Journal of Applied Physics

The dielectric anisotropy Δε and threshold voltage Vth for electrically controlled birefringence have been measured for a series of nematic liquid crystals (binary mixtures of MBBA and PEBAB) with different negative Δε values. The threshold voltage varies as |Δε|−1/2, in agreement with theoretical predictions. The bend elastic constant K33 evaluated from these experiments is in order-of-magnitude agreement with recent measurements for pure MBBA.

The dielectric constants and two elastic constants were measured for a series of mixtures of two nematic liquid crystals, MBBA and PEBAB. The materials covered the range from 0 to 10% PEBAB. The parameters were calculated from the measured voltage dependence of capacitance. The dielectric constants vary linearly with PEBAB concentration and the anisotropy changes from negative to positive at 1.7%. The elastic constants remain fixed over most of the range, but are reduced in mixtures of small anisotropy. The results differ significantly from recent measurements of Michel and Smith, the probable reason being that we take any nonideal alignment at the surface explicitly into account in the calculations.

Transcrystalline films of the α polymorph of poly(vinylidene fluoride) have been prepared. X-ray diffraction shows that such films have a high degree of crystallographic orientation normal to the surface. The orientation shows that the b axis of the α phase unit cell is the principal crystal-growth direction. As is well established for other systems, it was found that the formation and growth of a transcrystalline layer requires relatively dense surface nucleation combined with sparse nucleation in the interior of the film. Experimental variables which favor the formation of surface nuclei include high polymer molecular weight, a mold surface which acts as a nucleating agent (such as Teflon), and a temperature gradient through the film during crystallization. Films exhibiting virtually no nucleation in the interior could be prepared from very pure PVF2 synthesized in our lab, while samples prepared from biaxially oriented films showed very dense internal nucleation. Annealing at high melt temperatures drastically decreased the internal nucleation in these films. An explanation to account for the behavior is proposed.

Sự động học của quá trình oxy hóa nhiệt của silicon được khảo sát một cách chi tiết. Dựa trên một mô hình đơn giản về quá trình oxy hóa, mô hình này xem xét các phản ứng diễn ra tại hai ranh giới của lớp oxit cũng như quá trình khuếch tán, mối quan hệ tổng quát x02+Ax0=B(t+τ) được rút ra. Mối quan hệ này cho thấy sự phù hợp xuất sắc với dữ liệu oxy hóa thu được trên một dải nhiệt độ rộng (700°–1300°C), áp suất một phần (0.1–1.0 atm) và độ dày oxit (300–20 000 Å) cho cả chất oxy hóa là oxy và nước. Các tham số A, B, và τ được chứng minh là có liên quan đến hằng số vật lý-hóa học của phản ứng oxy hóa theo cách được tiên đoán. Phân tích chi tiết này cũng dẫn đến thông tin thêm về bản chất của các loài được vận chuyển cũng như ảnh hưởng của điện tích không gian lên giai đoạn đầu của quá trình oxy hóa.

We used femtosecond laser irradiation of titanium metal in an oxidizing environment to form a highly stable surface layer of nanostructured amorphous titanium dioxide (TiO2). We studied the influence of atmospheric composition on these surface structures and found that gas composition and pressure affect the chemical composition of the surface layer but not the surface morphology. Incorporation of nitrogen is only possible when no oxygen is present in the surrounding atmosphere.

Một lượng lớn công việc trên toàn thế giới đã được hướng đến việc hiểu rõ các đặc tính cơ bản của silicon xốp. Nhiều tiến bộ đã được đạt được sau minh chứng năm 1990 rằng vật liệu có độ xốp cao có thể phát ra ánh sáng hiệu quả trong dải nhìn thấy được ở nhiệt độ phòng. Từ thời điểm đó, tất cả các đặc tính về cấu trúc, quang, và điện tử của vật liệu đã được nghiên cứu sâu sắc. Mục đích của bài báo tổng quan này là đánh giá công việc đã được thực hiện và chi tiết hóa mức độ hiểu biết đã đạt được. Tầm quan trọng chính của các cấu trúc nano silicon tinh thể trong việc xác định hành vi của silicon xốp được nhấn mạnh. Việc chế tạo các thiết bị phát quang điện trạng thái rắn là một mục tiêu nổi bật của nhiều nghiên cứu và sự tiến bộ ấn tượng trong lĩnh vực này được mô tả.

Liều lượng boron từ 1×10¹²–5×10¹⁵/cm² được cấy vào các màng polysilicon dày 1 μm ở mức 60 keV. Sau khi nung ở 1100°C trong 30 phút, các phép đo Hall và điện trở được thực hiện ở khoảng nhiệt độ từ −50–250°C. Kết quả cho thấy Hall mobility có mức tối thiểu vào khoảng 2×10¹⁸/cm³ với nồng độ pha tạp. Năng lượng kích hoạt điện được tìm thấy xấp xỉ một nửa giá trị khe năng lượng của silicon đơn tinh thể cho các mẫu pha tạp nhẹ và giảm xuống dưới 0,025 eV ở mức pha tạp 1×10¹⁹/cm³. Nồng độ hạt dẫn rất nhỏ ở mức pha tạp dưới 5×10¹⁷/cm³ và tăng nhanh với sự gia tăng nồng độ pha tạp. Tại mức pha tạp 1×10¹⁹/cm³, nồng độ hạt dẫn đạt khoảng 90% nồng độ pha tạp. Một mô hình ranh giới hạt có bao gồm các trạng thái bắt giữ đã được đề xuất. Nồng độ và độ di động của hạt dẫn theo nồng độ pha tạp và tính di động cùng điện trở theo nhiệt độ được tính toán từ mô hình. Các kết quả lý thuyết và thực nghiệm được so sánh, và thấy rằng mật độ trạng thái bắt giữ tại ranh giới hạt là 3,34×10¹²/cm² nằm tại 0,37 eV phía trên rìa băng hóa trị.

Analysis of the generation and annealing kinetics of U-shaped and peaked donorlike interface density of states (DOS’s) are reported. The U-shaped interface DOS appears to be related to oxygen deficiency or silicon dangling bonds formed during oxidation and it does not anneal after 50 h at 25 C but anneals rapidly (minutes) above 300 C in hydrogen containing ambients, suggesting Si-H bond formation during anneal. The U-shaped DOS reappears following a first-order kinetics when 10.2-eV photogenerated holes are injected into the oxide, suggesting that these Si-H bonds are broken by hole capture and dissolved hydrogen molecules are formed. As many as three donorlike interface DOS peaks above Si midgap are also generated by the 10.2-eV photoholes following a first-order kinetics, and they appear to be related to excess oxygen or oxygen dangling bonds formed at the interface during oxidation. These donor DOS peaks anneal out in less than 50 h at 25 C following a second-order annealing kinetics, suggesting that the oxygen dangling bonds react with H2 to form SiO-H. Band edge tail states seem also evident whose density is not affected by the photoinjected holes suggesting an association with strained Si-Si bonds.

A model is proposed to explain radiation damage and charge trapping in the oxide layer of MOS devices after exposure to ionizing radiation. This model is based upon the close similarity between radiation effects in the silicon dioxide layer and in fused silica. In addition to explaining the production of damage by ionization, the model has an advantage over other models inasmuch as the charge trapping in a relatively impurity-free silicon dioxide layer can be explained. The model explains radiation-induced charge trapping in the oxide and subsequent annealing of the charge as a function of temperature and exposure to ultraviolet radiation. In addition, the model suggests that the sensitivity of MOS devices to ionizing radiation can be reduced by decreasing the amorphous structure of the oxide.