前驱体溶液老化时间对Mg掺杂MAPbI_3薄膜的形貌、结构及发光性质的影响

采用一步旋涂法在硅片基底上制备Mg掺杂MAPbI_3薄膜,探究溶液老化时间对Mg掺杂MAPbI_3薄膜成膜质量和发光性质的影响规律.利用SEM、XRD、PL等表征手段对薄膜的形貌、结构、光学特性进行研究,结果表明随着钙钛矿前驱体溶液老化时间的延长,薄膜形貌由致密薄膜逐渐演变为树枝状微米结构,发光强度降低.     

铜掺杂纳米氧化锌薄膜的制备及光学特性

氧化锌（ZnO）是一种新型稀磁半导体材料,有优良的磁学及光学性质,透明度高,常温发光性能优异.根据半导体掺杂原理,以氧化锌为原料,过渡金属元素铜为掺杂元素,采用化学气相沉积法（CVD）,制备了铜掺杂纳米氧化锌薄膜.利用晶向显微镜观察ZnO：Cu在衬底硅片上的表面形貌和生长情况,利用光致发光谱和分光光度计分析了样品的光发射和光吸收特性,研究了薄膜的伏安特性.发现铜掺杂对氧化锌薄膜的光吸收和光发射以及表面伏安特性都有很大的影响.随铜掺杂含量的增加,光吸收强度明显增大,光发射峰更加丰富.适当掺杂量的情况下,电流明显增大,但掺杂量太大,会引入缺陷和晶界,反而会使漏电流增大.10％-20％掺杂量为比较理想的掺杂量.     

射频磁控溅镀掺杂铜对钛酸锌薄膜中相变化及微结构的影响

探讨了ZnTiO3薄膜掺杂Cu元素对于薄膜性质、相变化与微结构之影响.实验是在一定温度下以射频磁控溅镀系统将铜沉积于ZnTiO3陶瓷靶上,控制沉积于ZnTiO3陶瓷靶上铜含量之后,再沉积掺杂铜的钛酸锌薄膜于SiO2/Si基板上.成长出来的薄膜经由ESCA分析得知铜的质量分数分别为0.84%、2.33%和2.84%.从XRD分析常温下掺杂Cu的ZnTiO3薄膜为非晶质态,经过600℃退火后,ZnTiO3薄膜则由非晶质态转变成Zn2Ti3O8结晶相,而未掺杂铜的ZnTiO3薄膜在600℃退火时并没有结晶相产生.ZnTiO3薄膜经过900℃退火后,Zn2Ti3O8相分解成Zn2TiO4相和TiO2相,且ZnTiO3晶格常数因为Cu离子置换至Zn离子的位置有变小的趋势.由TEM分析证实Cu离子与Zn离子的置换,导致晶格应变产生双晶缺陷.经由XRD、SEM和TEM分析得知掺杂太多的铜会抑制TiO2相的生成,而随着过多的Cu析出,晶体平均晶粒慢慢变小晶格应变也随之降低,以致晶格常数回复往原来晶格常数方向趋近.     

基于TiO_2/Perovskite/P3HT结构的n-i-p型钙钛矿电池的电极界面优化与器件性能

以TiO_2/钙钛矿(PVSK)/P3HT的n-i-p型钙钛矿电池作为研究对象,研究了TiO_2薄膜退火温度对TiO_2薄膜的结晶性、基于此的钙钛矿薄膜的形貌以及光伏器件性能的影响,比较了P3HT的掺杂以及不同批次P3HT材料对钙钛矿太阳能电池器件性能的影响。结果表明:TiO_2薄膜的退火工艺及P3HT的批次对器件性能影响较大。TiO_2薄膜的制备工艺设为退火温度为300℃,退火时间为45min,提高TiO_2的退火温度到500℃,钙钛矿太阳能电池的效率可提高到11.27%.通过优化钙钛矿薄膜厚度为190nm,制备得到光电转换效率为6.77%的钙钛矿薄膜光伏电池。基于低温TiO_2为电子传输层、掺杂P3HT为空穴传输层的器件性能为开路电压VOC=0.98V,短路电流J_(SC)=19.94mA/cm~2,填充因子f_F=0.42,转换效率η(PCE)=8.18%.TiO_2电子传输层和P3HT空穴传输层的系统优化对制备高性能n-i-p结构钙钛矿电池具有重要意义。     

