溶胶凝胶工艺制备NaMgZnO复合薄膜结构和发光性能研究

利用溶胶-凝胶旋涂工艺在玻璃基底上生长NaxMg0.2Zn0.8-xO(x=0.02、0.04、0.06)复合薄膜和本征ZnO薄膜.使用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、紫外-可见分光光度计(UV-Vis)和光致发光系统(PL)分别对薄膜的晶体结构、表面形貌、光学透过率和光致发光性能进行表征.结果表明:引入Na元素和Mg元素可有效提高薄膜的结晶质量,随着Na掺杂量的增加,薄膜的晶粒尺寸逐渐增大,x=0.06时,薄膜平均晶粒尺寸相对最大,达到43.9nm.由扫描电镜结果可知,x=0.02时薄膜晶粒较为致密,而当x=0.06时,出现若干较大白色晶粒,可能是过量的Na元素以NaCl的形式析出所致.PL谱分析可知,样品主要有2个发射峰,一个是位于370nm左右强度较大的紫外发射峰;另一个是500nm附近的绿光峰.而组分为Na0.02Mg0.2Zn0.78O复合薄膜的光致发光谱仅有一个强度较大的紫外发光峰,并且其强度远高于其他样品,说明此时薄膜的紫外发光性能得到了明显的提高.     

Mg掺杂ZnO纳米材料的结构及光学特性研究

采用低温热分解法制备Zn1-xMgxO(x=0,0.03)纳米材料,利用X射线衍射(XRD)、光致发光(PL)和拉曼光谱分析研究了Mg的掺杂对样品的结构和光学特性的影响.另外,还利用能量弥散X射线能谱仪(EDX)对样品的元素含量进行了表征.结果表明,Zn0.97Mg0.03O具有和ZnO一样的衍射谱,为六方纤锌矿结构.但是,随着Mg的掺入,样品Zn0.97Mg0.03O的结晶有序性遭到一定程度的破坏,结晶质量下降.XRD和EDX结果证明了Mg成功掺入ZnO晶格中,形成了替位式掺杂.在拉曼光谱中,位于434 cm-1处的E2(H)模式的出现表明样品为六角纤锌矿结构的ZnO.室温光致发光谱出现很强的紫外近带发射峰,没有观察到深能级发射,且随着Mg的掺入,紫外发射峰发生蓝移.     

Al掺杂量对N-Al共掺ZnO薄膜光学性能的影响

利用超声喷雾热解方法以不同的Al掺杂量在石英衬底上制备了N-Al共掺ZnO薄膜,并对其光学性能进行了研究.采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、紫外可见分光光度计(UV)和光致发光谱(PL)表征了样品的晶体结构、表面形貌、透过率和光致发光性能.结果表明:所制备薄膜具有较高光学质量,并且Al掺杂量对N-Al共掺ZnO薄膜的光学性能有很大影响,当n(Zn)∶n(N)∶n(Al)=1∶3∶0.12时,UV光谱的吸收边蓝移最多,带隙展宽最大.PL谱测试结果显示此样品近带边紫外发光峰蓝移至384.9nm.     

氧分压对CU掺杂ZnO薄膜的结构及光学特性的影响

采用射频磁控溅射方法在玻璃衬底上制备了不同氧分压的Cu掺杂ZnO(ZnO∶Cu)薄膜.利用X射线衍射(XRD)、原子力显微镜(AFM)、紫外-可见分光光度计和光致荧光发光(PL)等表征技术,研究了不同氧分压对Zno∶Cu薄膜的微观结构和光学特性的影响.研究结果显示,随着氧分压的增加,薄膜的(002)衍射峰先增强后减弱,同时(100)、(101)和(110)衍射峰在(002)衍射峰增加时减小,表明氧分压可以影响ZnO∶Cu薄膜的结晶取向.薄膜在紫外-可见光范围的透过率超过70%,同时随着氧分压的增加,薄膜的光学带隙值先增大后减小.通过对光致发光的研究表明,射频磁控溅射法在低氧和高氧环境条件下都可制得好的发光薄膜.     

