大连理工大学材料科学与工程学院导师介绍：李晓娜

　　李晓娜
　　院系： 材料科学与工程学院
　　办公电话： 84708380-8302
　　电子信箱： lixiaona@dlut.edu.cn  
　　更新时间： 2008-6-25
　　其他专业： 无
　　
　　 个人简介
　　1997，4 ～ 现在 大连理工大学三束材料改性国家重点实验室 工作
　　1990，9 ～ 1994，7 大连理工大学 材料工程系金属材料专业 攻读学士学位
　　1994，9 ～ 1997，4 大连理工大学 材料工程系金属材料专业 攻读硕士学位
　　1998，3 ～ 2001，10 大连理工大学 材料工程系材料物理与化学专业 在职攻读博士学位
　　2002，11 ～2003，11 法国南锡矿业学院 LSG2M实验室 博士后
　　
　　 社会兼职
　　无

　　 研究领域（研究课题）
　　 beta-FeSi2是一种很有前途的新型半导体材料[1]，具有0.85~0.89 eV的直接带隙，与硅器件工艺相匹配，这对于基于硅材料的现代微电子工业十分重要。beta-FeSi2所对应的特征波段是光纤通信中的最重要波段，有利于同新型光电器件和光纤的结合。因此beta-FeSi2在国际上一直得到广泛关注。
　　本人从92年开始，进行了离子注入法合成FeSi2相和[NixFe(1-x)]Si2相及电子显微结构分析工作，依托三束材料改性国家重点实验室制备样品，在中国科学院北京电子显微镜实验室进行结构分析工作，熟练掌握了各种电镜分析技术，如高分辨、能谱、会聚束衍射等，出色地完成了金属硅化物薄膜和埋层的电镜研究。
　　采用离子注入法合成包括Fe-Si在内的多种金属硅化物表面薄膜和埋层，96年开始将工作的重点转移到beta-FeSi2光电薄膜的研究上，99年本课题组获国家自然科学基金委的资助，研究晶界理论指导下的铁硅半导体膜的制备。基金的研究中我们首创选择C作为掺杂元素，利用离子注入技术，得到了界面平直、厚度均一的高质量b-Fe(Si,C)2硅化物多晶薄膜；光学吸收实验证实，C离子的引入对b-FeSi2层的直接带隙宽度（Egd值）没有产生本质影响。同时大量微结构分析证实，由于b-FeSi2/Si晶界取向关系复杂，膜基界面常存在多种不同取向关系。应用晶界取向理论，对b-FeSi2/Si取向关系进行了计算，得出了最佳取向在(100)b//(100)Si,[010]b//[011]Si附近，从理论上证实了膜基间要通过在取向关系附近的微量旋转来进一步平衡失配，所以界面容易形成台阶和位错。通过计算更证实了多种不同取向关系相互之间无明显的生长优势；另外，b-FeSi2具有的伪四方结构和Si具有的面心立方结构使得薄膜中常存在大量的孪晶，复杂的取向关系加孪晶使得制备b-FeSi2单晶薄膜存在本质困难。在2003年的国际材联年会，特地设立的硅化物半导体材料分会上，我们做了邀请报告，讲述了晶界理论指导下的C掺杂beta-FeSi2薄膜的研究成果。
　　 2002年11 到2003年11月在法国南锡冶金矿业学院 LSG2M实验室做博士后研究工作，主要进行准晶腐蚀表面及Ni基超合金渗氮层的电子显微分析。对于准晶腐蚀表面我们首次尝试用截面电镜分析的方法来观察腐蚀层，效果良好，证实了10nm的均匀腐蚀表层的存在。对于Ni基超合金渗氮层的研究否定了法方研究者一贯的对于渗氮层的假设，证实了等离子辅助法制备的渗氮层存在结构梯度问题。这一年的工作使我有机会接触更多的材料用于电镜分析，对于本人电镜分析水平的提高有很大的帮助。
　　回国后调研发现颗粒态乃至非晶FeSi2态更有望实用化。所以最近的研究工作集中在从源头出发合成体材料FeSi2非晶（甩带）和非晶FeSi2薄膜（磁控溅射或离子束辅助沉积），对比研究非晶FeSi2薄膜中非晶相和光电性能，以此来评价非晶FeSi2薄膜的应用价值。其次，利用团簇线判据选择C、Ge等对体材料和薄膜进行合金化，研究合金化对非晶形成能力和光电性能的影响，寻找提高非晶形成能力和非晶相稳定性的有效途径，为非晶FeSi2薄膜的合成和应用打下良好基础。最后，从近程有序结构角度，对具有半导体性能的Fe－Si非晶薄膜的性能加以诠释。b-FeSi2作为一种廉价高稳定性的材料，非晶膜的制备成功将为其广泛应用于光电领域打下良好基础，对于基于Si材料的现代微电子业也是十分有价值的。
　　十几年关于b-FeSi2薄膜的研究，使得本人积累了大量的关于薄膜制备的经验，对于薄膜的掺杂特性和取向关系有了更深入的认识，这些都对今后工作有很大的帮助，为b-FeSi2薄膜合成工艺最终应用于生产实践制备出高质量的光电薄膜，进而合成基于b-FeSi2薄膜新型光电器件有重要意义。

