团族取样法计算六方晶系GaN晶体中NK—edge电子能量损失谱近阈精细结构

作者:高尚鹏;张卫华;等 刊名:中国科学:A辑 上传者:齐雷

【摘要】利用多重散射自洽场方法,通过团簇取样计算了晶体的电子能量损失谱粗细结构,GaN晶体中NK-edge近阈结构的计算结果实验谱线符合得很好,由于理论结果可以对不同能量损失区间的透射电子给出清楚标识,讨论了有关能量过滤像的实验。

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第 3l卷 第 10期 中 国 柳 堂 (A 辑) SCIENCE IN CHINA(Series A) 2001年 10月 团簇 取样 法计 算 六 方 晶 系 GaN 晶体 中 N K-edge电子 能量 损 失谱 近 阈精 细 结构 高 尚鹏① 张卫华② 李家 明②② 朱 静① ‘①清华大学材料科学 与工程研究院电子显截镜实验室 ,北京 l0oO84'@ 靖华大学物理系原子舟子纳米科学研究 中,0 北京 l∞∞4;③ 中国科 学 院物 理研 究所 ,北 京 l00080) 摘 要 利用 多重散 射 自治 场方法 ,通 过 团簇 取样 计 算 了晶体 的 电子 能 量损 失谱 精 细结构 .GaN 晶体 中 NK—ed 近 阈结 构 的计算 结果 与实验谱 鲮符合 得很好 .由于理 论 结果 可 以对不 同能量 损失 区间的透 射 电子 给 出清 楚标 识 ,讨论 了有关 能量 过 滤像 的 实 验 . 关键词 蜀燕模型 多重散射 自治场方法 Ga 能量损失谱精细结构 能量过海像 电子 能量损 失谱仪是 研究 材 料 的化 学 、电子 性 质 的重 要 工 具 .高能 电子 与材 料 相 互 作 用形成 了谱线 阈值附近 的精 细 结 构 .这 种 近 阈精 细 结 构反 映 了被 激 发原 子所 处 的化 学环 境 .理论计 算可 以对实验 谱线进行 清楚 的标识 ,使研 究工作 超 出“看图”的经 验层次 . GaN可用作蓝 光和紫外 的光 电器件 ,引起 人们 的极 大兴趣 -3 J.GaN 中 N K.ed 近 阈谱精 细结构 是在 N在 G 的环 境 中的“指纹 ”.因此 需 要计 算 GaN 的 电子 结 构 以识 别 实验 谱 中 的 精细结 构 .理论 计算对 实验 谱线 的识别预期 在能 量过滤像 实 验 中获 得应 用 . 我们 的工作采 用 了多 重 散 射 自治场 (MSSCF)方 法 ,通 过 团簇 模 型 计 算 了六 方 晶 系 晶体 中 N K.ed 电子 能 量损失谱 近 阈精 细结 构 .选取 内壳层 被激 发 的 N原 子 为 中心 的 原子 团簇 ,利用 MsscF方法 首先得 到一个 团簇 自治势 ,进 而计 算 键态 、非局 域 态及连 续 态波 函 数 .N K-edge近 阈精 细 结构 的偶 极跃 迁 振子强 度 、振 子 强度 密 度可 以 由计 算 相关 跃 迁 矩阵 元 得到 .理 论计算 结果和 实验符台 较好 .通 过识 别 中心 N 原子 ls轨 道 向相 关未 占据 轨道 的跃 迁,本文对能量损失谱精细结构进行清楚标定,并分析 了几个重要的键轨道波函数性质 . 1 理 论方 法与结果 在透射 电子显 微镜一电子 能 量 损 失谱 仪 (TEM.EELS)系统 中 ,当入 射 电子 能 量足 够 大并 且 样 品足够 薄时 ,几 乎所有 人射 电子都透 过样 品 .在样 品 中高能 电子 与材 料相 互 作用 并 引起 内 壳层 电子激发 形成谱 线阈值 附近 的精 细结构 .在 接 收小 角 度散射 电子 时 ,电子 能量 损 失谱 的 2ooo-11-22收稿 .20ol—∞一28收 修改 稿 *国亲 自然科 学 基盎 资助 项 目(批 准号 :19734030),国家 973项 目、国 家 863项 目、攀 登计 划 和科 学 技 术部 、国家 高 技术 ICF委 员会 、教 育部 、清华 大 学 985项 目 * B m : 。 @ mmls 劬 I岫 .edu 帆 维普资

参考文献

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