Theoretical analysis of influence of substrate microdefects on polarized light properties of dielectric coatings

A model for refractive index of stratified dielectric substrate was presented according to inhomogeneous coatings theories. The substrate was divided into surface layer, subsurface layer and bulk layer along the normal direction of its surface. The former two layers were equivalent to inhomogeneous coatings. Theoretical deduction was executed by employing the characteristic matrix method of optical coatings, and one mathematical calculation example was presented. The results indicate that reflectance, reflective phase shift and phase difference of polarized light deviate from ideal conditions. It shows that substrate microdefects can induce volume scattering and change propagation characteristic of light both in coatings and substrate. (c) 2005 Elsevier GmbH. All rights reserved.

Microdefects and electrical uniformity of InP annealed in phosphorus and iron phosphide ambiances

Microdefects originating from impurity-dislocation interactions in undoped InP that had been annealed in phosphorus and iron phosphide ambiances have been studied using optical microscopy. The electrical uniformity of the annealed wafer is improved by removing impurity aggregation around dislocations and by eliminating impurity striations in the annealing process. Compared to as-grown Fe-doped semi-insulating (SI) material, SI wafers obtained by annealing undoped InP in iron phosphide ambiances have better uniformity. This is attributed to the avoidance of Fe aggregation around dislocations and dislocation clusters, Fe precipitation and impurity striations, and is related to the use of a low concentration of Fe in the annealed material. The influence of Fe diffusion on the migration of dislocations in the annealing process has been studied and reviewed. (C) 2003 Elsevier B.V. All rights reserved.

Shear Localization In Dynamic Deformation: Microstructural Evolution

Investigations made by the authors and collaborators into the microstructural aspects of adiabatic shear localization are critically reviewed. The materials analyzed are low-carbon steels, 304 stainless steel, monocrystalline Fe-Ni-Cr, Ti and its alloys, Al-Li alloys, Zircaloy, copper, and Al/SiCp composites. The principal findings are the following: (a) there is a strain-rate-dependent critical strain for the development of shear bands; (b) deformed bands and white-etching bands correspond to different stages of deformation; (c) different slip activities occur in different stages of band development; (d) grain refinement and amorphization occur in shear bands; (e) loss of stress-carrying capability is more closely associated with microdefects rather than with localization of strain; (f) both crystalline rotation and slip play important roles; and (g) band development and band structures are material dependent. Additionally, avenues for new research directions are suggested.

基底微缺陷对介质薄膜光学性能影响的理论研究

基于非均匀膜理论提出一种存在微缺陷的介质基底的折射率分层模型，将基底依次分为表面层、亚表面层和体材料层，其中表面层和亚面层分别等效为折射率服从统计分布的非均匀膜，将它们分别再次细分为N1和N2个子层，每一子层均视为均匀介质膜．应用光学薄膜特征矩阵法对其进行理论分析，并对单层介质膜的光学性能进行数值计算．研究结果表明：基底的表面和亚表面微缺陷改变了薄膜和基底的等效折射率，导致了准Brewster角和组合反射率与理想情形的偏离．同时这些微缺陷也改变了光在薄膜和基底中的传播特性，因此反射相移和相位差均偏离理想情

Working pressure dependence of properties of Al2O3 thin films prepared by electron beam evaporation

The effects of working pressure on properties of Al2O3 thin films are investigated. Transmittance of the Al2O3 thin film is measured by a Lambda 900 spectrometer. Laser-induced damage threshold (LIDT) is measured by a Nd:YAG laser at 355nm with a pulse width of 7ns. Microdefects were observed under a Nomarski microscope. The samples are characterized by optical properties and defect, as well as LIDT under the 355 nm Nd: YAG laser radiation. It is found that the working pressure has fundamental effect on the LIDT. It is the absorption rather than the microdefect that plays an important role on the LID T of Al2O3 thin film.

