鈾及鈾合金是核武器及核能應(yīng)用中廣泛使用的材料,其電子結(jié)構(gòu)及物理化學(xué)性質(zhì)一直是研究的熱點(diǎn),但是由于金屬鈾材料具有一定的放射性及較強(qiáng)的化學(xué)活性,使得相關(guān)的研究工作開(kāi)展有一定難度。尤其對(duì)于5f電子特性的研究,長(zhǎng)期以來(lái)由于缺少高質(zhì)量的單晶樣品,使得關(guān)于其價(jià)帶尤其是能帶結(jié)構(gòu)的研究較難開(kāi)展,在國(guó)內(nèi)這方面的研究至今還是空白。本項(xiàng)目首先通過(guò)金屬钚的模擬材料金屬鈰單晶薄膜的生長(zhǎng)摸索出活性單質(zhì)金屬單晶薄膜的生長(zhǎng)條件及參數(shù),而后進(jìn)行金屬鈾單晶薄膜的生長(zhǎng)及其表面形貌和電子結(jié)構(gòu)的研究,在此基礎(chǔ)上同時(shí)開(kāi)展了UO2_x單晶薄膜的制備和表征工作,并嘗試在Si（111）-7×7基底上通過(guò)構(gòu)造緩沖層和修飾層的方法來(lái)制備單晶薄膜。本論文工作主要分為以下四個(gè)部分：1)在W（110）表面進(jìn)行鈰薄膜的沉積,利用掃描隧道顯微鏡（STM）,低能電子衍射（LEED）, X射線光電子能譜儀（XPS）和角分辨光電子能譜儀（ARPES）研究了沉積薄膜的表面形貌、晶體結(jié)構(gòu)、化學(xué)組成、價(jià)帶譜及能帶結(jié)構(gòu)。STM結(jié)果表明新鮮的鈰薄膜表面有序和無(wú)序區(qū)域均存在,膜面上還存在一些三角形和六角形的孔洞結(jié)構(gòu)；當(dāng)在600K退火10min后,... 

【文章來(lái)源】：中國(guó)工程物理研究院北京市

【文章頁(yè)數(shù)】：125 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【部分圖文】：

室溫下Rh(lll)表面沉積了0.11^1的〔6薄膜的81肘圖，(3)原子分辨率(71X71A2);(b)原子分辨率（45X75A2);(C)原子分辨率（100X100A2)

臺(tái)階高度約為2.7 A，在臺(tái)面上可以觀察到較光滑平整的區(qū)域，該區(qū)域主要為金屬U薄膜，但也可以觀察到位錯(cuò)線的存在（如圖1.10b中白色箭頭所示），位錯(cuò)的存在使得表面更易吸附一些污染物如氧等，從而引起局域態(tài)密度的降低，從圖中還可以看到有一些穿過(guò)表面且平行于W(llO)基底的直線，這主要是由于鈾膜和W(llO)基底之間的臺(tái)階高度差所引起。從圖1.10c原子分辨圖中可以看出鈾原子之間呈六角排布，U-U鍵長(zhǎng)為（3.5±0.5) A，典型的高度起伏為6-10 pm, LEED和原子像的結(jié)果和之前文獻(xiàn)報(bào)道的hep金屬U的結(jié)果比較接近。圖1.11為超胞中計(jì)算得到的距離表面不同距離的DOS曲線和實(shí)驗(yàn)值得對(duì)比，從圖中可以看出實(shí)驗(yàn)的DOS譜中有三個(gè)典型的峰，正偏壓處有兩個(gè)峰0.21 eV和0.52 eV

通過(guò)多次循環(huán)濺射退火獲得了干凈有序的(X-U (001)面，0 Is和C Is均在XPS的探測(cè)限之下。圖1.12 (a)為激發(fā)光子能量為He I和He II條件的UPS譜圖，測(cè)量溫度在173K,比較在不同光子能量下的UPS可以看出，所有的峰位置隨光子能量的不同未出現(xiàn)明顯的變化，但是峰的強(qiáng)度卻出現(xiàn)了較大的差異，這主要是由丁-d和f電子態(tài)的光電離截面不同，激發(fā)光子的逃逸深度不同所導(dǎo)致的。圖1.12b為U7s，6d, 5f，6p能帶的光電離截面圖，根據(jù)能帶理論，價(jià)帶譜峰的出現(xiàn)是由于在此處較高的投影態(tài)密度所導(dǎo)致，從圖U2b中可以看出d電子的特征在He I譜中會(huì)得到加強(qiáng)


本文編號(hào)：2930169