不同电解液中制备的多孔阳极氧化铝薄膜光致发光特性比较研究

采用电化学方法分别在硫酸、草酸、磷酸电解液中制备了多孔阳极氧化铝(AAO)薄膜.对其光致发光特性进行研究发现,硫酸和草酸电解液中制备的AAO薄膜在350~600 nm范围内出现了较强的光致发光带,前者的发光峰位为420 nm,后者除了420 nm的发光峰外,还在470 nm处有一个明显的峰肩,且后者的发光强度随氧化电压的增加而逐渐增强.磷酸电解液中制备的AAO薄膜在350~600 nm范围内没有出现明显的光致发光带.对其发光机理分析认为,硫酸电解液中制备的AAO薄膜的峰位为405 nm的发光源于F (氧空位俘获1个电子)中心,峰位为455 nm的发光可能是由F(氧空位俘获2个电子)中心引起的,也可能是由其它因素引起的.草酸电解液中制备的AAO薄膜的峰位为420 nm的发光与F 中心有一定的相关性,峰位为470 nm的发光主要源于与草酸根离子有关的发光基团.     

缺氧钛酸锶薄膜热导率的分子动力学研究

采用非平衡分子动力学(NEMD)方法对钛酸锶薄膜在不同条件下的室温热导率进行研究，结果表明：当薄膜厚度由4.69 nm增加至10.93 nm时，钛酸锶薄膜的热导率也随之增加，数值由1.616 Wm^-1K^-1增加到1.768 Wm^-1K^-1,表现出显著的尺寸效应；厚度为6.248 nm,氧空位浓度由0.039%增加至0.195%的钛酸锶薄膜，其热导率随着氧空位浓度的增加由1.522 Wm^-1K^-1降低至1.181 Wm^-1K^-1.可以看出，钛酸锶材料的低维化以及氧缺陷能使钛酸锶薄膜的热导率降低.分析讨论了厚度和氧空位浓度对钛酸锶薄膜导热系数的影响，并与已有实验研究结果进行对比证实了本文研究的合理性与可靠性，本研究对提高热电材料钛酸锶的性能具有重要参考意义.     

氧氩流量比对氧化铋纳米薄膜微结构及光电性能的影响研究

为了制备出不同光电性能的氧化铋薄膜,并明晰其性能机理,以便后续研究与氧化锌薄膜复合成压敏薄膜.采用磁控溅射法,改变溅射气氛中氧气和氩气的流量比,在玻璃衬底上制备出了三个氧化铋薄膜样品,并对其微观形貌、结构及光电性能进行了测试分析.结果表明:溅射气氛中的氧氩流量比对薄膜微结构及光电性能影响显著;不同氧氩流量比制备的Bi2 O3薄膜中均含BiO2和Bi杂相,且随着氧氩流量比由0:40增大至4:36,薄膜中Bi含量减少,BiO2增加;薄膜颜色由黑变黄;沉积速率由14 nm/min减少至12 nm/min;晶粒尺寸增大,表面趋向致密均匀,可见光区透过率由0.25％增加到56.73％;禁带宽度由0增加到3.17 eV;载流子浓度、导电性能急剧降低,调节溅射气氛中氧氩流量比可有效控制氧化铋薄膜的禁带宽度,载流子浓度等,从而获得不同光电性能的薄膜样品.     

阳极氧化铝模板的结构和性能表征及形成机理

用两步阳极氧化法在0.3 mol.L-1草酸中制备了高度有序、具有纳米级孔洞的阳极氧化铝有序阵列模板.用场发射扫描电镜、X射线衍射及荧光光谱对其进行了结构和性能表征.实验结果表明多孔氧化铝模板的蓝发光带是由氧空位缺陷所引起的.对氧化铝模板的形成机理进行了分析,认为它的形成机理可以通过综合参考溶解模型和机械应力模型加以解释,并且电渗在阳极氧化膜的生长过程中起着重要作用.     

