纯相SnO2纳米晶薄膜的一步电沉积制备及其结构与光电性能研究

采用一步电沉积在氧化铟锡（ITO）导电玻璃基底上制备纯相SnO₂纳米晶薄膜材料,通过改变沉积条件,研究沉积电位、镀液温度和HNO₃浓度对薄膜组成结构的影响。结果表明：当沉积电位为-0.9 V（vs.SCE）,镀液温度为65℃,HNO₃浓度为50 mmol/L时,所制备的SnO₂纳米晶薄膜为纯相金红石型结构,且薄膜相对连续致密。光电性能测试表明,该薄膜具有优异的光电性能,在可见光区透光率大于90%,带隙为3.75 eV,且电阻率为2.2×10^-3 Ω·cm,载流子浓度为1.9×10²⁰ cm^-3,载流子迁移率为14.8 cm²/（V·s）。故所制备的SnO₂纳米晶薄膜是太阳能电池的理想窗口层材料。     

沉积功率对溅射制备镓镁共掺杂氧化锌薄膜光学和电学性能的影响（英文）

采用控溅射工艺制备了镓镁掺杂氧化锌(Zn O:Ga-Mg)透明导电薄膜,通过多种表征技术研究了沉积功率对薄膜结构、形貌、光学和电学性能的影响.实验结果表明,所有薄膜均为六角纤锌矿结构并且具有c轴择优取向生长特点,并且沉积功率明显影响薄膜的性能.沉积功率为150 W时所制备的Zn O:Ga-Mg薄膜具有最好的结晶质量和光电性能,对应的平均可见光透过率为92.2%、电阻率为1.18×10^-3Ω·cm、品质因数为1.04×10⁴Ω^-1·cm^-1、晶格应变为1.95×10^-3、位错密度为1.17×10¹⁵ m^-2.另外,利用光学表征方法获得了Zn O:Ga-Mg薄膜的光学常数,同时根据单振子WDD模型研究了薄膜的光学色散性质,得到了薄膜的振子参数、非线性光学常数和光学能隙.研究结果表明沉积功率是影响Zn O:Ga-Mg薄膜结构和光电性能的最重要的工艺参数之一.     

合成条件对In2O3纳米线阵列结构及气敏性能的影响

用SBA-15硬模板复制技术在不同温度下制备具有纳米线阵列结构的In₂O₃系列样品.利用X射线衍射仪、场扫描电子显微镜和紫外可见光光度计对样品的晶体结构、晶粒尺寸、晶胞参数、形貌及带隙宽度等进行表征,并测试分析样品对乙醇气体的气敏性能.结果表明：样品均为球形纳米In₂O₃晶粒有序排列生长组成的三维纳米线阵列结构;随着烧结温度的增加,样品的晶粒尺寸和纳米线直径增大,纳米线间距减小;当烧结温度为450～650℃时,样品的晶胞参数和带隙宽度随烧结温度的增加分别呈增大和减小趋势;当乙醇气体质量浓度为1×10^-4 mg/L,测试温度为320℃时,450℃烧结In₂O₃样品的灵敏度最大为50.59.     

多循环快速热退火诱导普通玻璃衬底非晶硅薄膜晶化

介绍一种使用快速热退火设备,经多次循环退火诱导,在普通玻璃衬底上生长非晶硅薄膜晶化的实验方法.利用拉曼（Raman）光谱、原子力显微镜（atomic force microscope,AFM）、紫外可见分光光度计（UV-VISspectrophotometer）和霍尔（Hall）测试系统对薄膜的结构、形貌及电子迁移率进行测试.结果表明,当退火温度达到680℃时,薄膜开始出现晶化现象;随着快速热退火次数的增加,拉曼光谱在500 cm^-1处测得多晶硅特征峰;在循环退火5次后,其最佳晶化率达到71.9%,光学带隙下降,晶粒增大,载流子迁移率提高.     

β-Ga2O3的高压原位拉曼光谱

利用金刚石对顶砧（DAC）高压装置产生高压, 在0~23.4 GPa研究β相氧化镓（β-Ga₂O₃）晶体高压原位拉曼光谱. 根据高压拉曼光谱的实验数据, 给出了β-Ga₂O₃晶体拉曼振动频率与压力的关系, 并将外振动谱线144 cm^-1归属于平移模, 169 cm^-1归属于转动模. 在18 GPa附近, 发现两个新的拉曼峰232 cm^-1和483 cm^-1, 由这两个峰的强度随压力的升高逐渐增强可知, β-Ga₂O₃晶体发生了压力导致的结构相变.      

