掺杂对纳米ZnO粉末晶粒度和结构的影响

研究了用化学共沉淀方法分别制备的掺杂Bi,Sb,Co,Cr,Mn和多元掺杂对纳米ZnO粉末晶粒度和相结构的影响,发现经500℃／h热处理后,掺Bi,Mn,Co和Cr的粉末晶粒度没有明显变化,而掺Sb的ZnO粉末晶粒度随Sb含量的增加而减小;掺Bi的粉末除主晶相ZnO外还有BiOCl相,掺Sb的粉末有主晶相和尖晶石相,所掺Mn,Co,Cr均固溶于主晶相ZnO;多元掺杂晶粒度均为30nm,相为主晶相和尖晶石相。     

纳米ZnO薄膜的制备

采用真空气相沉积法,使用两种蒸发源制备纳米ZnO薄膜,用XRD（X射线衍射）进行测试并进行其结构特性分析。研究发现,蒸发源为分析纯Zn粉末时,蒸发可获得纳米Zn薄膜,薄膜在氧气气氛下同时进行氧化及热处理。实验发现,当温度高于400℃,得到沿c轴择优取向的纳米ZnO薄膜,蒸发源为分析纯ZnO粉末时,采用钼舟加热,高温下ZnO与钼舟发生反应,使部分ZnO还原为Zn,因此这种方法不适合纳米ZnO薄膜的制备。     

CeO2掺杂ZnO薄膜制备和紫外吸收性能

 研究射频磁控溅射技术制备的CeO2掺杂ZnO薄膜的结构及紫外光吸收性能。结果显示,ZnO（002）晶面的晶面间距增大,由于晶格畸变的增加导致薄膜中的内应力也相应增加,随着CeO2掺入量的增加,引起ZnO晶格的进一步松弛,因此ZnO将呈混晶方式生长;由于ZnO的晶粒同时有多个生长方向,因而抑制了ZnO晶粒（002）取向生长度的速度,导致了晶粒尺寸的逐渐降低,薄膜的C轴择优取向性随CeO2含量的升高而降低。CeO2掺杂样品与纯ZnO薄膜的吸收谱的形状没有大的改变,吸收峰形基本一致,掺CeO2使薄膜的紫外吸收显著增强,吸收边明显向短波方向移动,吸收边的斜率有微小提高,吸收峰宽度略微增大,吸收强度增加。     

在（001）Y-ZrO2上沿a/b轴取向生长Bi3.15Nd0.85TiO12铁电薄膜

用sol-gel工艺在（001）钇稳定ZrO2（YSZ）单晶衬底上制备了层状钙钛矿型Bi3.15Nd0.85Ti3O12（BNdT）铁电薄膜。X射线衍射结果显示,薄膜沿a/b轴择优取向生长,择优取向度约48%;透射电镜观察到薄膜厚约385 nm,其中晶粒呈柱状生长,晶粒横向尺寸100-200 nm。分析发现,薄膜在结晶过程中快速升温有助于晶粒沿a/b轴取向生成核。     

过渡族金属掺杂ZnO薄膜的晶体结构和磁性研究

采用电子束蒸发法制备了过渡族金属(Fe、Co、Cu)掺杂ZnO薄膜.通过对样品薄膜的结构分析,研究了衬底温度以及Cu掺杂含量对薄结晶状况的影响,获得沿c轴高度择优取向的高质量ZnO薄膜.采用X射线衍射谱(XRD)分析样品结构,并对薄膜的晶粒结构、晶粒尺寸和表面形态进行讨论,认为400℃的衬底温度对硅衬底薄膜是合适的.通过对薄膜磁性能的分析和研究,得出一些有意义的结果:适量过渡金属离子Fe、Co掺杂的ZnO薄膜,在室温下具有铁磁性,而在此基础上掺入少量的Cu离子能改善薄膜的磁性能.     

退火温度对溅射氧化锌薄膜的影响

利用射频磁控溅射技术在玻璃基片上制备了高度C轴择优取向的纳米氧化锌(ZnO)薄膜,采用扫描电子显微镜和X射线衍射仪研究了退火热处理温度对ZnO薄膜形貌、结构和内应力的影响规律.结果表明:热处理可以明显改善薄膜的结晶质量,薄膜的晶粒变得致密,尺寸也变得均匀;(002)衍射面的晶面间距和内应力均低于未经热处理的样品;当温度高于450℃以后,薄膜的致密度反而下降,部分晶粒异常长大,随着退火温度的逐渐升高,ZnO薄膜(002)衍射面的晶面间距和内应力先减小,到450℃达到最小值,后又逐渐增大,可见450℃热处理后,薄膜的表面形貌、结构和内应力均得到很大的改善.     