聚苯胺/酞菁铜有机半导体杂化材料的制备及气敏性能

以4-硝基邻苯二腈和对甲基苯酚为苯环源物质,采用二步反应的模板反应合成法合成了酞菁铜(CuPc);以苯胺为聚苯胺(PANI)源物质,采用一步反应的化学氧化聚合法合成,并通过掺杂高氯酸、硫酸、硝酸获得半导化的掺杂态PANI.选取反应过程中的中间体物质,以分子杂化修饰方法将二者聚合形成一种新的有机半导体材料CuPcxPANI1-x.以磁控溅射、真空镀膜、激光微加工工艺实现了芯片与新型敏感材料的有机结合,利用SEM观察薄膜表面形貌;薄膜气敏特性测试采用静态配气法.结果表明:通过改变酸化掺杂及比例系数,新型有机半导体杂化材料对SO2,NO2,Cl2等气态毒气有较好的气敏性和选择性.     

双掺杂钙钛矿型复合氧化物La_(0.7)Sr_(0.3)Co_(1-x)M_xO_3的电性能研究

以开发新型激光器阴极材料和固体氧化物燃料电池阴极材料为目的 ,合成一系列钙钛矿型复合氧化物 La0 .7Sr0 .3 Co1- x Mx O3 ( M:过渡族金属元素 ) ,并对 Co位掺杂过渡族元素后样品的高温电阻率和热电动势进行研究 ,发现 Co位掺杂不同元素显著影响材料的电导率和导电类型 ,并对其相应的物理机制进行探讨 .     

双掺杂钙钛矿型复合氧化物La0.7Sr0.3Co1-xMxO3的电性能研究

以开发新型激光器阴极材料和固体氧化物燃料电池阴极材料为目的,合成一系列钙钛矿型复合氧化物La0.7Sr0.3Co1-xMxO3(M过渡族金属元素),并对Co位掺杂过渡族元素后样品的高温电阻率和热电动势进行研究,发现Co位掺杂不同元素显著影响材料的电导率和导电类型,并对其相应的物理机制进行探讨.     

多次微量蒸发技术制取锆钛酸铅薄膜

介绍多次微量技术制取锆钛酸铅薄膜。ＸＲＤ分析表明：经高温退火处理后的薄膜呈与源材料一致的钙钛矿结构,增加退火时间能减少残存Ｐｂ３Ｏ４的数量;电滞回线检测表明,薄膜具有铁电特性。     

铜氧化物高温超导体的元素掺杂效应

简要介绍高温超导体的发展以及研究状况.实验显示,可用正电子湮没参数来表征元素掺杂对超导体的超导转变温度、结构缺陷和相变的影响.表明了正电子湮没技术是研究铜氧化物高温超导体的元素掺杂效应的有效手段.     

退火工艺对PLT薄膜结晶性能的影响

用射频磁控溅射法在Si(100)衬底上制备了掺镧钛酸铅(PLT)铁电薄膜.研究了不同退火工艺对PLT薄膜结构的影响.发现在PbO气氛下退火能很好地抑制铅的挥发而得到具有钙钛矿结构的PLT薄膜.随着退火温度的逐渐升高,PLT薄膜的相经历了钙钛矿相-焦绿石相共存→纯钙钛矿相→钙钛矿相-焦绿石相共存的变化.探讨了焦绿石相的结构在铁电薄膜中的成因.发现随着退火温度的逐渐升高,PLT薄膜的晶粒逐渐增大,钙钛矿相质量百分比越高,轴比(c/a)也越大,PLT薄膜的铁电性越强.     

第一性原理计算研究氟化钙钛矿热稳定性

为深入研究氟化作用对卤铅钙钛矿基发光材料热稳定性的影响,文中通过第一性原理计算,分别对F^-表面掺杂和体相均匀掺杂的钙钛矿型CsPbBr_3-δF_δ材料的晶体结构、能带结构、热稳定性进行研究与探讨.由第一性原理计算结果可知,F^-取代Br^-可以有效调节和控制发光材料CsPbBr_3-δF_δ的晶格常数、电子结构、配体阴离子与Pb²⁺之间的电子转移过程和材料的热稳定性.随着F^-取代Br^-数量的增加,材料的晶格常数逐渐减小,禁带宽度逐渐变大.通过对比态密度强度可以发现,F^-取代分布在CsPbBr_3-δF_δ晶格表面的Br^-可显著增多电子占据能级的数量,这可极大增强配体离子与发光中心的电子转移过程,进而提升卤铅钙钛矿基发光材料的发光性能;另一方面,源于F^-和Br^-     