浮区法制备金红石单晶及其光谱特性

采用锐钛矿型二氧化钛为原料, 通过浮区法制备金红石型二氧化钛单晶. 通过X射线衍射（XRD）和拉曼散射（Raman）测试, 对单晶体的结构进行表征, 表明晶体为典型的金红石相. 在Raman光谱中可观测B_1g(143 cm^-1),E_g(446 cm^-1),A_1g(605 cm^-1)和B_2g(826 cm^-1)4个Raman活性模, 并观测到可能属于2级Raman散射峰, 如273,316,327,519,700 cm^-1.     

一步水热法制备MoS2/Ni3S2@NF析氧催化剂

采用一步水热法成功制备了MoS₂/Ni₃S₂@NF异质结催化剂.通过X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)对所制备电极的物相和微观形貌进行表征,表面粗糙的核壳MoS₂/Ni₃S₂异质结均匀紧密地分布在镍网(NF)表面.在1 mol·L^-1的KOH电解液中,运用线性扫描伏安测试(LSV)、电化学交流阻抗(EIS)、计时电位和计时电流等方法对电极的电催化析氧(OER)性能进行了测试.结果表明,驱动10 mA·cm^-2电流密度,仅需134 mV过电势;其Tafel斜率为55.2 mV·dec^-1;经过15 h计时电位测试,电流密度保持率高达93.5%.在300、400、500 mA·cm^-2电流密度连续测试45 h的结果耐久性表明,MoS₂/Ni₃S₂@NF具有较好的大电流密度工作耐久性.     

二氧化钛/硅异质结光电导传感器的阻抗特性研究

采用喷雾热解法在单晶硅(Si)上制备二氧化钛(TiO₂)薄膜,以金属铟作为背电极构成TiO₂/Si异质结光电导传感器.采用X-射线衍射(XRD)、原子力显微镜(AFM)和拉曼光谱对样品的晶体微结构及表面形貌进行表征,通过紫外可见光谱研究TiO₂薄膜的光学吸收性能,在不同光照强度(5、10、15、20 mW·cm^-2)下通过高精度数字电桥TH2828测试异质结的交流阻抗,并给出了等效电路并解释其光电导机制.     

浓硫酸氧化改性天然辉钼矿及其电催化性能研究

用浓硫酸加热氧化法, 获得提纯的辉钼矿。利用 X 射线荧光光谱(XRF)、X 射线衍射(XRD)、X 射线光电子能谱(XPS)、扫描电子显微镜(SEM)和拉曼光谱(Raman), 对氧化前后的样品进行表征, 并测试样品的电催化性能。经浓硫酸氧化后, MoS₂的(002)晶面晶粒的平均粒径减小14%, 层间距增加0.04 Å, 且S²⁻被氧化为S⁶⁺。结果表明, 经过浓硫酸氧化, MoS₂的片层能够在一定程度上被剥离, 辉钼矿对于对硝基苯酚的还原作用增强, 还原峰电位发生正向移动。     

MoS2/C/MXene复合材料的制备及储锂性能研究

通过简单的水热结合退火的方式合成了MoS₂/C/MXene复合材料,其中MoS₂为1T晶型。MoS₂/C纳米片均匀地生长在MXene薄片上,呈现出独特的多孔异质结构,这种结构不仅有效抑制了MXene薄片的重新堆积,还缓解了MoS₂充放电过程中的体积膨胀。无序碳的引入提高了复合材料的导电性,并使MoS₂的晶型从2H转变为1T。将MoS₂/C/MXene复合材料作为锂离子电池负极材料,表现出优秀的循环性能。在1 A·g^-1的电流密度下循环1 000次后拥有574.2 mA·h·g^-1的比容量。这项研究为制备具有良好电化学性能的锂离子电池负极材料提供了一种设计策略。     

In2O3纳米线阵列的合成及表征

采用SBA-15硬模板复制技术合成纳米In₂O₃样品, 并用X射线衍射（XRD）、 扫描电子显微镜（SEM）、 紫外可见光谱对样品的晶体结构、 晶粒尺寸、 形貌及带隙宽度进行测试, 分析样品的纳米结构对气敏性能的影响机制. 结果表明: 样品为纳米线阵列结构, 三维In₂O₃纳米线阵列结构由粒径约为15 nm的单晶近球形In₂O₃颗粒规则有序排列组成, 间距约为1 nm, 带隙宽度为3.63 eV; 当温度为320 ℃, 乙醇气体在空气中的体积比为10^-4时, 其灵敏度达42.3. 该纳米结构样品明显优于相同级别纳米颗粒和纳米介孔材料的气敏性能.      