溶胶凝胶法制备ZnO薄膜及性质研究

以二水醋酸锌为原料,使用溶胶凝胶法在(100)Si衬底上旋转涂敷得到ZnO薄膜.采用傅立叶变换红外光谱和X射线衍射(XRD)分析经N2、空气、O2不同气氛400℃退火ZnO薄膜的成分和结构差异.使用XRD、原子力显微镜和光致发光手段重点研究了N2气氛条件下,ZnO薄膜结构与发光特性随退火温度的变化规律,发现400℃下退火更适于干凝胶薄膜经历结构弛豫,生成具有(002)择优取向、性质优良的纳米晶ZnO薄膜.计算该样品的晶粒尺寸为41.6 nm,晶格常数a=0.325 3 nm,c=0.521 nm,其PL光谱出现495 nm附近强的绿光发射峰,可能源于ZnO纳米晶粒表面缺陷氧空位(Vo).随着退火温度升高,ZnO生成量减少、晶粒体表面积比(S/V)减小共同作用导致绿光峰强度变弱.     

射频磁控溅射透明ZnO薄膜的退火性质分析

采用射频(RF)磁控溅射法在玻璃衬底上制备了c轴择优取向的ZnO薄膜。对所制备的ZnO薄膜在空气气氛中进行不同温度(350~600℃)的退火处理。利用XRD研究退火对ZnO薄膜晶体性能和应力状态的影响;用扫描电子显微镜(SEM)观察薄膜的表面形貌;用分光光谱仪测试薄膜的透光率。研究表明,随退火温度的升高,ZnO薄膜(002)衍射峰强度不断增强,半高宽逐渐减小;ZnO薄膜中沿c轴方向存在着的张应力在500℃退火时得到松弛;退火处理后薄膜的平均透光率变化不大,但透射光谱出现了“红移”现象。     

K掺杂量对K-N共掺ZnO薄膜光学性能的影响

利用超声喷雾热解法在石英玻璃衬底上制备不同K掺杂量的K-N共掺ZnO薄膜.通过X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、光致发光谱(PL谱)和紫外-可见分光光度计对K-N共掺ZnO薄膜的晶体结构、表面形貌及光学性能进行表征.结果表明:K-N共掺ZnO薄膜为六方纤锌矿结构并沿(002)方向择优生长;随着K掺杂量的增加,薄膜紫外发射峰的强度先升高后降低,并且吸收边出现轻微蓝移,禁带宽度增大;K-N共掺ZnO薄膜的透过率随K的掺杂量的增加先升高后降低,在65%～70%之间浮动.当K掺杂原子比为0.025时,所制备的薄膜具有高度的c轴择优取向,其薄膜表面均匀、光滑平整,具有较好的结晶度和光学性能.     

沉积温度对氧化锌薄膜结构和光学性能的影响

采用射频磁控溅射方法在玻璃基板上制备了氧化锌(ZnO)薄膜样品,利用X射线衍射(XRD)表征和紫外-可见光透射光谱对其进行了表征,研究了沉积温度对ZnO薄膜结构和光学性能的影响.结果表明:所有ZnO样品都是c轴高度择优取向的多晶薄膜;沉积温度对ZnO样品晶体质量和光学性能都具有明显的影响;随着沉积温度的升高,ZnO薄膜(002)衍射峰的半高宽单调减小,而(002)晶面取向度、平均晶粒尺寸和可见光波段平均透过率则单调增大.当沉积温度为500°C时,ZnO薄膜样品具有最高的(002)晶面取向度(0.987)、最大的平均晶粒尺寸(22.1 nm)和最好的可见光波段平均透过率(82.3%).     

Mn掺杂PBST薄膜的溶胶-凝胶工艺制备及介电调谐性能

采用溶胶-凝胶工艺在Pt/Ti/SiO2/Si衬底上制备了Mn掺杂的钛酸锶铅钡PBST铁电薄膜.探讨了掺杂后PBST薄膜的微观结构及其铁介电性能.实验结果表明:随着Mn的掺杂量的增加,PBST薄膜的晶化质量变好,介电常数、介电损耗和调谐量均有减小的趋势,其优值因子有显著的提高.在测定频率为1 MHz下,掺杂后的PBST薄膜介电常数和介电损耗呈下降趋势,薄膜的介电常数从未掺杂的1 250降低至掺杂后的610,同时介电损耗由0.095减小到0.033,当Mn为J4 mol％时,有最小的介电损耗0.033,虽然调谐量不是最高的,但有最大的优值因子(FOM),其微波介电综合性能有所改善.     

