半导体异质结和铁电薄膜异质结中应变分布的几何相位分析

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1、摘要介绍了几何相位分析(geometricphaseanalysis，GPA)的基本算法，并用Digitalmicrogragh中的Script语言实现了此算法。基于高分辨像的傅罩叶变换，选择傅里叶变换点分辨率以内的某强衍射，做反傅里叶变换得到晶格条纹的相对相位分布。选择非线性相关的两个强衍射，分别得到各自的相位，进一步计算可以得到平面应变的分布。用GPA研究了A1Sb／GaAs异质外延薄膜的应变分布。根据Bragg滤波条纹像，确认了600和900失配位错的存在，对位错核心区域的应变分布差异做了分析。发现由于存在

2、原子台阶，形成900Lomer全位错的两600位错可能钉扎在不同的原子面。在异质界面处形成了大量失配位错，有效地释放了失配应力，所以生长在GaAs上的A1Sb外延层接近完全驰豫。用GPA研究了Lao．7Sro．3Mn03(LSMO)／Bao．7Sro．3Ti03(BST)／Lao．7Sro．3Mn03／SrTi03(STO)铁电薄膜异质结中的刃型失配位错(MDs)和Bao．7Sro．3Ti03／Lao．7Sro．3Mn03／LaAl03(LAO)铁电薄膜异质结中的刃型穿透位错(TDs)。HRTEM像及其Bragg

3、滤波表明，[101]刃型MDs分解为两1／2[101]型不全位错。[100]刃型MDs由{101}滑移面上的1／21101]和1／21101]两不全位错滑移相遇反应生成，因存在原子台阶，两不全位错可能被钉扎在不同的原子面。[110]刃型TDs易于分解为两1／21110]不全位错。用GPA方法得到了三种不同类型位错的周围应变场分布。关键词：几何相位分析；位错；异质结；应变；高分辨透射电子显微术AbstractThefundamentalalgorithmofgeometricphaseanalysis，whichw

4、asimplementedwiththeScriptlanguageintheDigitalmicrograghsoftware，wasintroduced．ItisbasedontheFouriertransformofaHRTEMlatticeimage．ThephasedistributionoflatticefringesisobtainedbyselectingastrongBraggreflectionwithinthepointresolutionandperforminganinverseFour

5、iertransform．Thein-planestraindistributionisdeducedfinallyutilizingthephaseimagescorrespondingtotwonon—linearreflections，respectively．ThestraindistributionofA1Sb／GaAshetero—epitaxialfilmwasinvestigatedusingGPAmethod．TheBragg—filteredimagesconfirmedtheexistenc

6、eof90。and60。misfitdislocationsattheinterface．Thedifferenceinstraindistributionaroundthedislocationcorewasanalyzed．Two600dislocationsreactingintoa900onemaybepinnedindifferentatomicplanesbecauseofatomicsteps．TheAISbepitaxial—layergrownonGaAssubstratewasclosetoc

7、ompleterelaxationbecauseanumberofmisfitdislocationsformedattheinterfacereleasedthemismatchstraineffectively．Theedgemisfitdislocations(MDs)inLSMO／BST／LSMO／STOferroelectricfilmheterojunctionandthethreadingdislocations(TDs)inBST／LSMO／LAOferroelectricfilmheteroju

8、nctionwerestudiedusingGPAmethod．TheBragg—filteredimagesandHRTEMimagesindicatedthat[101]typeedgeMDsdissociatedintotwo1／21101]partials．[100]typeedgeMDswereformedbythereactionofa1／21101]part