水热法合成铜纳米线的制备及其性能研究

利用水热还原法以二水合氯化铜为铜源,葡萄糖为还原剂,十六烷基胺为封端剂合成了直径约为25nm的面心立方结构的铜纳米线.用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)对合成产物的晶体结构、形貌、元素进行了表征.最后,将铜纳米线喷涂在玻璃表面,形成铜导电薄膜,并对喷涂体积与薄膜透光率和导电性能的影响进行了研究.结果表明,当沉积密度增加时,透光率下降,薄膜方阻也大幅度降低,但品质因数(FM)持续增加,当喷涂量为8mL时,薄膜透光率在75%以上,方阻下降为15Ω·-1,品质因数可达88.     

溶胶-凝胶法制备掺铈PZT粉体材料工艺及结晶性能研究

锆钛酸铅材料(Pb ZrxTi1-xO3)具有优异的铁电,压电和介电性能,被广泛用于数据存储器、声纳、压电换能器等多种领域.锆钛酸铅材料的制备和应用研究是近年来的无机功能材料的研究重点,其中通过改进锆钛酸铅材料的制备工艺和掺入杂质元素来提高材料的性能又是研究的热点.溶胶-凝胶法对各组分含量可以精确控制并且容易实现掺杂,本文采用溶胶—凝胶法,以硝酸锆、醋酸铅、钛酸四丁酯为原料,氧化铈为掺杂剂,制备了不同氧化铈掺杂浓度的锆钛酸铅(PCZT)粉体.用X射线衍射(XRD)检测了粉体的晶体结构,进行了晶格常数计算.总结了稀土铈对PZT材料掺杂后对结晶性能的影响,提出控制好退火温度和选择合适的掺杂浓度是获得良好结晶的两个关键因素.     

组分简单环境友好的铜基高温超导材料:“铜系”

铜基高温超导材料是目前唯一能在常压环境实现液氮温区超导的物质,对其深入认识入选Science发布的125个重大科学问题之一,具有重要的科学价值和巨大的应用开发前景.为了合成铜基超导材料,通常需要引入重金属元素如稀土、Bi、Tl和Hg等昂贵、易挥发或有毒元素以稳定基本结构,这些体系相应称为"钇系"、"铋系"、"铊(汞)系"铜基超导材料.探索组分简单环境友好且在液氮温区超导性能优良的新体系,是超导新材料研发的前沿和重大挑战.本文基于铜基超导材料结构特点,通过介绍运用高压高温合成技术研制钙钛矿型功能材料的优势,重点讨论作者参与设计发现的Cu12(n–1)n(简称"铜系")铜基超导材料体系."铜系"只含铜和碱土氧化物,这是构成铜基超导材料最简单的成分,组分经济环境友好.如同人造金刚石一样,"铜系"块体材料虽然需高压高温合成,但在常压条件能够保持结构稳定,本文讨论的性能都是常压条件测量."铜系"具有独特的全钙钛矿型构型,呈现强的层间耦合,常压超导特性优良:(1)起始超导转变温度(T_c )可达120 K以上,高于"铋系"超导材料,仅次于常压T_c 最高的铜基Hg1223超导体;(2)在液氮温区临界电流密度特性优于"铋系"铜基超导材料,可媲美综合性能最好的"钇系"铜基超导材料,(3)成分只有碱土和铜氧化物,环境友好不含有毒元素,且在空气环境中可保持性能长期稳定.     

Nd掺杂BST薄膜的微结构与光学特性研究

用改进的溶胶-凝胶技术,在硅和石英衬底上制备了不同浓度的Nd掺杂Ba0.80Sr0.20TiO3薄膜,应用XRD和SEM表征了薄膜的晶化行为和微观形貌.测试发现700℃退火后,薄膜晶化情况良好,具有典型的多晶钙钛矿结构,表面致密,无裂纹和孔洞,晶粒生长均匀,随着Nd掺杂量的增加,晶粒尺寸逐渐减小.在200~1 000 nm的波长范围内测试了薄膜的透射谱,用"包络法"计算了薄膜的折射率,薄膜折射率与波长呈现典型的电子带间跃迁的色散关系,波长为400 nm时,1%Nd(按物质的量计算百分比)掺杂的BST薄膜的折射率为2.06,小于纯BST薄膜的折射率2.10,这是由于Nd掺杂引起薄膜内部应力变化造成薄膜折射率降低.由吸收谱和Tauc关系确定了Nd掺杂对薄膜的光学带隙的影响.     

