多孔SiO_2减反射薄膜的制备研究及光伏应用

采用溶胶凝胶法,使用氨水催化正硅酸乙酯在乙醇溶剂中水解制备SiO_2溶胶,研究反应物浓度、退火温度及匀胶速率对多孔SiO_2减反射薄膜的光学性质的影响.结果表明,SiO_2溶胶颗粒尺寸随着乙醇用量的增加而减小,匀胶速率可以对薄膜厚度进行调整及制备出不同折射率的薄膜.乙醇用量为120 m L和转速为2000 r/min时,制备出的SiO_2薄膜具有最佳减反射性能.不同退火温度下,SiO_2溶胶颗粒尺寸、薄膜的光学性质均无明显改变.采用优化后的工艺制备出的多孔SiO_2减反射薄膜应用于Cd Te薄膜太阳电池上,在400 nm-800 nm波段,量子效率得到提高,积分短路电流密度提高了4.83%,光电转化效率由14.92%提高到15.45%.     

Fe2O3/SiO2介孔组装体系的制备和吸收边的光学性质

通过溶胶－凝胶法获得SiO2介孔固体，用浸泡－加热分解法将Fe2O3颗粒组装在SiO2介孔固体中，构成不同复合量的块材Fe2O3/SiO2介孔组装体系，观察到复合量的不同及退火处理后造成吸收边的移动，表明了量子限域效应。     

CdS/SiO2介孔组装体系、CdS薄膜及纳米晶的光吸收性质

通过溶胶 凝胶法获得块材CdS纳米颗粒/介孔SiO2组装体系样品,喷雾热解获得CdS薄膜,水热法合成CdS纳米晶,室温下的拉曼谱中观察到CdS的两个特征峰;在氮气中做了退火处理,发现CdS/SiO2介孔组装体系和CdS薄膜的吸收边随退火温度升高而移动,与XRD图谱中衍射峰宽化减弱相对应,其分别归属于量子尺寸效应和缺陷等的变化.     

掺氧多晶硅薄膜退火特性的研究

掺氧多晶硅薄膜作为钝化膜己成功地应用于半导体器件。为了适应器件制造过程中的高温热处理,有必要探讨膜的高温热退火物理效应。本文从薄膜的腐蚀速率、膜的厚度以及膜的折射率随不同退火温度的变化,显示了掺氧多晶硅薄膜经高温退火的致密效应。而从膜的红外吸收谱测量表明膜中含氧量基本不变,但Si-O键吸收峰随着退火温度的升高向高频方向移动,并且愈益接近SiO_2的红外吸收谱。由此说明高温热退火使无定形的生长层薄膜再结构为Si多晶颗粒和SiO_2。使膜中SiO_2成份随着退火温度升高也跟着增加。     

ZnS/SiO2介孔组装体系的光吸收特性

通过溶胶-凝胶法获得块材ZnS纳米颗粒／介孔SiO2组装体系(ZnS／SiO2)样品，分别在氮气和空气气氛中做了退火处理，发现吸收边位置随复合量和退火温度不同而移动，经计算颗粒的理论值与其自由激子半径相当，说明吸收边的移动起因于量子限域效应。     

掺氧多晶硅薄膜退火特性的研究

掺氧多晶硅薄膜作为钝化膜已成功地应用于半导体器件.为了适应器件制造过程中的高温热处理,有必要探讨膜的高温热退火物理效应.本文从薄膜的腐蚀速率、膜的厚度以及膜的折射率随不同退火温度的变化,显示了掺氧多晶硅薄膜经高温退火的致密效应.而从膜的红外吸收谱测量表明膜中含氧量基本不变,但Si-O键吸收峰随着退火温度的升高向高频方向移动,并且愈益接近SiO_2的红外吸收谱.由此说明高温热退火使无定形的生长层薄膜再结构为Si多晶颗粒和SiO_2.使膜中SiO_2成份随着退火温度升高也跟着增加.     

