半导体材料中应变和压电效应的电子全息研究

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1、密级：中国科学院大学UniversityofChineseAcademyofSciences博士学位论文2012年11月。l’hestrainandDIeZ0eIeCtrlCltVetlectresearch0111，。一l■●lJ●●·⋯●一●●■●●■■●●■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■●■■■●■●■■■■■■■■■■■■■■■■●■●●●■■■一ni■■■■■■■■■■■■■■■■■■■●■■■■■■■■■■■■■■■■■■●■■■■■■■■■■■■‘●■■■■■■■■■■■■●■■■一semlcondUctormaterlalSbVelectronholograDn

2、V●■■■一IIByZhifengWangADissertationSubmittedtoGraduateUniversityofChineseAcademyofSciencesInpartialfulfillmentoftherequirementForthedegreeofDoctorofScienceInstituteofPhysics，ChineseAcademyofSciencesNovember,2012本论文分两部分。摘要第一部分，针对目前用电子显微镜测量应变中普遍忽视弹性弛豫对结果的影响的现状，讨论了应变半导体和器件的横截面电镜样品中弹性弛豫对应变测量的影响。通过改变样品

3、高度在无球差矫正器的场发射透射电镜上实现了大视场的暗场电子全息并给出了理论解释和实验结果。主要内容如下：1．弹性应变在改善半导体的物理特性如载流子迁移率起到重要的作用。应变分析表听在非常薄的横截面样品中总应变和弹性应变的降低可能高达30％和65％。因此，利用电子显微术测量半导体材料和器件中的应变时，必须考虑弹性弛豫对应变测量的影响。2．暗场电子全息方法是一种非常有用的应变测量手段，具有灵敏度高、视场范围大等优点，然而通常需要球差矫正器的支持。我们发展了一种实现暗场电子全息的新方法，它通过降低样品高度并保持物镜电流不变，利用衍射镜和中间镜组成的双透镜系统在普通透射电镜上得到暗场电子全息图。

4、利用这种方法我们获得了150nm大视场的暗场电子全息，并测量了GexSil．x／Si超晶格中的应变和弛豫，所得结果与大角度会聚束电子衍射方法得到的结果符合的很好。第二部分，为了考察纳米线的压电效应，用洛仑兹模式下的电子全息得到了到单根ZnO纳米线在不同变形程度时的横向相位(电势)分布。在压应变一侧，越靠近纳米线相位越低；在张应变一侧，越靠近纳米线相位越高。与理论模型的结果一致，验证了理论模型的正确性，有利于对纳米线压电效应的深入研究。关键词：暗场电子全息，应变测量，弹性弛豫，压电效应，纳米材料AbstractThisthesisiSdividedintotwosections．Inthe

5、firstsection．aimingatthesituationthattheinfluenceofelasticrelaxationisgenerallyneglectedinthestrainmeasurementsbyelectronmicroscopy，wediscusstheinfluenceofelasticrelaxationtothestrainmeasurementofcross．sectionaltransmissionelectronmicroscopy(XTEM)specimensofstrainedsemiconductorsanddevices．Bychan

6、gingtheheightofspecimen，thedark—fieldelectronholography(DFEHlwithlargefieldofviewcanbecarriedinafieldemissiontransmissionelectronmicroscopewithoutsphericalaberrationcorrector．Thetheoreticalexplanationandexperimentalresultsarealsogiven．ThissectioniSsummarizedasfollows：1．Elasticstrainplaysanimporta

7、ntroleinmodifyingphysicalpropertiessuchasthemobilityofchargecarriersinsemiconductors．Strainanalysesrevealthatthereductionofthetotalstrainandtheelasticstraincouldbeaslargeas30and65％．respectively，inaverythinXTEMspecimen．