　　硕博研究方向
　　金属硅化物薄膜
　　材料微结构分析

　　 出版著作和论文
　　 1, Xiaona LI, Huan HE,Shengzhi HAO, Chuang DONG,Thierry CZERWIEC and Henry MICHEL, TEM Investigation of Nitrided Inconel 690 Prepared by Low Temperature Plasma Assisted Processes, Journal of The Korean Physical Society, 2005,46,May,S75-S79, SCI，0.828
　　 2，D. Veys, C. Rapin, X. Li, L. Aranda, V. Fournee, J. M. Dubois, Electrochemical behavior of approximant phases in the Al-(Cu)-Fe-Cr system, Journal of Non-Crystalline Solids, 2004, 347, 1-10，SCI, 1.264
　　 3, 赵彦辉(学生)，林国强，李晓娜，董闯，闻立时，脉冲偏压对电弧离子镀Ti/TiN纳米多层膜显微硬度的影响，金属学报，2005，41（10）， 1106-1110， SCI，0.366
　　 4, 李谋(学生)，李晓娜，林国强，张涛，董闯，闻立时，脉冲偏压电弧离子镀Ti/TiN纳米多层薄膜的结构与硬度， 材料热处理学报， 2005，26（6）49-52，EI
　　 5，胡冰(学生)，李晓娜，王秀敏，董闯，MEVVA离子源制备Fe/Si系薄膜的颗粒污染问题，真空，2006，43（3），21-24
　　 1. Xiaona LI, Chuang DONG, Lei XU, High-Quality Semiconductor Carbon-Doped -FeSi2 Film Synthesized by MEVVA Ion Implantation, Materials Science Forum 475-479 (2005) 3803-3806
　　 2. Li X N，Nie D，Dong C，Xu L，Zhang Z，Structure characterization and photon absorption analysis of carbon-doped β-FeSi2 film,Journal of Vacuum Science & Technology A 22(6)(2004)2473-2478
　　 3. Li, Xiao-na, Nie, Dong, Dong, Chuang, A comparative study on microstructures of β-FeSi2 and carbon-doped β-Fe(Si,C)2 films by transmission electron microscopy，Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section B 194 (2002) 47-53
　　 4. 李晓娜,聂冬,董闯, 离子注入合成β－FeSi2薄膜的显微结构，物理学报，51（2002）115-124
　　 5. 李晓娜, 聂冬, 董闯, 徐雷, 张泽, C掺杂对离子注入合成β－FeSi2薄膜的影响，半导体学报，22(2001)1507-1515
　　 6. X. N. Li, D. Nie, Z. M. Liu and C.Dong, Influence of Carbon Doping over the Structure and Optical Absorption of β-FeSi2 Thin Films Synthesized by Ion Implantation, Journal of the Korean Vacuum Society S1, 9 (2000) 146
　　 7. Xiao-Na Li, Chuang Dong and Xing Jin, Microstructure Characterization of Semiconducting b-FeSi2 Thin Films Synthesized by Ion Implantation， Journal of the Korean Vacuum Society 8 S1 (1999) July 17-36
　　 8. X. N. LI, X. JIN, C. DONG, Z. X. GONG, Z. ZHANG, and T.C. MA, Transmission electron microscopic studies of ternary FeNi-silicide layers prepared by metal vapour vacuum arc ion implantation，Thin Solid Film 304(1997)196-200
　　 9. X. N. Li, C. Dong, S. Jin, T. C. Ma, Q. Y. Zhang, Ion beam synthesis of Ni–Fe–Si layer by TEM，Surface and Coatings Technology 103-104 (1998) 231-234
　　 10. 李晓娜，聂冬，董闯, β－FeSi2和β－Fe（C，Si）2薄膜的电子显微及X射线衍射的研究，真空科学与技术学报22 (2002) 349～356
　　 11. 李晓娜，聂冬，董闯, 碳掺杂β－FeSi2薄膜的电子显微学研究，电子显微学报21 (2002) 43～51
　　 12. X. JIN， H. BENDER, X. N. LI, Z. ZHANG, C. DONG, Z. X. GONG, and T.C. MA, Microstructural studies of Fe-silicide films produced by metal vapor vacuum arc ion implantation of Fe into Si substrates，Appl. Surf. Sci. 115（1997）116-123
　　 13. J. XIN, X. N. LI, Z. ZHANG, C. DONG, Z. X. GONG, H. BENDER, and C. T. MA, Ion beam syntheses and microstructure studies of a new FeSi2 phase, J. Appl. Phys. 80（1996）3306

　　在读学生人数
　　硕士生3人