碳纤维/ZnO复合材料的制备和性能研究

通过对碳纤维表面进行修饰,利用低温液相沉淀法制备了碳纤维/ZnO复合材料并对其结构、形貌和发光性能进行了研究.结果显示,样品的紫外-可见吸收峰约为376nm,相应的带隙宽度约为3.30eV.由样品的荧光光谱得出,样品除了具有位于384nm的微弱的近带边紫外发光峰之外,还有位于597nm的强的绿光发光带.样品经过退火之后,绿光峰降低.这可能归于ZnO中氧空位的减少.通过对原始样品和经过退火处理样品的荧光光谱的研究得出,样品的绿光发射归于氧空位.     

深能级瞬态分析法研究纳米氧化锌的绿光发光机制

目的 研究纳米氧化锌的绿光发光机制.方法 深能级瞬态分析法.在实验设计中.根据衬底和薄膜的性质,利用示波器、纯电阻箱、信号源等简单的实验设备.在理论计算方面,用Matlab语言编程计算得到缺陷能级.结果 实验精度较高;缺陷能级距导带1.62 eV,这个能量差值恰和孙玉明在ZnO缺陷能级计算的博士论文中氧空位缺陷能级相符.结论 绿光发射是电子由导带到氧空位缺陷能级的跃迁所致.     

硅衬底上多层Ge/ZnO纳米晶薄膜的制备及光学特性

采用射频磁控溅射技术和快速热退火方法在Si(100)衬底上制备多层Ge/ZnO纳米晶薄膜.Ge纳米晶的大小随着退火温度的增加,从2.9nm增加到5.3nm.光致发光谱测试发现两个发光峰,分别位于1.48,1.60eV左右.研究发现:位于1.48eV处的发光峰来源于ZnO相关的氧空位或富锌结构的缺陷发光,位于1.60eV处的发光峰随着退火温度的增大向短波长移动,该发光峰应该来源于GeO发光中心.     

阳极Ta/Ta2O5的薄膜曲界面结构特征及形成机理

采用电化学方法制备了钽电解电容器阳极.通过场发射扫描电镜和理论分析对钽阳极断面的曲面结构特征及其形成机理进行了研究.研究结果发现Ta/Ta_2O_5的薄膜曲界面存在间隙层(1nm),该间隙层为氧空位及其缺陷离子迁移所致;曲面结构的应力模型表明曲面薄膜界面的电化学生长过程生产缺陷浓度高于平面系统,讨论了钽电解电容器曲面薄膜的形成过程对电场应力畸变屏蔽的机理.     

溶液法制备ZnO多晶薄膜电阻开关耐受性衰退物理机制

利用溶液法制备出平整致密的ZnO多晶薄膜,微结构观测分析表明ZnO晶粒为六方纤锌矿结构,平均粒径约为23.7 nm,由薄膜样品的紫外-可见光吸收谱计算出其光学带隙宽度约为3.3 eV. Ag/ZnO/ITO三明治结构单元的电流-电压曲线呈现出稳定的双极性电阻开关特性:置/复位电压小于±0.4 V,在-0.1 V的读取电压下可获得10~3–10~4的高/低电阻值比,明显优于类似溶液法制备ZnO薄膜的电阻开关性能.然而,在周期性电场力作用下,ZnO多晶薄膜内定向漂移的自由氧离子逐渐被晶格氧空位捕获成为不可移动的晶格氧原子.膜内氧空位缺陷浓度的逐渐降低导致膜内氧空位导电细丝通道越来越细,器件无法长时间维持稳定的低电阻态.因此,随着循环周期数的增加,器件的低电阻态逐渐向高电阻态衰退,直至电阻开关窗口消失.     

Cu掺杂对ZnO纳米薄膜的结构及其光学特性的影响

采用磁控溅射法(RF)在玻璃基底上制备了未掺杂和不同Cu掺杂浓度的ZnO薄膜.使用X射线衍射仪(XRD)、原子力显微镜(AFM)、扫描电子显微镜(SEM)分别对样品的形貌进行了表征,并对ZnO薄膜进行了应力分析.结果显示:所有样品都呈现出(002)衍射峰,有较好的c轴择优取向;所有样品出现有3个发光峰,分别对应于400 nm(3.14 eV,紫光),444 nm(2.78 eV,蓝光),484 nm(2.56 eV,蓝光).紫峰的存在与激子的存在有极大关系,而蓝光发射主要是由于电子从导带上向锌空位形成的浅受主能级上的跃迁.随着Cu掺杂量的增加,薄膜的带隙宽度Eg随之减小,样品光学带隙值由3.26 eV逐渐减小为2.99 eV.实验中还发现,随着Cu掺杂量增加,薄膜的透射率也随之减小.     