Mg_xZn_(1-x)Se合金的电子结构、光学性质和稳定性的第一性原理研究（英文）

基于密度泛函理论的第一性原理计算,研究了闪锌矿Mg_xZn_(1-x)Se合金的稳定性、电子结构和光学性质.研究结果表明,闪锌矿ZnSe和Mg_xZn_(1-x)Se合金都为直接带隙半导体,Mg_xZn_(1-x)Se合金的带隙宽度Eg和形成能Eb分别可以由Eg=1.30+1.34x和Eb=-1.48+0.60x-0.27x~2进行估计.同时,Mg_xZn_(1-x)Se合金的价带顶主要取决于Se 4p和Zn 3p态电子的相互作用,而其导带底则主要由Zn4s、Zn 3p以及Se 4s态电子共同决定.此外,随着镁掺杂系数x的逐渐增大,Mg_xZn_(1-x)Se合金的静态介电常数逐渐减小,而其吸收谱则出现明显的蓝移现象.研究结果为Mg_xZn_(1-x)Se合金在光电探测器方面的应用提供了重要的理论指导.     

氧压对用PLD法制备的ZnO薄膜的特性影响

通过脉冲激光沉积方法在不同的氧压中制备ZnO 薄膜.用X射线衍射(XRD)谱、原子力显微镜(AFM)及光学透过率谱表征了薄膜的结构和光学特性.XRD谱和AFM显示在生长压力为2Pa时获得了较好的结晶薄膜,随着氧压的提升薄膜表面平整,晶粒均匀.光学透过率谱显示在生长压力为5Pa时有较好的光学特性.     

Mg掺杂ZnO薄膜的结构和光学性质

采用磁控溅射方法在硅和石英衬底上制备了纯ZnO和Mg0.04Zn0.96O薄膜.用XRD和AFM表征薄膜的晶化行为和显微结构,用透射谱和光致发光谱分析薄膜的光学性质.分析结果显示:两种薄膜均为六角纤锌矿结构,且沿c轴取向,薄膜表面光滑致密,晶粒分布均匀;薄膜在可见光范围内具有较高的透过率,Mg掺杂后透射谱吸收边向高能侧移动,相应的薄膜的带隙宽度从3.28 eV升至3.36 eV;用包络法计算出薄膜的光学常数表明,Mg掺杂没有明显改变薄膜的折射率,但使消光系数明显增大;薄膜的光致发光谱分析也发现,掺入Mg使带边发射峰蓝移.     

K掺杂量对氧化锌薄膜晶体结构和光学性能的影响

利用溶胶-凝胶旋涂法(sol-gel)在玻璃衬底上制备了不同K掺杂量的K-N共掺ZnO薄膜.采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、紫外-可见分光光度计(UV-Vis)和光致发光谱(PL)对样品的晶体结构、表面形貌和光学性能进行了表征.结果表明:与未掺杂样品相比,K-N元素共掺之后,薄膜结构仍保持六方纤锌矿型且沿c轴择优生长;随着K掺杂量的增加,样品的(002)衍射峰强度先增强后减弱,而对薄膜的紫外发光峰影响不大.当K掺杂量(原子比)为0.060时,晶粒尺寸最大,结晶性能最优,紫外发光峰强度相对较大.利用紫外-可见分光光度计对薄膜的光学透过率进行研究,结果表明不同K掺杂量的K-N共掺ZnO薄膜其光透过率没有明显变化,均维持在80%左右.     

ZnO:Al透明导电薄膜的制备及其光电性能的研究

利用溶胶-凝胶法在石英衬底上制备Al3+掺杂ZnO薄膜,研究了Al3+掺杂对ZnO薄膜微结构和光学性能的影响.XRD测量结果表明,Zn1-xAlxO薄膜具有六角纤锌矿结构,晶格常数随着Al掺杂浓度的增加而减小;紫外-可见透射光谱(UV)表明,所有薄膜在可见光区的透过率均超过80%;光致发光谱研究发现,随着Al掺杂浓度的增加ZnO的吸收带边发生蓝移,XRD和光学性能研究都证实了ZnO薄膜中的Al3+是以替位式形式存在于晶格中.     

前驱液中Er~(3+)离子对ZnO薄膜形貌、结构和光学性质的影响

利用超声喷雾热解法,研究了Zn(CH3COO)2·2H2O的浓度、生长温度及前驱液中Er~(3+)离子对ZnO薄膜形貌、结构和光学性质的影响.扫描电子显微镜测试表明,前驱液中未加入Er~(3+)离子时,所制备的ZnO薄膜呈现团簇状结构.随着Zn(CH3COO)2·2H2O的浓度的增加,ZnO薄膜中团簇状结构的尺寸逐渐变大.前驱液中加入Er~(3+)离子后制备的ZnO薄膜均呈现片状结构,随着Zn(CH3COO)2·2H2O的浓度的增加,其片状结构的尺寸也逐渐变大.X射线衍射测试结果表明,前驱液中Er~(3+)离子的加入改善了ZnO薄膜的结晶质量.光致发光测试结果表明,所有样品中均出现了一个位于380nm附近的近带边(NBE)发射峰,和一个位于550~650nm的深能级(DL)发射峰.前驱液中Er~(3+)离子的加入使得ZnO薄膜中的NBE/DL比值有所提高,改善了ZnO薄膜的光学性质.     

