ZnO及Ag掺杂ZnO的形貌和非线性光学性质

利用磁控溅射技术制备了纯ZnO和Ag掺杂ZnO薄膜材料,并对其形貌和光学性质进行了研究.使用XRD、SEM分别对样品的晶体结构、形貌进行分析.结果表明,随着Ag掺杂量的提高晶体沿c轴方向生长逐渐减小,但样品依然是纤锌矿结构.(002)峰位偏移源于部分Zn2+被Ag+所替代,而引起的c轴方向上晶格常数的变化.透射谱测试结果表明Ag掺ZnO对可见光的透过率达到了80%,并比纯ZnO低.另外,利用Z-扫描技术对样品的非线性光学特性进行了分析.结果表明样品都表现了双光子的吸收特性,并Ag掺ZnO薄膜的双光子吸收系数大于纯ZnO薄膜.     

氮掺杂p型MgxZn1-xO薄膜的制备及其表征

采用不同氮分压（RN2）的氩气和氮气混和气体溅射Mg0．18Zn0.82O合金靶材,在石英衬底上生长了MgxZn1-xO（MgZnO）合金薄膜,研究了氮分压对薄膜组分、结构和光学、电学性质．结果表明：薄膜中的Mg含量（x）随着RN2的增加呈线性增加,导致其结构和光学带隙（Eg）随氮分压变化．Mg含量随氮分压的变化归因于：当氮分压增加时,与N反应形成NO2的O原子数目增加,导致与Mg、Zn反应的O原子数目减少．而Mg比Zn优先与剩下的O原子结合形成MgO,导致只有部分Zn能够跟O结合形成ZnO．未反应的Zn将以原子的形式沉积到衬底上继而因高的衬底温度发生二次蒸发离开衬底,导致薄膜中Zn含量减小,即Mg含量增大．当对由氮分压不为零制备的高阻MgZnO薄膜进行真空退火后,薄膜呈p型导电,说明这种p型导电与氮掺杂有关．本文讨论了Vegard定理用于估算MgZnO中Mg含量的正确表达式．     

添加剂对SnO2气敏材料敏感特性的影响

采用浸渍法和化学共沉淀法制备了十五种金属或金属氧化物掺杂的SnO_2气敏材料.用透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射(XRD)和X光电子能谱研究了材料的陶瓷微结构和化学组成,用静态配气法测试了材料的气敏性能.结果表明:Ag,CuO和ZnO作为廉价的敏感添加剂,可用于制造可燃气体传感器;ZnO和Re_2O_3的掺杂可显著改善SnO_2对酒精的选择性;Sb_2O_3的掺杂能明显降低SnO_2的电阻;添加剂Ag和CeO_2与SnO_2之间存在一定的电子相互作用,对Sn3d的键合能(BE)有一定影响.     

ZnO微/纳米管阵列的亲疏水性能

采用水热法以Zn(CH3COO)2和NH3.H2O作为原材料,以Zn片作为锌源,在75℃下合成了大量的ZnO微/纳米管结构.通过改变反应时间、反应温度、溶液的pH、不同衬底等生长参数,研究了不同生长条件对其亲疏水性能的影响.结果表明,合成的ZnO微/纳米管阵列具有优良的疏水性能,可应用于自清洁的微米级或纳米级器件.     

掺镓ZnO微米棒的制备和光学特性研究

利用化学气相沉积法(CVD)在Si(100)衬底上成功制备了掺镓ZnO微米棒.从场发射电子显微镜可看出具有六角棱柱形的棒长度约为70μm.能谱结果说明该样品中镓掺杂浓度较高.X射线衍射结果表明其具有六角纤锌矿结构.在背散射拉曼光谱中观测到由于镓掺杂而引起的63l cm~(-1)峰,同时没有发现与结构缺陷有关的E_1(LO)模,说明样品的晶体质量较高.利用变温光致发光研究了样品的光学性质,发现在室温时仍能观察到明显的中性施主束缚激子(D~0,X),表明Ga已经形成了稳定的施主能级.微米棒的生长遵循气-固原理.     

Ag掺杂对CoPt纳米颗粒结构和磁性的影响

通过溶胶—凝胶法制备了L10相的CoPt和Ag掺杂CoPt磁性纳米颗粒,并利用X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)和振动样品磁强计(VSM)对所制备的样品进行了结构和磁性表征.XRD和TEM分析表明,700℃所制备的CoPt磁性纳米颗粒为面心四方(FCT)结构,而Ag掺杂CoPt磁性纳米颗粒的结构为面心立方(FCC)结构,说明Ag掺杂抑制了面心四方CoPt磁性纳米粒子的形成.磁性测试结果表明,L10相的CoPt纳米颗粒室温下具有铁磁性,其矫顽力为2954 Oe,而Ag掺杂CoPt磁性纳米颗粒的矫顽力只有1632 Oe.     