用AAO模板制备有序硅纳米线阵列

利用二次氧化法制备了高度有序的多孔阳极氧化铝膜,以此膜为模板通过磁控溅射制备了多孔有序的Pt/Ag双层金属薄膜,将此金属薄膜转移到n型单晶硅片上,通过金属辅助化学刻蚀法刻蚀出有序单晶硅纳米线阵列.原子力显微镜和扫描电子显微镜观察发现,多孔阳极氧化铝膜及后续生长的多孔Pt/Ag双层金属薄膜都具有均匀分布、直径约45nm的纳米孔,以Pt/Ag双层金属薄膜为模板刻蚀得到的单晶硅纳米线具有与纳米孔同样的直径,且垂直硅衬底生长.     

氧化铝中氧空位形成能的掺杂调制

采用第一性原理计算结合原子替位掺杂的方法,研究原子掺杂效应对氧空位形成能的影响.通过计算发现,在氧化铝中进行金属原子替位掺杂可以显著降低氧空位的形成能,有利于形成局部的电阻退化,使氧化铝成为潜在的阻变功能材料.对氧化铝基阻变存储器件的设计、制备及其在新型存储器件领域的应用具有参考价值.     

氧等离子体表面处理对ITO薄膜的影响

利用原子力显微镜检测ITO薄膜的微观表面形貌以及微观区域电性能,研究氧等离子体处理对ITO薄膜的表面形貌及导电性能的影响,从微观上探讨氧等离子体处理对ITO薄膜的影响.经过氧等离子体处理,ITO薄膜的平均粗糙度从4.6nm减小到2.5nm,薄膜的平整度得到提高;但氧等离子体处理之后,ITO薄膜的导电性能大大下降,原因在于ITO薄膜表面被进一步氧化使得ITO薄膜表面的氧空位减少.上述结果从微观上解释了氧等离子体处理能够改善有机发光二极管光电性能的原因.     

草酸阳极氧化法制备氧化铝薄膜的微观结构及性质

目的使用阳极氧化法在草酸电解液中制备出氧化铝薄膜并分析其微观形貌和结构,从而提高材料的抗腐蚀性能,使铝合金在生产生活中的应用更加广泛.方法以2024铝合金为阳极,铂丝网电极为阴极,采用阳极氧化法在草酸电解液中制备氧化铝薄膜.实验中使用了恒电流法和恒电位法条件下四种不同电化学参数,制备氧化铝薄膜.通过扫描电子显微镜观察不同实验条件下的氧化铝薄膜表面形貌,利用X射线衍射仪对氧化铝薄膜结构进行表征,采用粗糙度测量仪测量薄膜表面粗糙度.结果随实验时间和电流密度增加,样品的阳极氧化程度加深,当实验时间为4 000 s、电流密度为0.04 A/cm~2时,阳极氧化程度最深;在阳极氧化过程中采用不同的电流密度和不同的电压,产生的氧化铝薄膜形貌不同.结论采用草酸电解液阳极氧化法可以在铝合金样品表面制备出多孔氧化铝薄膜,该薄膜为晶态结构.     

一维纳米线阵列可控性制备研究

用二次阳极氧化法制备出高质量的氧化铝模板,通过扩孔处理,制备出通孔的氧化铝模板,利用直流磁控溅射法在通孔的氧化铝模板上镀一层金膜,做导电层.用镀金且通孔的氧化铝模板作为电化学沉积装置的阴极,用高纯铅块作为阳极,采用直流电化学沉积法,在镀金的氧化铝模板纳米级孔洞中,制备出高度有序的镍纳米线阵列.使用扫描电子显微镜、透射电子显微镜、EDS对所制备的样品进行形貌、成分、结构及相关性能的表征和测试.结果表明所制备的镍纳米线沿氧化铝孔洞生长、排列规整,形态均匀,其直径约60nm.分析了纳米线的形成机理和制备条件之间的关系.     