甲脒基卤化物钙钛矿薄膜的相稳定性

甲脒基卤化物钙钛矿(FAPbI_3)太阳电池具有光生载流子寿命长、光电转换效率高等优点,是目前光伏领域的研究热点.然而,在室温条件下, FAPbI_3的相稳定性差,会从具有光电活性的立方α相逐渐转变为非活性的六方δ相,是限制卤化物钙钛矿太阳电池发展的难题之一.本文研究了不同温度条件下FAPbI_3薄膜的相变行为,发现其相稳定性主要受过冷度和离子热运动两种因素的影响,在80℃条件下的相稳定性明显高于20℃的结果.与传统A位掺杂替代FA~+和X位掺杂替代I~-方法不同,本文采取B位掺杂以Eu~(2+)替代Pb~(2+),发现掺杂的薄膜样品的光吸收谱、晶格衍射峰、光致发光等结构与光学特性的稳定性都得到明显提升,表明该B位掺杂可以有效提高FAPbI_3光电活性α相的稳定性.本文结果为FAPbI_3钙钛矿的相稳定性研究提供了新的研究思路.     

溶胶-凝胶法制备非均匀铅离子掺杂TiO2薄膜

采用溶胶-凝胶工艺在普通玻璃表面制备铅离子非均匀掺杂的TiO2薄膜,运用AFM,XRD,UV-Vis研究了其光催化复合薄膜的表面特征;以光催化降解甲基橙溶液为模型反应,表征薄膜的光催化活性.结果表明非均匀铅离子掺杂TiO2薄膜(PbDx)与均匀铅离子掺杂TiO2薄膜(PbTx)的最佳掺杂Pb/Ti摩尔比均为0.005,PbD0005、PbT0005的最佳降解表观速率常数分别为7.37×10-3min-1 和5.95×10-3min-1,PbD0.005的表观降解速率常数是纯TiO2的2.52倍.文中还从载流子分离效率等方面探讨了掺杂机理.     

SnO2和TiO2薄膜在钙钛矿材料上的原子层沉积工艺

金属电极与卤素之间的扩散反应是造成钙钛矿太阳电池(PSC)衰退的重要因素,而利用原子层沉积(ALD)技术在金属电极和钙钛矿活性层之间沉积致密且电学性能良好的缓冲层,是解决上述问题的优选方案之一.本文主要研究了利用ALD技术在金属有机卤化物钙钛矿材料上沉积SnO₂和TiO₂薄膜的工艺兼容性问题.通过X线衍射和紫外-可见吸收光谱等技术,表征了分别作为钛源和锡源的四(二甲氨基)钛(TDMATi)和四(二甲氨基)锡(TDMASn)脉冲以及不同温度下水脉冲对钙钛矿薄膜结构的影响,分析了不同前驱体源的脉冲及吹扫时间对薄膜沉积模式的影响,获得了与钙钛矿材料相兼容的SnO₂和TiO₂薄膜的优化ALD工艺.将优化后的SnO₂和TiO₂薄膜ALD工艺应用于倒置PSC制备,对电池的J-V曲线和大气环境下的稳定性测试结果表明,基于ALD技术沉积的SnO₂和TiO₂缓冲层的引入,使得PSC的稳定性明显改善,而且其功率转换效率也有所提高.     

过渡金属掺杂BaTi03的磁性研究进展

钙钛矿结构氧化物BaTi03因其优良的铁电、介电性质而显示出广泛的应用前景.介绍了过渡金属掺杂对BaTi03晶体结构的影响,综述BaTiO3基材料磁性能的研究现状.     

氧化石墨烯复合薄膜对钙钛矿太阳能电池光电性能的影响

为了提高钙钛矿太阳能电池的光电转化效率,在太阳能电池的电子传输层(Ti O2)和光吸收层(CH3NH3Pb I3)间掺入一层氧化石墨烯(GO)薄膜.通过扫描电子显微镜、X线衍射和紫外-可见分光光度计对钙钛矿太阳能电池的形貌和元素进行表征,利用介电-频谱测试仪和太阳能电池I-V测试仪分别对钙钛矿太阳能电池的介电性能和光电性能进行分析.实验结果表明:对比掺杂GO前后钙钛矿太阳能电池的光电性能,样品对紫外-可见光的吸收明显提升,介电损耗减小,模拟太阳光光照下光电流密度明显提高,达到15.15m A/cm2,开路电压达到0.537 V.实验表明掺入GO后,钙钛矿太阳能电池的光电性能显著提高.