非贵金属钙钛矿复合氧化物催化剂对NO的直接分解活性研究

采用溶胶-凝胶方法合成了Cu,Zn,Ni改性的钙钛矿复合氧化物系列催化剂.X射线衍射分析表明,750℃焙烧的此类催化剂在掺杂范围内均具有钙钛矿基本结构.红外光谱分析表明,Cu,Zn,Ni掺入后没改变钙钛矿型的晶体结构,只是随着Cu掺杂量的增加,571cm-1附近的谱带整体趋势是向波数方向移动.在实验条件下,对NO的活性测试结果表明,La0.9Ce0.1Fe0.8-xCo0.2YxO3(Y=Cu,Zn,Ni)系列催化剂在600～800℃范围内,掺杂Cu的复合氧化物具有较高的催化分解活性,其转化率始终保持在80%以上,反应温度为750℃时,几乎100%转化.H2-TPR结果证明,其催化分解活性高的原因是Cu的掺入使晶格氧活动性增强.     

TiO_2锐钛矿晶化度对其光生电荷性质及光催化活性的影响

采用溶胶-水热法合成掺杂La、Zn以及La和Zn共掺杂的纳米TiO2。重点调控纳米TiO2的热稳定性及改善锐钛矿相的晶化度,在维持与P25型TiO2具有相似晶相组成条件下,考察锐钛矿相晶化度对光生电荷分离及光催化活性的影响。结果表明,La或Zn离子的引入能抑制晶相转变过程,且前者的抑制作用明显大于后者,相转变温度从500℃升高至750℃。表面光电压谱证实,锐钛矿相的晶化度越高,光生电荷越易分离。虽然La或Zn的引入可以提高纳米TiO2单位面积上的光催化活性,但却不能超过P25的活性。此结果表明锐钛矿晶化度强烈影响光生电荷的性质和光催化活性。     

ZnO纳米线的自催化生长、微结构和荧光特性

采用高温碳还原ZnO粉末获得了大量直径约为40 nm的ZnO纳米线.通过X射线衍射、光电子能谱、扫描电镜、透射电镜对其微结构特征进行了深入的研究.结果表明ZnO纳米线的生长机理不同于传统的气-固(Vapor-Solid,VS)生长模式,是典型的自催化气-液-固(Vapor-Liquid-Solid,VLS)生长模式,且反应过程中最初形成的液态纳米颗粒在ZnO纳米线的生长过程中起催化剂作用.荧光光谱表明ZnO纳米线中氧空位缺陷密度大,因而具有强可见光发射.     

电沉积液中不同镍锌比对超级电容器正极材料Ni(OH)2电容性能的影响

采用电化学共沉积技术在泡沫镍基体上直接制备掺杂Zn的Ni(OH)2电极,研究了乙醇-水体系下不同镍锌比电沉积溶液制备的电极材料的电容特性。通过XRD、SEM、EDS等测试方法对制备的电极材料进行微结构表征,并用恒流充放电、循环伏安法系统地考察其电化学性能。结果表明:所制备的电极材料为掺杂Zn的α-Ni(OH)2。当镍锌比为1∶0.0075时,循环伏安测试(扫描速率是1mV.s-1)α-Ni(OH)2电极的比电容达1906.09F.g-1。经100次恒流充放电循环后比电容衰减仅0.09%,说明电极材料具有良好的稳定性。在7.5mA.cm-2电流密度下,比电容达313.88F.g-1。     

掺锡氧化锌变阻器的制备和性能研究

本文采用液相沉淀法以SnC l2.H2O代替SbC l3制备了ZnO(含有5%的B i,Mn,Co,Sn)变阻器.通过SEM和XRD技术确定了我们制备的ZnO基变阻器的晶相及其分布情况,结果表明微观结构包括ZnO主相,Zn2SnO4尖晶石相和富B i2O3相.分析了SnO2对变阻器电性能的影响.当SnO2含量增加时,漏电流明显增大;而非线性系数只对低浓度的SnO2有明显的依赖关系,且存在一个使非线性系数达到极值的临界浓度(1.0 mol%).SnO2的含量对压敏电压没有明显的影响.添加适当含量的B i2O3会提高变阻器的电性能,而过量时则会使变阻器性能劣化.我们得到了漏电流为0.34 A,非线性系数为62,压敏电压为1063V1 mA/mm性能良好的变阻器.     

ZnS型晶体<110>沟道坑不对称性及锡在砷化镓中的晶格位

本文阐明了ZnS型晶体中<110>沟道坑的不对称性这一新的实验现象,定性地证明了这种不对称性起因于原子排列的几何分布的不对称性.利用这个新的实验现象作为晶格定位手段,测定了离子注入的杂质原子Sn在GaAs晶体中占Ga位,其<110>方向的替位率为88％左右.通过与常规的沟道定位技术相比较,新的定位技术其主要优点在于:(1)在较短的时间内、使用较少的束流剂量就能完成定位实验;(2)对于由质量数相近的两类基质原子构成的ZnS型晶体,新的定位技术克服了常规沟道定位技术的困难;(3)这种新技术能测定ZnS型晶体<111>方向的堆垒次序(stacking order).     

