锂掺杂氧化锌薄膜晶体管的研究

采用溶胶凝胶法(sol-gel)在P型硅基底制备了锂掺杂氧化锌薄膜.以锂掺杂氧化锌薄膜为沟道层,制备了底栅结构的薄膜晶体管.XRD实验结果表明,500℃退火得到的锂掺杂氧化锌薄膜为纤锌矿结构,具有c轴择优取向.SEM实验结果说明,薄膜晶粒大小约为25nm,尺度分布均匀.电学测试结果显示器件是N沟道增强型.     

退火温度对未掺杂ZnO薄膜的结构、电学和光学性质的影响

本工作利用磁控溅射技术在石英衬底上生长出沿c轴择优取向的未掺杂ZnO薄膜,利用X射线衍射,光致发光,X射线光电子谱和Hall效应测量技术,研究了退火温度对结构、电学和光学性质的影响.发现真空退火可以提高ZnO的晶体和光学质量.生长的ZnO薄膜呈绝缘性质,经真空退火后变成导体,且导电类型和电性随退火温度而改变,并经590℃退火后获得p型ZnO.本文对退火影响ZnO结构、电学和光学性能的物理机制进行了讨论.     

纳米材料Ce/ZnO合成及其光学性质的研究

运用粉末X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、紫外-可见(UV-Vis)光谱、光致发光(PL)谱等技术对所制备的纳米材料进行了系列表征.掺入质量分数(w)为2%的铈可以明显改善氧化锌表面状态,可以抑制光生电子与光生空穴(e-/h+)的复合,显著提高光催化脱色活性和光催化稳定性.在纳米材料中掺杂适当的金属离子能够有效地调控其电子能态结构,并改变其表面状态,进而起到提高光催化性能的作用.     

过渡金属掺杂氧化锌纳米线磁性研究

一维(ID)氧化物纳米材料,如纳米线(NW)具有重要战略意义在基础科学和技术应用领域.这些新颖的纳米材料表现出卓越的物理性能.特别是氧化锌纳米线是有希望的基石对光电子和透明电子器件,并且经过渡金属掺杂可导致铁磁性.这里我们报道氧化锌纳米结构合成及其掺杂.对其物理性能进行了测量系统,它们表现出极大的潜在应用在电子和自旋电子学.     

溶胶-凝胶法制备具有室温铁磁性的Ti0.975Co0.025O2纳米颗粒

采用溶胶-凝胶工艺制备了磁性Co掺杂TiO2基稀磁半导体的纳米颗粒,在空气氛围中以不同温度对样品进行退火处理.通过差热/热重综合热分析仪(TG-DTA)、X射线衍射仪(XRD)、拉曼光谱(Raman)、透射电镜(TEM)分析了纳米颗粒的结构和相变温度.使用振动样品磁场计(VSM)测试样品磁性能.研究发现:退火温度较低时样品为锐钛矿结构,在823 K时出现少量金红石相,当退火温度为873 K时,样品基本转变成金红石结构,同时析出少量CoTiO3.退火温度同时对样品的磁性有较大影响.随着退火温度的升高,样品室温下的M-H曲线由顺磁形式向铁磁形式转变.退火温度为873 K时,我们得到了具有室温铁磁性的Ti0.975Co0.025O2纳米颗粒.     

退火温度对ZnO纳米棒结构和光学性能的影响

利用溶胶-凝胶法制备了氧化锌(ZnO)纳米棒,通过测试样品的X射线衍射谱(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)图像和光致发光谱(PL)研究了退火温度对ZnO纳米棒结构、形貌和光学性能的影响.结果表明:在900 ℃时会形成均匀的ZnO纳米棒.不同温度烧结得到的样品其光致发光峰不同但都有紫带和又宽又强的可见光带.当升高烧结温度时,由自由激子复合引起的紫外峰发生红移,这是由于晶粒尺寸的增加和应力的减少导致的.另外一个可见光发射峰是由过量的氧和结构缺陷引起的.最后根据实验结果研究了ZnO纳米棒的生长机制.     

