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,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)的研究工作開展有一定難度。尤其對于5f電子特性的研究,長期以來由于缺少高質(zhì)量的單晶樣品,使得關(guān)于其價帶尤其是能帶結(jié)構(gòu)的研究較難開展,在國內(nèi)這方面的研究至今還是空白。本項目首先通過金屬钚的模擬材料金屬鈰單晶薄膜的生長摸索出活性單質(zhì)金屬單晶薄膜的生長條件及參數(shù),而后進(jìn)行金屬鈾單晶薄膜的生長及其表面形貌和電子結(jié)構(gòu)的研究,在此基礎(chǔ)上同時開展了UO2_x單晶薄膜的制備和表征工作,并嘗試在Si（111）-7×7基底上通過構(gòu)造緩沖層和修飾層的方法來制備單晶薄膜。本論文工作主要分為以下四個部分：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,... 

【文章來源】：中國工程物理研究院北京市

【文章頁數(shù)】：125 頁

【學(xué)位級別】：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)

臺階高度約為2.7 A，在臺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線的存在（如圖1.10b中白色箭頭所示），位錯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)報道的hep金屬U的結(jié)果比較接近。圖1.11為超胞中計算得到的距離表面不同距離的DOS曲線和實驗值得對比，從圖中可以看出實驗的DOS譜中有三個典型的峰，正偏壓處有兩個峰0.21 eV和0.52 eV

通過多次循環(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譜中會得到加強(qiáng)


本文編號：2930169