Influence of SiO2 additional layers on the laser induced damage threshold of Ta2O5 films

A series or Ta2O5 films with different SiO2 additional layers including overcoat, undercoat and interlayer was prepared by electron beam evaporation under the same deposition process. Absorption of samples was measured using the surface thermal lensing (STL) technique. The electric field distributions of the samples were theoretical predicted using thin film design software (TFCalc). The laser induced damage threshold (LIDT) was assessed using an Nd:YAG laser operating at 1064 nm with a pulse length of 12 ns. It was found that SiO2 additional layers resulted in a slight increase of the absorption, whereas they exerted little influence on the microdefects. The electric field distribution among the samples was unchanged by adding an SiO2 overcoat and undercoat, yet was changed by adding an interlayer. SiO2 undercoat. The interlayer improved the LIDT greatly, whereas the SiO2 overcoat had little effect on the LIDT. (C) 2007 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Effect of Si doping on cubic GaN films grown on GaAs(100)

Epitaxial layers of cubic GaN have been grown by metalorganic vapor-phase epitaxy (MOVPE) with Si-doping carrier concentration ranging from 3 x 10(18) to 2.4 x 10(20)/cm(3). Si-doping decreased the yellow emission of GaN. However, the heavily doped n-type material has been found to induce phase transformation. As the Si-doping concentration increases, the hexagonal GaN nanoparticles increase. Judged from the linewidth of X-ray rocking curve, Si-doping increases the density of dislocations and stacking faults. Based on these observations, a model is proposed to interpret the phase transformation induced by the generated microdefects, such as dislocations and precipitates, and induced stacking faults under heavy Si-doping. (C) 1999 Elsevier Science B.V. All rights reserved.

ELECTRICAL CHARACTERS OF OXYGEN DEFECTS IN SILICON SUBJECTED TO INTRINSIC GETTERING TREATMENT

The influence of oxygen defects on the resistivity and mobility of silicon wafers is discussed. Grinding processes were performed on the surfaces of samples in order to obtain the information on interior defects of the samples. Spreading resistivity and Hall measurements prove that SiO(x) complexes alone result in resistivity increase and mobility decrease. Deep level transient spectroscopy experiments prove that SiO(x) complexes alone are electrically active. A mechanism of carrier scattering by electrically active SiO(x) complex is proposed to explain the changes of resistivity and mobility.

Nondestructive measurements of stoichiometry in undoped semi-insulating gallium arsenide by x-ray bond method

The influences of microdefects and dislocations on the lattice parameters of undoped semi-insulating GaAs single crystals were analyzed, and a novel nondestructive method for measuring stoichiometry in undoped semi-insulating GaAs was established in this letter. The comparison of this method with coulometric titration indicates that the method of nondestructive measurements is indeed convenient and reliable. (C) 1996 American Institute of Physics.

Caracterização de novas membranas de titanossilicatos microporosos por ensaios de permeabilidade