稀土Tb3+掺杂SiO2纳米材料的溶胶-凝胶法制备及发光性能分析

利用溶胶-凝胶技术制备了不同浓度Tb~(3 )掺入SiO_2纳米玻璃材料,并通过对样品的X-射线衍射以及激发光谱、发射光谱的测试来分析研究纳米材料在不同稀土离子掺杂浓度和不同退火温度处理下的材料结构和发光性质.同时,对于Ce~(3 )和Tb~(3 )共掺杂的SiO_2材料的发光性质进行了较为深入的研究,得到了一些新的有趣的实验结果.     

纳米Cu/SiO2薄膜制备及其性能

采用热蒸发在载玻片和SiO_2衬底上沉积约5. 12 nm的Cu薄膜,再用退火炉分别进行100、200、300、400和500℃等5个温度退火,得到不同温度下的纳米Cu薄膜.用原子力显微镜和紫外-可见分光光度计研究不同退火温度对纳米Cu薄膜表面形貌、粒子分布和光学性质的影响.实验结果表明:当纳米Cu薄膜在载玻片上生长Cu颗粒阵列时,需要将退火温度控制在200℃左右;若使纳米Cu薄膜在SiO_2薄膜表面也能生长Cu颗粒阵列,退火温度比没有沉积SiO_2薄膜的衬底高100℃,此时纳米Cu颗粒对应方均根粗糙度为7. 20 nm、峰高(Skewness)为1. 75,以及偏态(Kurtosis)为5. 67,仅透射率略低9%.这样的Cu颗粒阵列更利于做超结构薄膜与完美吸收的顶层纳米金属颗粒.当退火温度为500℃时,载玻片上生长Cu薄膜的透射率出现一个相对稳定的波段,该工艺条件制备出来的纳米Cu薄膜,可以用来制作一些微型芯片,而SiO_2薄膜表面生长使纳米Cu薄膜对应方均根粗糙度为6. 25 nm、峰高为0. 57,以及偏态为2. 66.这样的Cu颗粒阵列不仅能够做大频率光电波吸收,还可以用作全固态电池中电解质上层的导电层.     

中空介孔ZnO@SiO2微球的制备及其光催化性能

通过三嵌段共聚物P123和PAA两种超分子在乙醇中形成协同模板体系,以溶胶凝胶法成功制备了中空介孔SiO_2微球.通过溶液吸附和高温煅烧的方法将纳米ZnO负载在SiO_2中空球结构中获得ZnO@SiO_2纳米粉体.用X射线衍射仪(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、静态氮气吸附仪和紫外-可见漫反射(DRS)对产物的物相组成、微观形貌、比表面积、带隙宽度等进行表征.结果表明:通过负载的方式,样品的比表面积从208 m~2/g提高到253 m~2/g,孔径分布更加均匀,纳米ZnO高度分散在SiO_2载体中,提高了样品的紫外光催化活性.通过在不同乙酸锌浓度下制备的样品对比表明,在40 mmol/L物质量浓度的乙酸锌溶液中所制得的紫外光催化活性最高,在100 min内可以有效降解亚甲基蓝溶液.     

构筑钌基纳米催化剂用于5-羟甲基糠醛加氢制2,5-二羟甲基四氢呋喃

合理使用生物质,对解决环境污染和资源短缺问题大有裨益.5-羟甲基糠醛(5-HMF)可以由生物质衍生的糖类脱水获得,进一步完全氢化可以转化为具有高附加值的2,5-二羟甲基四氢呋喃(DHMTHF).以表面胺基功能化介孔二氧化硅小球(SiO_2-NH_2)为载体,采用等体积浸渍法制备了高分散钌(Ru)基(Ru-B)纳米催化剂(Ru-B/SiO_2-NH_2).以2-丁醇为溶剂,将制得的Ru-B/SiO_2-NH_2用于5-HMF加氢制DHMTHF.在160℃,2.76 MPa,800 r·min~(-1)的条件下,5-HMF转化率为100%,DHMTHF的产率为87%.与目前报道的催化剂相比,该催化体系可以在更为温和的条件下获得较好的效果.构效关系研究表明:载体表面胺基功能化可以起到锚定和高度分散Ru-B非晶态合金纳米粒子的作用.     

