二氧化钛(TiO_(2))的形貌与其功能化应用密切相关,其是一种电子束辐照敏感材料,但特定形貌的纳米晶在电子束辐照下结构演变动力学机制尚未明晰。本研究通过水热法合成了具有条棒状(边缘陡直)、八面体双锥状(锥尖锐利)及薄片状的锐钛矿相...二氧化钛(TiO_(2))的形貌与其功能化应用密切相关,其是一种电子束辐照敏感材料,但特定形貌的纳米晶在电子束辐照下结构演变动力学机制尚未明晰。本研究通过水热法合成了具有条棒状(边缘陡直)、八面体双锥状(锥尖锐利)及薄片状的锐钛矿相TiO_(2)纳米晶,利用透射电子显微镜(transmission electron microscopy,TEM)原位监测不同形貌样品在电子束辐照下的结构演变过程。结合反傅里叶变换(inverse fast Fourier transform,iFFT)、电子能量损失谱(electron energy loss spectroscopy,EELS)和原位电子束辐照质谱等分析发现:TiO_(2)经过电子束辐照解离出O_(2)离子从而转变为γ-TiO;条棒状与双锥状纳米晶沿[100]方向辐照过程中,锐钛矿向γ-TiO的结构转变优先发生于边缘薄区并逐渐向内部扩展;而片状纳米晶沿[001]方向辐照过程中,相变区域无显著空间分布特征,且薄区易伴随非晶化现象。本研究揭示了由位移损伤和电离损伤协同作用下,TiO_(2)的形貌依赖的电子束辐照损伤机制,为辐照环境下TiO_(2)基材料的稳定性优化及利用电子束进行TiO_(2)/TiO异质结构设计提供了依据。展开更多
体心立方(body⁃centered cubic,BCC)金属W作为微型化器件中重要的互连材料,其电迁移行为对小尺寸集成电路的稳定性至关重要。本文利用原位透射电子显微(transmission electron microscopy,TEM)技术,在原子尺度下研究了电迁移诱导BCC金属...体心立方(body⁃centered cubic,BCC)金属W作为微型化器件中重要的互连材料,其电迁移行为对小尺寸集成电路的稳定性至关重要。本文利用原位透射电子显微(transmission electron microscopy,TEM)技术,在原子尺度下研究了电迁移诱导BCC金属W表面结构动态演变过程。结果表明,自由表面是主要电迁移路径;而{110}面和<111>方向分别是优选的迁移面迁移方向;电迁移过程中W表面形成特定的原子台阶或锯齿状结构。对于非低能晶面{002},在电流作用下仍能发生定向迁移,形成新的台阶结构。研究结果揭示了电迁移过程中表面结构的演化规律,为优化BCC金属材料的微观结构设计、提高其在高电流密度环境下的结构性能稳定性提供借鉴。展开更多
文摘二氧化钛(TiO_(2))的形貌与其功能化应用密切相关,其是一种电子束辐照敏感材料,但特定形貌的纳米晶在电子束辐照下结构演变动力学机制尚未明晰。本研究通过水热法合成了具有条棒状(边缘陡直)、八面体双锥状(锥尖锐利)及薄片状的锐钛矿相TiO_(2)纳米晶,利用透射电子显微镜(transmission electron microscopy,TEM)原位监测不同形貌样品在电子束辐照下的结构演变过程。结合反傅里叶变换(inverse fast Fourier transform,iFFT)、电子能量损失谱(electron energy loss spectroscopy,EELS)和原位电子束辐照质谱等分析发现:TiO_(2)经过电子束辐照解离出O_(2)离子从而转变为γ-TiO;条棒状与双锥状纳米晶沿[100]方向辐照过程中,锐钛矿向γ-TiO的结构转变优先发生于边缘薄区并逐渐向内部扩展;而片状纳米晶沿[001]方向辐照过程中,相变区域无显著空间分布特征,且薄区易伴随非晶化现象。本研究揭示了由位移损伤和电离损伤协同作用下,TiO_(2)的形貌依赖的电子束辐照损伤机制,为辐照环境下TiO_(2)基材料的稳定性优化及利用电子束进行TiO_(2)/TiO异质结构设计提供了依据。
文摘体心立方(body⁃centered cubic,BCC)金属W作为微型化器件中重要的互连材料,其电迁移行为对小尺寸集成电路的稳定性至关重要。本文利用原位透射电子显微(transmission electron microscopy,TEM)技术,在原子尺度下研究了电迁移诱导BCC金属W表面结构动态演变过程。结果表明,自由表面是主要电迁移路径;而{110}面和<111>方向分别是优选的迁移面迁移方向;电迁移过程中W表面形成特定的原子台阶或锯齿状结构。对于非低能晶面{002},在电流作用下仍能发生定向迁移,形成新的台阶结构。研究结果揭示了电迁移过程中表面结构的演化规律,为优化BCC金属材料的微观结构设计、提高其在高电流密度环境下的结构性能稳定性提供借鉴。