O interesse crescente das membranas inorgânicas deve-se à potencial aplicação em novas áreas de investigação e da indústria, e em alternativa a operações mais convencionais. Em particular, as membranas de titanossilicatos oferecem vantagens importantes sobre as de zeólitos, pois podem ser sintetizadas sem agentes estruturantes orgânicos, para evitar a calcinação subsequente usualmente responsável por defeitos irreversíveis, exibem novas possibilidades de substituição isomórfica da matriz, permitindo um ajuste mais fino das propriedades catalíticas e de adsorção, e são capazes de separar misturas com base em diferenças de afinidade e tamanho molecular (efeito de peneiro). Os objectivos principais deste trabalho foram: i) a caracterização dinâmica de membranas do tipo zeolítico sintetizadas no Laboratório Associado CICECO, realizando-se experiências de permeação com gases puros e misturas; ii) o desenvolvimento e validação de novos modelos para a transferência de massa multicomponente através de membranas porosas pela abordagem de Maxwell-Stefan, tendo em conta os mecanismos específicos encontrados, particularmente a contribuição por difusão superficial; e iii) a modelação dos pontos experimentais medidos, bem como dados compilados da literatura. De forma a realizar os ensaios de permeação, desenhou-se, montou-se e testou-se uma instalação experimental. Para gases puros, os objectivos principais foram a medição de permeâncias a temperatura constante, por variação da pressão transmembranar r ( ΔP ), e de permeâncias a temperatura programada, conduzidas a ΔP constante. Seguidamente, calcularam-se as selectividades ideais. Em relação a misturas, a determinação de selectividades reais requer as fracções molares no permeado e no retido. Na globalidade, estudaram-se três suportes diferentes (aço inoxidável e α − alumina) e dezanove membranas de AM-3, ETS-10, ZSM-5 e zeólito 4A, utilizando-se H2, He, N2, CO2, e O2. A primeira avaliação exploratória da qualidade das membranas foi feita permeando azoto à temperatura ambiente. Assim, permeâncias superiores a 10−6 mol/m2s.Pa evidenciavam defeitos grosseiros, levando-nos a efectuar cristalizações adicionais sobre as primeiras camadas. Este procedimento foi implementado com oito membranas. Um trabalho experimental mais detalhado foi conduzido com cinco membranas. Membranas com curvas permeância-temperatura ( Π −T ) decrescentes indicam tipicamente transporte viscoso e de Knudsen, i.e. meso e macrodefeitos. Por exemplo, a membrana nº 3 de AM-3 exibiu este comportamento com H2, He, N2 e CO2 puros. A contribuição de Knudsen foi confirmada pela relação linear encontrada entre as permeâncias e o inverso da raiz quadrada da massa molar. O mecanismo viscoso foi também identificado, pois as permeâncias eram inversamente proporcionais à viscosidade do gás ou, atendendo a equações do tipo de Chapman-Enskog, directamente proporcionais a 2 0.5 k d M (onde k d é o diâmetro cinético e M a massa molar). Um comportamento de permeação distinto observou-se com a membrana nº 5 de AM-3. As permeâncias registadas a temperatura programada eram aproximadamente constantes para o N2, CO2 e O2, enquanto com o H2 cresciam significativamente. Conjuntamente elas evidenciam a ocorrência de macro, meso e microdefeitos intercristalinos. O transporte gasoso activado através dos microporos compensa o impacto diminuidor dos meso e macroporos. Ao contrário do N2, CO2 e O2, o pequeno diâmetro do hidrogénio torna-lhe possível permear através dos microporos intracristalinos, o que lhe adiciona um mecanismo de transferência responsável por esse crescimento. No que respeita à difusão superficial, o sistema CO2/ZSM-5 pode ser tomado como um exemplo paradigmático. Uma vez que este zeólito adsorve o CO2, as permeâncias diminuem com o crescimento de ΔP , em virtude de as concentrações no sólido aumentarem de forma não linear e tenderem para a saturação. Os resultados contrastantes obtidos com azoto realçam ainda mais o mecanismo superficial, pois o N2 não é adsorvido e as permeâncias medidas são constantes. Globalmente, as selectividades ideais calculadas ( α* ) variam de cerca de 1 a 4.2. Este parâmetro foi também utilizado para discriminar as melhores membranas, uma vez que baixos valores de α* denotam o escoamento viscoso não-selectivo típico de macrodefeitos. Por exemplo, o H2/CO2 na membrana nº 3 de AM-3 apresentou α* = 3.6 − 4.2 para 40–120ºC, enquanto que na membrana nº 5 de AM-3 originou α* = 2.6 − 3.1. Estes resultados corroboraram as observações anteriores, segundo as quais a membrana nº 5 era melhor do que a nº 3. Alguns ensaios foram realizados com membranas saturadas com água para aumentar a selectividade: as medições mostraram claramente uma melhoria inicial seguida de uma redução consistente de α* com o aumento da temperatura, devido à remoção das moléculas de água responsáveis pela obstrução de alguns poros. Em relação às selectividades reais de misturas contendo hidrogénio, devem ser realizadas mais experiências e a quantificação do hidrogénio deve ser melhorada. No que concerne à modelação, novos factores termodinâmicos de Maxwell- Stefan foram derivados para as isotérmicas mono e multicomponente de Nitta, Langmuir-Freundlich e Toth, tendo sido testadas com dados de equilíbrio e de permeação da literatura. (É importante realçar que só estão publicadas equações para Langmuir e Dual-Site Langmuir de componentes puros e misturas). O procedimento de validação adoptado foi exigente: i) as isotérmicas multicomponente foram previstas a partir das de gás puro; ii) os parâmetros de difusão dos componentes puros foram ajustados a dados de permeação de cada gás; iii) depois, as difusividades cruzadas de Maxwell- Stefan foram estimadas pela relação de Vignes; finalmente, v) as novas equações foram testadas usando-se estes parâmetros, tendo sido capazes de estimar com sucesso fluxos binários. Paralelamente ao enfoque principal do trabalho, derivou-se um novo modelo para permuta iónica em materiais microporosos baseado nas equações de Maxwell-Stefan. Este foi validado com dados experimentais de remoção de Hg2+ e Cd2+ de soluções aquosas usando ETS-4. A sua capacidade preditiva foi também avaliada, sendo possível concluir que se comporta muito bem. Com efeito, conseguiram-se boas previsões com parâmetros optimizados a partir de conjuntos de dados independentes. Este comportamento pode ser atribuído aos princípios físicos sólidos da teoria de Maxwell-Stefan.