三氯化铁基少层石墨烯插层化合物的拉曼光谱

 利用拉曼光谱技术,研究了三氯化铁插层掺杂的少层石墨烯薄片。通过G 带拉曼成像可判明样品不同的插层掺杂部分及其掺杂程度。G 带拉曼峰在双层石墨烯和四层石墨烯中分别为单峰和双峰的不同结构。在石墨烯边缘处,G 带拉曼峰会比其内部多出1 个本征的G₀峰,说明石墨烯边缘仍然存在未经插层掺杂的石墨烯。经过插层的双层石墨烯2D 带拉曼峰仍可拟合出4个洛伦兹峰。     

二元掺杂钙钛矿锰氧化物薄膜的磁性能和磁热效应

用溶胶凝胶法制备二元掺杂的钙钛矿锰氧化物(La_2/3(Ca_1-xBa_x)_1/3MnO₃,LCBMO)块体材料,以其作为靶材用脉冲激光沉积法在Pb(Mg_0.33Nb_0.66)O₃-PbTiO₃(简称PMN-PT)衬底上制备LCBMO薄膜,研究Ca²⁺、Ba²⁺掺杂摩尔分数x对薄膜的结构、磁性及磁热特性的影响。实验结果表明纯相薄膜样品具有优异的磁特性,3个不同掺杂摩尔分数(x=0.5、0.6、0.8)的薄膜样品分别在居里温度260、272、280 K处获得最大的磁熵变值1.06、5.78、2.93 mJ·cm^-3·K^-1。室温附近较大的磁熵变结果对于开发室温磁致冷器件具有很好的参考价值。     

预制层结构对CZTS薄膜微观组织和光学性能的影响

研究了叠层顺序对磁控溅射沉积铜锌锡硫（CZTS）吸收层的微观结构、表面形貌和光学性能的影响.试验结果表明：当预制层结构为Cu/ZnS/SnS₂时,制备的CZTS薄膜在（112）晶面具有择优生长取向,并具有较好的结晶一致性,在288,335和368 cm^-1处呈现出特征拉曼（Raman）峰,薄膜表面晶粒较大、形状规则、薄膜空隙较少、比较致密,可见光范围内的吸收系数较高,光学带隙1.5 eV,适合作为CZTS薄膜太阳能电池的吸收层;当预制层结构为SnS₂/Cu/ZnS和ZnS/SnS₂/Cu时,由于在预制层硫化过程中造成一定的Zn和Sn流失,使CZTS薄膜中含有CuS杂相,导致薄膜表面质量下降,禁带宽度增加,不适合做CZTS薄膜太阳能电池的吸收层.     

预热温度对Sb2（S,Se）3薄膜性能的影响

通过溶胶凝胶法研究不同预热温度（140℃、170℃、200℃、230℃）对Sb₂（S,Se）₃薄膜性能及其太阳电池转化效率的影响,利用XRD、Raman、SEM、UV、光电化学测试对Sb₂（S,Se）₃薄膜结构与光电性能进行表征,并对制备的薄膜器件进行I-V特性曲线表征。由XRD衍射和Raman散射测试表明,硒化后的样品均掺入了Se原子。预热温度为200℃时,Sb₂（S,Se）₃的（120）、（130）、（230）衍射峰相对强度最大,表明晶体结晶质量提升的同时,具有一定取向。SEM表征发现,Sb₂（S,Se）₃薄膜的形貌以及薄膜表面平整度与前驱体的预热温度密切相关;合适的衬底预热温度（200℃）可以快速将有机溶剂分解挥发,使Sb₂S₃前驱体薄膜迅速沉积在衬底表面。200℃时Sb₂（S,Se）₃薄膜光电性能最好,暗电流相对最平稳...     

碳化树木的微结构特征研究

对浙江温岭火山角砾岩中的碳化树木进行了高分辨电子显微镜、X粉晶衍射和激光拉曼光谱研究。高分辨电子显微像表明火山角砾岩中的碳化树木相当于微柱石墨—柔绉石墨过渡阶段。碳化树木的一级拉曼光谱D峰波数在1359.7～1369.2cm^-1之间,O峰波数在1594.5～1603.4cm^-1之间。根据峰面积比A_D/(A_D+A_O)计算得出其L_a在7.6～11.8nm之间,与高分辨电子显微像观察结果一致。     