Mg掺杂Ba（Zr0．25Ti0．75）O3薄膜的介电调谐性能

采用溶胶凝胶工艺,在Pt／Ti／SiO2／Si衬底制备了Mg掺杂Ba（Zr0．25Ti0．75）O3（BZT）薄膜．利用X射线衍射（XRD）和原子力显微镜（AFM）分析测定了物相微结构和薄膜表面形貌,研究了Mg掺杂含量对BZT微结构和介电调谐性能的影响．结果表明Mg掺杂BZT使薄膜表面粗糙度、晶粒尺寸、介电常量、介电损耗和调谐量都降低;5mol％Mg掺杂BZT薄膜有最大的优值因子为16．3,其介电常数、介电损耗和调谐量分别为289．5、0．016和26．8％．     

负偏压对六方氮化硼薄膜沉积特性的影响

利用射频磁控溅射法在n型Si(100)衬底上沉积六方氮化硼薄膜(h-BN),采用AFM、Raman、XPS、FTIR等技术研究负偏压对所沉积薄膜生长模式、结构、表面粗糙度、薄膜取向、相变等特性的影响。结果表明,当负偏压为0V时,沉积所得h-BN薄膜表面粗糙度较低、结晶性良好、c轴垂直于衬底且以层状模式生长;随着负偏压的增加,薄膜由层状模式生长转变为岛状模式生长,表面粗糙度增加,且h-BN经亚稳相E-BN和wBN向c-BN转变,使得BN薄膜相系统更加混乱,不利于高质量层状h-BN薄膜的获取。     

衬底温度对NiTi薄膜晶化温度的影响

采用直流磁控溅射方法, 制备出沉积在不同温度衬底上 的NiTi薄膜. 应用X射线衍射、 小角X射线散射和差热扫描量热法研究了两种衬底温度(室温和573 K)溅射的NiTi合金薄膜晶化温度和在763 K退火1 h的晶化程度.     

Nd掺杂对ZnO薄膜结构及室温光致发光特性的影响

通过射频磁控溅射技术在Si（111）衬底上制备了不同含量的Nd掺杂ZnO薄膜.XRD和AFM分析表明,Nd掺杂没有改变ZnO薄膜的结构,薄膜为纳米多晶结构,未掺杂ZnO沿c择优生长.Nd掺杂使ZnO薄膜表面粗糙,起伏较大,薄膜中随Nd掺杂量的增加颗粒减小.室温光致发光谱显示,薄膜出现了395nm的强紫光峰和495nm的弱绿光峰,同时,Nd掺杂不改变PL谱的峰位置,Nd含量对PL谱的峰强度产生了一定影响.     

半导体热电材料Bi2Te3膜的电化学制备

研究了不同沉积电位对电化学生长半导体热电材料Bi2Te3膜沉积过程、膜形貌、结晶性及相结构的影响。利用I-V循环扫描曲线分别研究了纯Bi3 、纯Te4 及其两种离子的混合溶液电化学特性;应用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、电子能谱(EDS)对膜的微观表面形貌、相结构及成分进行了表征。研究表明:生长的样品为斜方六面体(rhombohedral)晶体结构的Bi2Te3,薄膜表面平整致密,为明显的柱状晶结构,具有(110)择优取向;沉积电位越接近还原峰最大电流处,膜的生长电荷效率越高,薄膜结晶性也越好。     

用溶胶——凝胶法制备SrTiO3纳米薄膜材料

为制备具有电容和压敏特性的ＳｒＴｉＯ３双功能器件,以Ｓｒ（ＮＯ３）２,Ｔｉ（ＯＣ４Ｈ９）４为原料,用溶胶－凝胶方法制备ＳｒＴｉＯ３材料,研究了水和醋酸等对ＳｒＴｉＯ３材料的影响机理,并对其进行Ｘ－射线衍射、红外光谱和ＴＥＭ分析,证明该薄膜为纳米晶体结构,晶粒尺寸为１２－２５ｎｍ。     

负偏压对反应磁控溅射AlN薄膜的影响

利用反应磁控溅射制备AlN薄膜,研究了基底负偏压对薄膜结构及其性能的影响.XRD和SEM结果表明:用此方法获得的AlN薄膜呈晶态,负偏压对AlN择优取向产生一定的影响,随着偏压的增大,薄膜表面晶粒尺寸有长大趋势.根据透射谱测试和包络线计算结果可知,薄膜在可见光和红外区域透射率高,随着偏压的增大,薄膜的折射率也随之增大.     

氧化钒薄膜的掺锆实验研究

以V2O5和Zr（NO3）4．5H2O为原料，采用无机溶胶-凝胶法制备了掺Zr^4＋的VOx（2≤X≤2．5）相变薄膜。通过对掺杂薄膜的物相组成、价态、相结构的XPS和XRD分析及电阻突变量级和电阻突变温度的测试，结果发现：所制备的掺杂薄膜其主要成分是VO2，所掺入的Zr与VOx完全互溶，但其中Zr的价态未发生改变。掺杂薄膜随Zr含量的增加其电阻突变温度下降．同时其电阻突变量级也随之降低。