稀磁半导体Cd＿（1－x）Mn＿xTe，Cd＿（1－x）Fe＿xTe的巨法拉第效应

用消光法、交替磁场法和磁光调制法测量了不同温度下、不同组分的稀磁半导体Ｃｄ＿（１－ｘ）Ｍｎ＿ｘＴｅ和Ｃｄ＿（１－ｘ）Ｆｅ＿ｘＴｅ的巨法拉第效应。实验表明：对较高组分的，法拉第旋转角为负，用单振子模型能很好地描述实验结果。稀磁半导体Ｃｄ＿（１－ｘ）Ｆｅ＿ｘＴｅ表现出与Ｃｄ＿（１－ｘ）Ｍｎ＿ｘＴｅ同量级的巨法拉第效应，当组分较低时，法拉第旋转角随入射光子能量出现由正到负的变化，必须用多振子模型才能很好解释实验结果。当样品很薄或磁场较低时，磁光调制法以其很高的测量精度显示出巨大的优越性。     

Fe-Mn/SiO_2催化剂的制备及其催化甲苯燃烧性能

以SiO2为载体,采用浸渍法分别制备了Fe-Mn(物质的量比为1∶1)质量分数为5%~35%的Fe-Mn/SiO2催化剂,以及Fe-Mn质量分数为30%,Fe-Mn物质的量比(x=0.1~0.9)的Fex-Mn1-x/SiO2催化剂,在常压固定床反应器上评价了这些催化剂对甲苯催化燃烧的反应性能,用X-射线衍射、氢气程序升温还原等分析手段对催化剂的结构进行了研究。结果表明Fe、Mn物质的量比为1∶1、Fe-Mn质量分数为30%的Fe-Mn/SiO2催化剂具有最好的活性,在280℃的反应条件下甲苯可完全催化燃烧。在Fe-Mn/SiO2催化剂体系中,Fe-Mn质量分数小于30%时检测不到Fe或Mn的物相。Fe-Mn质量分数大于30%时只检测到了Fe2O3物相;在Fex-Mn1-x/SiO2催化剂体系中,x的值在0.5~0.9之间时只检测到了Fe2O3物相,x的值在0.1~0.3之间时只检测到了Mn2O3物相。催化剂的氧化还原性能与Fe-Mn的质量分数和Fe、Mn的物质的量比有很大的关系,这些可能都影响着催化剂的性能。     

Sol-Gel法制备PI/SiO2纳米复合薄膜及结构与性能

采用溶胶凝胶法（Sol-Gel）制备了二氧化硅不同质量分数的聚酰亚胺/二氧化硅（PI/SiO₂）纳米复合薄膜。并用TEM、力学性能、吸水性能及介电性能测试等方法研究了薄膜的结构与性能。结果表明，SiO₂微粒均匀分散在PI基体中，粒径随着SiO₂含量的增加而增大；当SiO₂质量分数在20%以内时对PI基体有增强作用，且在10%左右拉伸强度达到最大，而吸水率逐渐减小，介电常数则变化不大。     

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 .     

ZnSe/SiO2复合材料光学吸收特性的研究

采用溶胶-凝胶原位析晶法和高温还原热处理工艺制备了ZnSe/SiO2纳米复合材料.通过吸收光谱和Z-Scan技术对材料的光学吸收特性进行了表征.在吸收光谱中,不同ZnSe摩尔分数的样品的吸收边相对于ZnSe体材料发生了不同程度的蓝移,蓝移量与复合材料中ZnSe纳米晶粒的尺寸有关,根据量子尺寸效应估算了复合材料中ZnSe纳米晶粒的平均尺寸大约为3~4 nm.利用Z-Scan技术测定了ZnSe摩尔分数为0.01和0.03的ZnSe/SiO2纳米复合材料的双光子吸收系数.ZnSe/SiO2纳米复合材料在不同强度的入射光的激发下其出射光强度与入射光强度之间的关系呈现光学限幅特征,ZnSe摩尔分数为0.01的样品的限幅阈值为5 962 GW/m2,嵌位输出值约为4 800 GW/m2,限幅的破坏阈值为12 400 GW/m2.     