Mg掺杂对ZnO纳米棒阵列的形貌及光学性能的影响

采用水热法在AZO(Al掺杂ZnO)衬底上制备ZnO纳米棒阵列.探讨了Mg掺杂物质的量浓度对ZnO纳米棒形貌及光学性能的影响,采用XRD、SEM、PL分别对样品的结构、形貌、光致发光性能进行了表征.结果表明:Mg的掺入使ZnO纳米棒的直径减小,端面由六棱柱状结构转变为尖锥状结构,在Mg与Zn的原子比为6∶100时,纳米棒顶端已全部转变为锥状结构,纳米棒长度达到最大值2.32μm,且(002)晶面的衍射峰强度及紫外发射峰强度都达到最大值.     

掺杂对ZnO半导体薄膜光学性能的影响

以掺杂氧化锌(ZnO)陶瓷靶为溅射源材料,采用射频磁控溅射技术在石英玻璃衬底上制备了掺杂ZnO系列半导体薄膜样品.利用紫外-可见分光光度计测量了薄膜的透射光谱,通过Swanepoel法确定了薄膜的折射率和消光系数,利用外推法获得了薄膜的光学带隙,研究了不同掺杂对ZnO薄膜光学性能的影响.结果表明,钛掺杂和镓镁合掺后,ZnO薄膜的透过率和光学带隙增加而折射率减小;所有薄膜的折射率均随波长增加而单调减小,呈现出正常的色散特性.     

竖直向上式喷雾热分解法制备ZnO薄膜及衬底温度对其性能的影响

以醋酸锌水溶液为前驱体溶液,使用CQUT USP-Ⅱ型双源超声热解喷涂薄膜制备系统在玻璃衬底上制备得到了温度在350℃到450℃范围内的ZnO薄膜.通过X射线衍射(XRD)和紫外-可见分光光度计测试了薄膜的晶体结构和光学性能,着重考察了衬底温度对ZnO薄膜生长过程及微观结构的影响.结果表明:温度对薄膜质量的影响较大;制备的ZnO薄膜为六角铅锌矿结构,400℃时薄膜结晶性能好,沿c轴择优取向生长;所制备的薄膜在可见光区透过率高达86%以上,在紫外光区吸收强烈;最后,用Tauc关系计算了薄膜温度在350℃到450℃范围内的帯隙能量.     

Sb掺杂ZnO薄膜的缺陷和光学性质研究

采用磁控溅射方法在6H-SiC单晶片上制备了锑(Sb)掺杂的氧化锌(ZnO)薄膜.利用X射线衍射(XRD)和X射线光电子能谱(XPS)对样品的结晶质量和成分进行了测试.结果表明所得到的ZnO∶Sb薄膜结晶质量良好,掺Sb浓度为原子数分数1%,并且掺入的Sb原子处于Zn原子的位置.利用低温及变温光致发光谱(PL)研究了ZnO∶Sb薄膜的光学性质,观察到了与Sb有关的A0X发射,并且计算得到其受主能级为150meV.分析认为掺Sb的ZnO薄膜中受主来源于SbZn-2VZn复合缺陷.     

Zn基ZnO纳米棒阵列的制备和发光特性

N2H4.H2O水热体系中,在Zn基底上制备出了ZnO纳米棒薄膜。采用X射线衍射(XRD)、场发射扫描电镜(FESEM)及发致发光谱(PL)等分析测试手段,研究了ZnO薄膜的形貌结构和发光特性。结果表明,预处理工艺不同,Zn基底表面状态不同,ZnO薄膜形貌也不同。在经预氧化形核的Zn基底上易于制备ZnO纳米棒薄膜。在单一取向的Zn基面上,易于制备ZnO纳米棒阵列。PL测试分析表明,ZnO纳米棒有强的近带边紫外光发射峰和弱的缺陷发射峰。阵列棒本征发射峰强度最高、缺陷峰最弱,反映了该ZnO纳米棒结晶质量高。     