In-Al共掺杂ZnO纳米串的制备和光学性质研究

通过化学气相沉积方法(CVD)制备了In-Al共掺杂的氧化锌纳米串.扫描电镜观察到纳米片沿生长方向均匀排列,直径约为50~150 nm,长度约为5~20μm.X射线衍射结果表明样品具有ZnO六角纤锌矿结构.并且研究了In-Al共掺杂的氧化锌纳米串的生长机制,并通过样品的光致发光谱可见所合成的样品具有较好晶体质量.     

Mg_xZn_(1-x)O薄膜样品制备及其结构与带隙分析

利用共溅射技术制备了MgxZn1-xO薄膜样品,研究了Mg的掺杂浓度对其晶体结构、光学带隙的影响,退火环境与温度对其晶体结构、表面形貌的影响.通过对XRD图的分析表明,所制MgxZn1-xO薄膜样品为六角纤锌矿结构,且随着x值的增大,样品的晶格常数c逐渐减小;对比真空环境下,氧气中退火温度为500~600℃时更有利于提高样品的结晶质量.对吸收谱的分析表明随着Mg掺杂浓度增大,样品的吸收边向短波方向移动,带隙增大.     

铁掺杂纳米氧化锌室温脱硫剂的结构及效能研究

采用均匀沉淀法制备了铁掺杂纳米氧化锌脱硫剂,利用XRD和BET手段对脱硫剂进行了表征,优化了铁的掺杂量,并探讨了焙烧温度、脱硫温度和氧含量等因素对脱除H2S性能的影响。结果表明,铁的掺杂使脱硫剂的比表面积和孔容增大,当Fe∶Zn的摩尔比为5∶100(FZ5.0)时其活性最好。FZ5.0脱硫剂适用于室温脱硫,当样品的焙烧温度为270℃,氧含量为10%,穿透时间达到370 m in时,脱硫性能最佳。     

反应温度对水热法制备Eu掺杂ZnO纳米片结构和性能的影响

采用水热法制备了稀土Eu掺杂的Zn0纳米片状材料（ZnO：1％Eu），在稀土Eu掺杂浓度一定的条件下讨论了不同水热反应温度对纳米片结构的影响，得出材料最佳生长温度，并研究了该反应温度条件下掺杂材料的光学性能．实验结果表明，稀土铕以正三价价态成功地掺入到ZnO晶格中．在反应温度为155℃时，材料的结晶质量最好．该反应温度下PL谱图显示出Eu3＋的特征发射峰，分别位于579．6，587．8和614nm处，它们是V—V的跃迁，分别来源于Eu3＋的5D0-7Fo，^5D0-7F1和^5D0-^7F2跃迁．     

Co、Ni共掺杂TiO_2纳米颗粒的制备及室温铁磁性

利用溶胶-凝胶法制备钴、镍共掺杂TiO_2纳米颗粒。实验中陈化、退火时间以及退火温度和掺杂物总量(4 mol%)保持不变,通过改变掺杂物,使掺杂物质不同(4 mol%Co,2 mol%Co+2mol%Ni,4mol%Ni),对制备的纳米晶体结构和磁性进行分析,探究掺杂物对结构和磁性的影响。形貌结构通过X射线衍射(XRD)和透射电子显微镜(TEM)进行表征。结果表明,TiO_2纳米颗粒成功掺杂,颗粒大小稍有变化,结构无变化。磁滞回线由VSM磁强计进行表征。结果显示,Co掺杂TiO_2纳米颗粒磁性最强,TiO_2晶格中Ti元素为+4价;由于掺入Co~(2+)比Ni~(3+)产生的氧空位要多,导致Ti_(1-x)Co_xO_2室温铁磁性更强;当同时掺入Co~(2+)和Ni~(3+),Ti_(1-x-y)Co_xNi_yO_2没有室温铁磁性,可能是Co~(2+)和Ni~(3+)互补作用降低氧空位浓度造成的。     