锐钛矿型TiO_2空位缺陷性质的第一性原理研究

近年来运用减小TiO2禁带宽度的方法来提高TiO2的活性在实验上被广泛研究.本文运用基于局域密度泛函和赝势的第一性原理方法研究了锐钛矿相TiO2点空位缺陷性质和在具有点空位缺陷情况下的晶体结构、能带结构与态密度状况.分析发现缺陷使晶体结构发生畸变;近邻缺陷氧原子有靠近氧空位而远离钛空位的趋势,而近邻缺陷钛原子有靠近钛空位而远离氧空位的趋势;氧空位缺陷使费迷能级升高大约2.6 eV而钛空位缺陷使费米能级降低,并在价带顶部产生一个与价带顶能量相差约0.25 eV的杂质能级.结果表明,氧空位使导带变宽是n型杂质而钛空位使导带变窄是p型杂质,氧空位附近多余电子的主要贡献在价带,引起电荷布居数变化并改变了晶体中电子局域化运动的性质.     

氧化镍薄膜的制备及其磁性研究

采用电化学的方法制备了阳极氧化铝(PAA)薄膜,利用直流反应磁控溅射方法,以有序多孔PAA作为衬底,成功制备了有序多孔氧化镍(NiO)薄膜,并对其进行了结构和物性表征.磁性测试发现,有序多孔NiO薄膜具有明显的室温铁磁性,而且垂直于膜面方向的饱和磁化强度要远大于平行于膜面的方向.将薄膜在氩气环境中热退火处理,对有序多孔NiO薄膜退火处理前后的磁滞回线(M-H)测试分析发现,氩气环境中热退火处理后样品的室温铁磁性明显增大.在相同条件下,制备了致密NiO薄膜,通过与多孔NiO薄膜进行磁性比较,并结合光致发光(PL)光谱的分析结果发现,热退火处理后样品的室温铁磁性增大与材料的多孔结构以及氧空位有关.     

钼酸钙晶体中本征点缺陷的研究

利用GULP软件计算了钼酸钙晶体中本征点缺陷的生成能和氧空位的迁移能,结果表明,钼酸钙晶体中主要存在的缺陷是氧空位和氧的夫伦克尔缺陷,氧空位的迁移能为0.4 eV,计算结果与实验结果相吻合.     

含氧空位的CaMoO4晶体电子结构和光学性质的研究

用CASTEP软件包对含氧空位的CaMoO4(CMO)晶体进行了结构优化,计算了含氧空位的CaMoO4(CMO)晶体和完整CMO晶体偏振光的电子结构、介电函数和吸收光谱.计算表明,CMO晶体光学性质表现出各向异性,且其对称性与晶格结构几何对称性一致.计算得到的吸收光谱表明,完整的CMO晶体在可见光和近紫外线范围内不出现吸收带,而含氧空位的CMO晶体的吸收光谱却在1.84 eV(673 nm)处出现一个峰.CMO晶体中680 nm的吸收带的出现与CMO晶体中氧空位的存在相关.     

纳米ZnO的温和液相法制备及其光催化性能

以ZnCl₂作为锌源,采用液相法制备了由粒径约17 nm的氧化锌粒子组合而成的花状六方纤锌矿晶体结构的氧空位缺陷型ZnO纳米材料,对制备的ZnO纳米材料的结构、形貌和成分进行了表征,计算了其禁带宽度,并通过光催化降解亚甲基蓝研究了其光催化性能.结果表明:氧空位缺陷型ZnO纳米材料具有很好的结晶度和形貌,且禁带宽度为3.17 eV,低于普通ZnO的禁带宽度.当光催化降解亚甲基蓝溶液0.5、2.5 h时,降解率分别为20%和80%,降解速度是普通Ag纳米颗粒掺杂氧化锌的4倍,表明制备的氧空位缺陷型ZnO纳米材料具有优异的光催化性能.