Zn掺杂MoS2的构型、电子结构及电催化析氢性能的理论研究

采用密度泛函理论(DFT)方法对二硫化钼(MoS₂)完整表面和不同掺杂浓度下过渡金属Zn原子掺杂MoS₂表面(Zn-MoS₂)的构型、电子结构及其电催化析氢性能进行了研究.研究结果表明:与MoS₂完整表面相比,Zn掺杂单层MoS₂的氢吸附吉布斯自由能(-0.09 eV)明显减小,接近理想值(约0 eV),表现出优异的析氢催化反应性能.电子结构研究结果表明:Zn掺杂MoS₂表面后,体系费米能级附近出现了Zn-3d轨道的带隙态,这表明有效调控了MoS₂催化材料的电子结构.在费米能级附近还出现了与Zn原子相邻的S原子的3p轨道的新电子态,可有效增强S-3p轨道和H-1s轨道的重叠,从而提高吸附氢的性能、优化电催化析氢性能.进一步对不同Zn掺杂浓度下Zn-MoS₂体系的研究结果表明提高Zn掺杂浓度仍能保持优异的电催化析氢反应性能.该文通过引入不同Zn掺杂浓度的方法,对MoS₂电催化剂的电子结构进行调控,从而有效提升电催化析氢反应性能.     

低压热丝化学气相沉积法快速合成1-2层石墨烯薄膜

利用镍衬底独特的渗碳-析碳机制,分别引入混合气体氢气和乙炔,使用低压热丝化学气相沉积法(LPHFCVD),在镍衬底上生长石墨烯(Graphene)薄膜。通气时长分别为5s,60s,300s,极大地节省了时间和成本。制备的样品分别通过拉曼光谱(Raman),X光电子能谱(XPS),扫描电镜(SEM)等分析表征手段对其结构、形貌、缺陷等进行表征。拉曼光谱表明石墨烯薄膜的D,G,2D峰在不同温度、不同反应时间条件下不同的层数、缺陷密度和结晶质量,其中以950℃,5s的条件制备得到的石墨烯薄膜为1-2层,且缺陷极少,结晶质量很高。XPS的结果进一步确认了按照以上条件制备的石墨烯薄膜具有很高的结晶质量和很低的缺陷密度。SEM则显示了在镍衬底上制备石墨烯薄膜的形貌。     

Bi2Se3/MoS2异质结的光学性质

对单层MoS₂与纳米级别厚度的Bi₂Se₃薄片进行组合构建超薄异质结,利用HR-Evolution显微共聚焦拉曼光谱系统,结合反射、拉曼和荧光光谱学测试技术,对Bi₂Se₃/MoS₂异质结中的激子发光、异质结中的界间相互作用和电荷转移等行为进行了深入而系统的研究.首先,利用干法转移技术将不同厚度的Bi₂Se₃薄片转移到CVD生长的单层MoS₂上构建Bi₂Se₃/MoS₂异质结.然后,利用反射光谱和拉曼光谱技术探测异质结的平整度和界面耦合质量,表明异质结的2种材料发生堆叠后具有良好的平整度,按照不同厚度对白光保留着良好的透光性;2种材料堆叠时没有引入附加应力,形成的异质结具有良好的界面耦合质量.最后,通过对异质结的荧光光谱研究发现下层母体材料MoS₂的A、B激子峰的发光效率大大减弱,同时它们的发光波长随着上层Bi₂Se₃薄片的厚度增加逐渐减小,半高宽随着上层Bi₂Se₃薄片的厚度增加逐渐变窄,这说明电子传递到Bi₂Se₃/MoS₂界面后发生退激发,使得MoS₂的发光发生明显猝灭,而且该结果可能还包括异质结的电子能带结构变化导致电荷发生重新分布的的更深层次原因.该研究对新型光电子器件的设计和应用具有一定的意义和指导作用.     

Bi2Se3纳米线的生长及其圆偏振光电流的研究

采用化学气相沉积法制备拓扑绝缘体Bi₂Se₃纳米线.系统分析生长温度和气体流量对Bi₂Se₃纳米线的形貌、晶体质量的影响,并研究Bi₂Se₃纳米线的圆偏振光致电流.研究结果表明,Bi₂Se₃纳米线的最佳生长温度为530℃,气体流量为30 mL·min^-1.通过扫描电子显微镜、透射电子显微镜、拉曼等表征手段,表明所生长的Bi₂Se₃纳米线具有较高的质量. Bi₂Se₃纳米线的光电流随着四分之一波片的变化表明,Bi₂Se₃纳米线具有较强的自旋轨道耦合效应.圆偏振光致电流随入射角的增大而减小,这是因为Bi₂Se₃的对称性结构为C_3V.相比Bi₂Se₃薄膜或者B...