缓冲层对AZO薄膜的性能影响

采用射频磁控溅射法分别在ZnO缓冲层和Al2O3缓冲层上制备Al掺杂ZnO(AZO)薄膜,利用X射线衍射仪（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）、紫外-可见分光光度计、霍尔测试仪等仪器对薄膜的光电特性进行表征.XRD分析结果表明,加入缓冲层的薄膜具有更好的c轴择优取向,薄膜的表面平整,结晶质量有所改善,薄膜在可见光范围内的平均透过率超过80%.引入ZnO缓冲层制备的AZO薄膜的最低电阻率为5.8×10-4 Ω·cm,导电性能得到明显提高.     

退火温度对ZnO/SiO_2复合薄膜结构及光学性能的影响

采用溶胶-凝胶(sol-gel)法在玻璃衬底上制备ZnO/SiO2(ZSO)复合薄膜,并采用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、紫外-可见分光光度计(UV-Vis)和光致发光(PL)谱对样品的形貌、晶体结构、透过率及光致发光性能进行表征.SEM结果表明,样品为双层结构,随着退火温度的升高,颗粒变大,并产生团聚现象;XRD结果表明,样品经退火处理后生成六方纤锌矿型ZnO,衍射峰强度和晶粒尺寸随退火温度的升高而增大;UV-Vis结果表明,样品同时具有ZnO和SiO2特征吸收边,双层复合薄膜中ZnO和SiO2两种不同材料的能带不连续导致360nm附近的曲线不平滑,并使能带蓝移,经400℃退火处理后的样品透过率较高;PL谱结果表明,在355nm波长激发下,样品分别在紫外区和蓝光区域产生发射峰,随着退火温度的升高,样品内缺陷密度减小,由缺陷引起的发光强度减弱.     

La_(1-x)Sr_xMnO_3/ZnO纳米复合粒子的合成

采用球磨法将La_(1-x)Sr_xMnO_3纳米粒子与ZnO混合研磨成功制备了La_(1-x)Sr_xMnO_3/ZnO纳米复合粒子.通过透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射仪(XRD)、紫外可见分光光度计(UV-Vis)、荧光光谱仪(PL)、振动样品磁强计(VSM)和超导量子干涉仪(SQUID)对La_(1-x)Sr_xMnO_3/ZnO纳米复合粒子进行结构和性质研究,结果表明该法合成的La_(1-x)Sr_xMnO_3/ZnO纳米复合粒子平均粒径为12.1nm,几乎呈球形,大小较为均匀,室温下显示良好的光学和磁学性能,有望在光学、磁学和生物医药等领域得到应用.     

衬底温度对Cr掺杂ZnO薄膜结构和透过率的影响

采用磁控溅射法在载玻片上制备了具有c轴高择优取向的Cr掺杂ZnO薄膜,利用X射线衍射仪（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）和紫外-可见分光光度计（UV—Vis）研究了衬底温度对Cr掺杂ZnO薄膜结构及光学透射特性的影响．结果表明,在衬底温度为400℃时制备的Zn0.98Cr0.02薄膜具有最好的结晶质量;衬底温度对薄膜的吸收边基本没有影响,但衬底温度为400℃时薄膜具有较高的透过率,其原因是在该奈件下薄膜具有较好的结晶质量．     

TiO2-x(V2O5)纳米复合薄膜的光吸收

采用溶胶 -凝胶技术 ,以Ti(C4H9O) 4 和V2 O5粉末为原材料制备了纳米结构的TiO2 -x(V2 O5) (x为V2 O5的质量分数 ,分别为 10 % ,2 0 % ,30 % ,10 0 % )复合薄膜 .采用原子力显微镜观察薄膜的表面形貌 ;使用UV VIS NIR分光光度计测量了复合薄膜在紫外 -可见光波段的透射率和反射率光谱 ,研究其光吸收特性 .实验结果表明 :复合薄膜具有纳米颗粒结构 ;随着V2 O5用量的增加 ,复合薄膜在紫外光区的吸收逐渐增加 ,(αhv) 1/ 2 与hv存在线性关系 ,光学带隙由纯TiO2 的 3.36eV减小为x =30 %时的 2 .83eV ,光学带隙与x满足Eg(x) =Eg(0 ) [Eg(1)-Eg(0 ) -b]x bx2 关系式 ;复合薄膜光吸收边缘红移起因于V2 O5复合后薄膜中定域态宽度的增加 .