Effets des recuits ultra-rapides (10^5 K/s) sur la formation des siliciures métalliques en phase solide

La synthèse de siliciures métalliques sous la forme de films ultra-minces demeure un enjeu majeur en technologie CMOS. Le contrôle du budget thermique, afin de limiter la diffusion des dopants, est essentiel. Des techniques de recuit ultra-rapide sont alors couramment utilisées. Dans ce contexte, la technique de nanocalorimétrie est employée afin d'étudier, in situ, la formation en phase solide des siliciures de Ni à des taux de chauffage aussi élevés que 10^5 K/s. Des films de Ni, compris entre 9.3 et 0.3 nm sont déposés sur des calorimètres avec un substrat de a-Si ou de Si(100). Des mesures de diffraction de rayons X, balayées en température à 3 K/s, permettent de comparer les séquences de phase obtenues à bas taux de chauffage sur des échantillons de contrôle et à ultra-haut taux de chauffage sur les calorimètres. En premier lieu, il est apparu que l'emploi de calorimètres de type c-NC, munis d'une couche de 340 nm de Si(100), présente un défi majeur : un signal endothermique anormal vient fausser la mesure à haute température. Des micro-défauts au sein de la membrane de SiNx créent des courts-circuits entre la bande chauffante de Pt du calorimètre et l'échantillon métallique. Ce phénomène diminue avec l'épaisseur de l'échantillon et n'a pas d'effet en dessous de 400 °C tant que les porteurs de charge intrinsèques au Si ne sont pas activés. Il est possible de corriger la mesure de taux de chaleur en fonction de la température avec une incertitude de 12 °C. En ce qui a trait à la formation des siliciures de Ni à ultra-haut taux de chauffage, l'étude montre que la séquence de phase est modifiée. Les phases riches en m étal, Ni2Si et théta, ne sont pas détectées sur Si(100) et la cinétique de formation favorise une amorphisation en phase solide en début de réaction. Les enthalpies de formation pour les couches de Ni inférieures à 10 nm sont globalement plus élevées que dans le cas volumique, jusqu' à 66 %. De plus, les mesures calorimétriques montrent clairement un signal endothermique à haute température, témoignant de la compétition que se livrent la réaction de phase et l'agglomération de la couche. Pour les échantillons recuits a 3 K/s sur Si(100), une épaisseur critique telle que décrite par Zhang et Luo, et proche de 4 nm de Ni, est supposée. Un modèle est proposé, basé sur la difficulté de diffusion des composants entre des grains de plus en plus petits, afin d'expliquer la stabilité accrue des couches de plus en plus fines. Cette stabilité est également observée par nanocalorimétrie à travers le signal endothermique. Ce dernier se décale vers les hautes températures quand l'épaisseur du film diminue. En outre, une 2e épaisseur critique, d'environ 1 nm de Ni, est remarquée. En dessous, une seule phase semble se former au-dessus de 400 °C, supposément du NiSi2.