隨著半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展,納米器件的發(fā)展勢在必行。如何實現(xiàn)精度為亞納米量級甚至原子量級的可控制造是器件小型化發(fā)展面臨的重要挑戰(zhàn)。由于電子顯微技術(shù)的發(fā)展,透射電鏡已不僅是材料表征工具;原位透射電鏡還可實時觀察材料在外場作用下結(jié)構(gòu)演變的動態(tài)過程。本論文利用透射電子顯微鏡中的高能電子束作為有效工具實現(xiàn)了材料原子尺度的刻蝕和修復(fù),繼而實現(xiàn)了納米材料的高精度增材和減材構(gòu)筑;并通過原位觀察材料表面在電子束輻照作用下的微觀結(jié)構(gòu)演變行為,揭示其演變機制,為高精度可控制造提供理論依據(jù)和實驗指導(dǎo)。此外,基于電子束對納米材料表面原子結(jié)構(gòu)調(diào)控的探索,本論文還嘗試在宏觀下對帶有不同數(shù)量苯環(huán)的多環(huán)芳香烴表面進行調(diào)控,使其能在低溫水熱下轉(zhuǎn)變?yōu)榧{米金剛石。主要內(nèi)容包括:1.研究了氧化鈣表面在電子束輻照下的原子精度刻蝕,通過對刻蝕過程中原子結(jié)構(gòu)動態(tài)演變行為的具體分析,深入探討了電子束刻蝕機制:（1）氧化鈣表面缺陷處會優(yōu)先發(fā)生刻蝕,而未損傷的面相對穩(wěn)定,原子不會輕易被濺射直到有缺陷出現(xiàn);在刻蝕的同時材料表面的吸附原子會擴散到刻蝕位置修復(fù)部分缺陷。（2）在整個蝕刻過程中,{200}面優(yōu)先發(fā)生刻蝕并產(chǎn)生缺口,隨著刻蝕的進行,... 

【文章來源】：東南大學(xué)江蘇省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：165 頁

【學(xué)位級別】：博士

【部分圖文】：

石墨烯中的不同缺陷

東南大學(xué)博士學(xué)位論文的，另一種不同類型的晶界存在于少層石墨烯的交疊中，其中一個鄰的晶粒上方[51]。石墨烯的邊界主要分為鋸齒形（Zigzag）、扶手椅型（齒形（Reconstructed zigzag）和 Klein 邊界[38, 54]。邊界的功能對于、機械以及化學(xué)性能的影響都至關(guān)重要。理論上，鋸齒形邊界的石型邊界的穩(wěn)定[55, 56]。實驗上，Kim 等人[57]利用電子束誘導(dǎo)的機械撕滑的石墨烯鋸齒形、扶手椅型和重組的鋸齒形邊界。他們發(fā)現(xiàn)在電子界和五七元環(huán)重構(gòu)的鋸齒形邊界可以相互轉(zhuǎn)化，具有較短鋸齒形邊界相對穩(wěn)定。

原子和 N 原子造成碰撞損傷的閾值能量分別為 74 和 84 keV[62]，因壓更有利于濺射 B 原子從而形成單空位缺陷[15]。當(dāng)電壓達到 120 k要大于 B 原子和 N 原子的閾值能量，B 原子還是容易優(yōu)先被濺射[16后晶格會發(fā)生輕微的重構(gòu)，空位周圍的 N 原子對的間距相較于完美的增大[16]。除了 B 的單空位缺陷，h–BN 中還存在大量不同尺寸的三（e））[25]。圖 1 3（f）示意了最小的三角形空位的原子結(jié)構(gòu)，缺失個 N 原子[15]。缺失的 B 原子周圍的本地重構(gòu)或者鍵旋轉(zhuǎn)可能會形成鍵，這需要很大的激發(fā)能量[16]。電子束輻照下缺陷會沿著扶手椅型的滑動進行遷移[24]。1 3（g h）是兩種主要的 h–BN 的邊界結(jié)構(gòu)形態(tài)，N 終端的鋸en terminated zigzag edges）和 B–N 扶手椅型邊界（Boron–nitrogen arm sp2雜化的平面結(jié)構(gòu)傾向于形成鋸齒形結(jié)構(gòu)，且 B 原子和 N 原子的離差異，因此 N 終端的鋸齒形邊界在電子束輻照下更加穩(wěn)定[15, 16]。G加熱的方法首次通過高分辨電鏡觀察到了 h–BN 的晶界，他們在晶界–BN 中并不常見的五元環(huán)和七元環(huán)缺陷（圖 1 3（j））。


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