Ni_(100-x)P_x合金的X射线谱学研究

利用X射线吸收精细结构(XAFS)和X射线衍射(XRD)研究了化学还原法制备的不同磷含量的Ni_(100-x)P_x合金的原子和电子结构.结果表明,当x=10时,磷元素的掺入导致了NiP样品中fcc结构的镍晶格扭曲和膨胀,Ni-Ni第一近邻配位的键长约增加0.03 A.随着磷含量的增加,膨胀和扭曲加剧,当x达到14左右时,样品的fcc-Ni晶格被完全破坏,从而形成非晶态NiP合金.X射线吸收近边结构(XANES)的结果表明,低磷含量(x≤10)时NiP样品的电子结构没有明显的变化,随着磷含量的增加,Ni4p态的分布变得宽化和越来越弥散.而当x达到26时,有大量电荷从Ni原子转移到P原子.     

Tunable and enhanced luminescence of Ba2−xCaxSiO4−yN2/3y:Eu2+ phosphors for white light-emitting diodes

Color tuning and luminescence enhancement are predominant challenges for improving the performance of white light emitting diodes(LEDs) toward commercial application. In this paper, a novel promising Ba_(2-x)Ca_xSiO_(4-y)N_(2/3y):Eu~(2+) tphosphors with tunable and enhanced luminescence for phosphors converted LEDs(pc-LEDs) have been successfully synthesized by a direct gas-reduction nitridation method. The effects of Ca and N doping on the phase purity, morphology and optical properties of Ba_(2-x)Ca_xSiO_(4-y)N_(2/3y):Eu~(2+) tphosphors were also systematically investigated. The optical results show that Ba_(2-x)Ca_xSiO_(4-y)N_(2/3y):Eu~(2+) tphosphors can be actively excited over a broad range from 250 to430 nm. With the adding of different concentrations of Ca~(2+) tions in phosphors, the emission color wavelength can be tailored from 501 to 441 nm by a 375 nm NUV LED excitation source. Furthermore, it has been found that the emission and absorption of Ba_(2-x)Ca_xSiO_(4-y)N_(2/3y) tphosphor can be significantly improved when N~(3-) ions were introduced into the host lattices. The intensity of Ba_(1.5)Ca_(0.5)SiO_(4-y)N_(2/3y):Eu~(2+) tphosphor was 3.4 times higher than the phosphor without N doping. The fabrication and characterization of pc-LEDs using Ba_(2-x)Ca_xSiO_(4-y)N_(2/3y):Eu~(2+) tphosphors-silica gel as the coating layer onto 375 nm-emitting In Ga N LED caps demonstrated the superior optical and current tolerant properties,making it a promising and competitive candidate for commercial utilization in white LED applications.     

硒化物半导体纳米材料光学吸收谱的温度特征

目的研究半导体纳米薄膜材料的光学吸收谱由于温度效应产生的吸收边变化和能带移动。方法采用共沉淀法制备了硒化物半导体纳米薄膜材料CdSe,并测量材料在室温至低温下的紫外-可见吸收光谱,观察不同温度下谱带吸收边的变化。结果实验发现光学吸收边随温度降低而发生蓝移的情况,将(αhν)2～hν曲线直线部分外推,与横轴的截距即为材料带隙宽度Eg,数据模拟结果显示Eg随温度变化是非线性的,且能带随温度的变化较好地符合Fernandez公式。结论进而分析造成吸收谱温度效应的原因是温度变化对晶格参数及电子-声子相互作用的影响,引起能带边缘的相对移动,导致吸收边能量位置的漂移,并从理论公式上表达了带隙变化随温度的依赖关系。