In/TiO_2/Si MOS制备及电学特性

利用直流磁控溅射技术在P型Si(100)衬底上制备了TiO_2薄膜,将制备好的TiO_2薄膜分别在700、800、900、1000、1100℃下空气中退火1 h.采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、安捷伦半导体器件分析仪对薄膜样品进行表征.XRD测试结果表明:原样品为锐钛矿相结构,随着退火温度的升高,样品由锐钛矿相结构逐渐转变为金红石相结构,而经900、1000、1100℃退火后样品为金红石相结构,且退火后样品的晶粒尺寸明显增大;电学性能测试表明:退火后的TiO_2薄膜样品构成的MOS器件漏电流密度很小,即制备的TiO_2薄膜样品在MOS器件制备与应用领域有很好的前景.     

Ce掺杂HfO_2薄膜的化学溶液法制备及其铁电性能研究

氧化铪基薄膜与金属氧化物半导体(CMOS)工艺高度兼容,具有良好的可微缩性和保持性能,其铁电性的发现引起了科学家们的广泛关注.该文通过化学溶液法在铂(Pt)衬底上制备5 mol%和10 mol%的铈掺杂氧化铪基(Ce:HfO_2)薄膜,并在不同的退火温度条件下对薄膜进行处理.分别利用电滞回线,掠入射X射线衍射(GIXRD)对薄膜的铁电性能和结构进行了测试和表征.研究发现:5 mol%的铈掺杂氧化铪薄膜具有铁电性,铈掺杂在氧化铪中诱导了铁电正交相;10 mol%的铈掺杂氧化铪薄膜则表现出了反铁电性,最大剩余极化(P_r)为21.02μC/cm~2.实验结果表明,通过调控掺杂浓度,铈元素能诱导出氧化铪薄膜中的铁电相.     

退火气氛对铽掺杂氧化锌纳米薄膜发光性能的影响

以Zn(Ac)_2 2H_2O和Tb_4O_7为原料,采用溶胶-凝胶、浸渍-提拉技术在单晶硅(100)衬底上制备了铽掺杂的氧化锌(ZnO∶Tb)薄膜。分别在氮气和氢气气氛下对薄膜进行退火处理,并进行了XRD、IR、EDS和AFM表征,同时结合荧光光谱测试详细研究了退火气氛对薄膜发光性质的影响。结果表明,经氮气和氢气气氛处理的薄膜中,ZnO∶Tb粒子均具有六方纤锌矿结构,且排列致密均匀,相应的ZnO∶Tb粒径分别为59和45 nm。经氮气气氛处理的ZnO薄膜,掺杂前后的发光情况变化显著,由485 nm的蓝光发射移到382 nm的紫外发射。用氢气进行退火处理时,掺杂前后薄膜的荧光光谱都由强的紫外发射和弱的蓝光发射组成,但掺杂后薄膜的紫外光发射减弱,蓝光发射增强。薄膜层数为3、Tb掺杂量为3.85 mol%时,ZnO∶Tb薄膜的荧光发射效果最佳。     

与CMOS后端工艺高度兼容的Hf_(0.5)Zr_(0.5)O_2铁电电容的制备和性能研究

最近,在氧化铪薄膜材料中掺杂适量元素发现了铁电性,因为氧化铪薄膜材料与传统的钙钛矿结构铁电材料相比具有可微缩性化、较大的矫顽电场、与CMOS后端工艺高度兼容等优势,从而引起了广泛的关注.该文对应用于铁电场效应晶体管(FeFET)的存储介质Hf_(0.5)Zr_(0.5)O_2(HZO)基铁电薄膜的制备进行了研究.采用原子层沉积法(ALD)制备HZO基铁电薄膜,研究了不同厚度(9 nm、19 nm、29 nm)、不同顶电极(TaN、Pt),以及不同退火温度(450～750℃)对HZO铁电薄膜的铁电性能的影响.结果表明,选用TaN作为上电极,退火温度为550℃时,19 nm厚氧化铪铁电薄膜表现出更加优异的铁电性能.同时,表征了HZO铁电薄膜的保持和疲劳性能,以及HZO铁电薄膜在高低温环境下的稳定性.     

