缺陷形成的中频峰 Q – 1 M 。这使得能够确定辐射缺陷各向异性复合体重新取向的活化能 H 。通过建立中频背景参数 Q – 1 0 的稳定性,可以确定半导体晶片板及其基于的器件的抗辐射性。所提出的方法可用作控制微电子用半导体晶片板晶体结构缺陷的无损方法。
晶格和晶胞。布拉维晶格。晶面和方向。米勒指数。堆积能和结构。共价晶体和离子晶体。分子晶体。晶体结构中的缺陷。点缺陷和扩展缺陷。缺陷热力学。- 晶体结构:测定和分析干涉和衍射:一般概念。晶相衍射。劳厄定律和布拉格定律。傅里叶变换和互易晶格。单晶、多晶和纳米晶体。非晶相中的衍射。- 固态电子系统电场和磁场下的电荷载体和传输。自由电子和束缚电子。布洛赫定理和能带结构。电子的色散关系。态密度。费米-狄拉克分布。金属、半导体、绝缘体。纳米材料的应用。- 半导体和应用半导体中的电荷载体。电子、空穴及其运动。载流子浓度和质量作用定律。直接和间接带隙半导体。掺杂。一些半导体器件:pn结和二极管、晶体管。在光子学和电子学中的应用。- 晶格振动和热性质 晶格和分子振动:比较。振动色散关系。声学和光学分支。声子。振动态密度和德拜频率。固体中的振动光谱。固体中的比热。杜隆珀蒂定律。低温。- 介电和光学性质 极化率和介电函数。对电磁辐射的宏观响应。边界处的吸收、反射、弹性和非弹性扩散。洛伦兹模型。复折射率和介电函数。自由电子和等离子体。在能量学、催化和环境中的应用。激光在化学和材料科学中的应用。
简介。数十年的研究表明,辐射能够极大地改变材料的物理化学性质。这种影响会导致材料和相关设备的退化,并限制其在特定应用中的使用 [1-7]。电子在物质中的路径上可以以多种方式相互作用 [8]。它们的大部分能量通过与电子的相互作用转移到材料中:这些碰撞是电离现象的原因。同时,电子还可以与原子核发生碰撞,导致它们从常规晶体位置移位。该过程的结果是产生空位和间隙原子。这种过程被定义为非电离能量损失,它决定了位移损伤 [6, 9]。位移损伤会导致材料性能和设备在恶劣环境中的性能下降。电子设备 [6] 和用于太空应用的太阳能电池 [5, 10] 就是这种情况。在这一领域,电子辐照是一种广泛使用的工具,用于测试太阳能电池的辐射响应,并确保在整个卫星任务期间产生足够的能量。随着时间的推移,电子辐照已转向寻找更耐辐射的材料,以及生产能够抵抗太空极端条件的太阳能电池[11]。因此,辐照越来越多地参与到研究项目中,这种趋势仍在持续和发展。在其他研究领域也可以找到类似电子辐照的例子[1]。高能电子(HEE)辐照与其他辐照技术确实不同:事实上,由于电子质量小,向较重原子核的能量转移仍然非常小。质子或其他重粒子可以诱导类似的损伤过程,但这些粒子传递的能量非常重要,因此第一次碰撞会产生一系列二次事件,导致产生复杂且广泛的缺陷[1,6,9,12]。相反,HEE 辐照主要产生孤立的点缺陷,即由空位和间隙原子组成的 Frenkel 对 [13]。然后,当