纳米材料Ce／ZnO合成及其光学性质的研究

运用粉末x射线衍射（XRD）、扫描电镜（SEM）、紫外-可见（UV-vis）光谱、光致发光（PL）谱等技术对所制备的纳米材料进行了系列表征．掺入质量分数（W）为2％的铈可以明显改善氧化锌表面状态,可以抑制光生电子与光生空穴（e-／h＋）的复合,显著提高光催化脱色活性和光催化稳定性．在纳米材料中掺杂适当的金属离子能够有效地调控其电子能态结构,并改变其表面状态,进而起到提高光催化性能的作用．     

2，5-二芳基-1，3，4-噁二唑铕配合物的合成和发光性能研究

合成了一系列以2-芳基-5-(α -吡啶基)-1,3,4-噁二唑为中性配体的铕配合物,并对材料的结构和发光性能的关系进行了研究.研究表明:(1) 铕配合物在290～350 nm都有强烈的紫外吸收,且在紫外光的激发下都能产生铕离子的特征光谱(613 nm);(2) 配合物薄膜的荧光激发光谱与配合物溶液的激发光谱相比,由于分子间作用力增大,光谱蓝移了60 nm左右,但均为铕离子的特征光谱.以铕配合物为客体,以高分子材料聚乙烯基咔唑(PVK)为主体,制备的电致发光器件的最大亮度为15 cd/m2,在器件结构相同的条件下,配体结构对发光性能有较大的影响:Eu(DBM)3MeO-OXD和 Eu(DBM)3F-OXD相比,前者的光致发光强度比后者强,其电致发光的最大亮度却只有后者的四分之一.实验结果表明,通过对中性配体进行结构修饰,可以达到优化铕配合物的发光性能的目的.     

石墨烯/ZnO复合材料中的布尔斯坦效应

通过简单、可重复的溶剂热蒸发法,以自制氧化石墨和氧化锌为原料,制备一系列不同比例的氧化锌和石墨烯的纳米复合材料,将氧化石墨还原成石墨烯的同时,完成石墨烯与氧化锌的复合.通过XRD、SEM、Raman、XPS、PL等表征手段对样品的形貌、结构及光学性能进行研究.在PL光谱中,随着石墨烯含量的增加,复合材料中呈现出荧光猝灭现象,并且本征发光峰位呈现规律性的蓝移,这可能是由布尔斯坦—摩斯(BursteinMoss)效应所引起的.     

氮掺杂TiO2光催化剂的制备研究进展

对氮掺杂TiO2光催化剂的制备方法和研究状况进行了系统的综述,并且详细探讨各种制备因素,如pH值、焙烧温度、焙烧时间等对N掺杂TiO2光催化剂的结构和性能的影响以及结构模型和氮掺杂机理,最后指出氮掺杂TiO2催化剂研究中有待解决的问题及今后的发展方向.     

钴镍共掺TiO2纳米薄膜的物理化学性质研究

利用涂覆提拉法从钴镍的TiO2反胶束纳米溶胶中制备钴镍共掺TiO2纳米薄膜,用原子力显微镜(AFM)和紫外-可见光谱对钴镍共掺TiO2纳米薄膜的形貌和光谱性质进行表征测试.结果表明,钴镍共掺扩宽了TiO2的光响应范围,提高了光学活性,掺杂1.5％钴镍的TiO2薄膜的平均粗糙度和比表面积最大以及紫外可见光吸收最强.热处理发现,与500C热处理温度相比,700C热处理的钴镍共掺TiO2薄膜有优越的光学活性.