边缘掺杂对应力作用下锯齿型石墨烯纳米带I-V特性的影响

利用第一性原理计算得到边缘n-型氮N和p-型氧O掺杂的6-锯齿型石墨烯纳米带在外加非轴向应力作用下的I-V特性曲线.研究结果表明,边缘掺杂在低偏压条件(VBias<0.5 V)下增强锯齿型石墨烯纳米带的导电能力,在偏压大于1.0 V后将减弱系统的导电能力;外加非轴向应变却能在较宽的偏压范围内增强系统的导电能力.该结果对基于锯齿型石墨烯纳米带的纳米电子、光电子器件的研究和设计具有较重要的意义.     

Mo掺杂BN磁性第一性原理计算

利用LDA+U进行优化,在广义梯度近似下(GGA)采用第一性原理平面波赝势方法,对Mo掺杂的闪锌矿稀磁半导体B1-x Mox N(x=0.062 5,0.125)的电子结构和磁性进行了研究.结果表明,掺入磁性过渡金属Mo后的BN明显呈现出半金属特征,Mo原子在较小的掺杂浓度下构成了中间带隙的深层能级,使得原胞中Mo原子的局域磁矩约3.0μB,并且不随杂质浓度变化而改变.在B1-x Mox N(x=0.0625,0.125)体系多种替位构形中,N220型的Mo-Mo铁磁耦合态最稳定,其铁磁性主要是由双交换机制引起,这对在半导体工业中实现自旋载流子注入具有一定的理论价值.     

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.     

ZnO纳米棒的CBD法制备及表征

在低温条件下,采用化学溶液沉积法(CBD)生长出ZnO纳米棒.探讨了反应的最佳温度,并在最佳实验条件下成功在光滑的玻璃衬底上制备了近一维ZnO纳米棒阵列.利用差热(TG-DTA)、X射线衍射(XRD),扫描电子显微镜(SEM)和光致发光谱(PL)对产物进行结构、形貌和光学性能表征.结果表明:反应的最佳温度为92 ℃,产物为结晶良好的六角结构晶体.PL测试显示紫外发射峰较强,这说明产物的结晶状况很好,另外通过计算紫外峰和缺陷峰的比值,可知其比值可以达到2.21,这说明产物有较好的光致发光性能.     

电感耦合等离子体直接测定纯镉中杂质元素方法研究

建立了利用ICP - AES准确、快速、直接测定纯镉中Pb、Zn、Fe、Cu、Sn、Tl、Sb、As、Ag、Ni等10种杂质元素的分析方法,优化了ICP - AES的分析条件,采用标准基体匹配的方法消除基体效应.结果表明:Pb、Zn、Fe、Cu、Sn、Tl、Sb、As、Ag、Ni等十种杂质元素在0.05μg/ml～1.0μg/ml范围内有良好的均线性关系,相关系数均大于0.999;各元素的检出限在0.0009 μg/ml～0.0084μg/ml之间;相对标准偏差RSD＜ 4.80％;回收率在93.68％ ～ 104.41％之间.本方法能满足工业化生产纯镉中微量杂质元素快速分析的要求.     

Gd3+掺杂纳米SnO2锂离子电池负极材料的制备与电化学性能研究

以SnCl4为锡源,Gd3+为掺杂离子,采用水热法制备出不同掺杂浓度的SnO2纳米晶.运用XRD、TEM、FT-IR以及充放电测试等手段对其结构、形貌、电化学性能进行了表征.结果表明所制备样品为四方晶系金红石型SnO2,Gd3+以替位方式掺入SnO2纳米晶中.当名义Gd3+掺杂浓度达到15%时,SnO2纳米颗粒转变为纳米棒.电化学性能表征发现SnO2纳米棒的首次充放电容量、循环稳定性以及库伦效率都要高于纳米颗粒,并且经过50次循环后SnO2纳米棒的比容量仍保持有370mAh/g.研究结果表明,由于掺杂的作用,调节了材料的形貌与尺寸,改善了SnO2纳米晶的电化学性能.     

不同成分Ti-Ni合金的正电子湮没研究

用正电子湮没Doppler展宽能谱测量了不同成分近等原子Ti-Ni合金的不同温度淬火和1000℃淬火叉经不同温度退火后试样的线形S参数,结果表明:(1)淬火曲线高温部分和退火曲线低温部分的S参数变化符合单空位机制;(2)正电子可探测到沉淀相的温度区间为:Ti-49.0at% Ni约是300°~700℃,Ti-50.0at% Ni约是350°~700℃,Ti-50.5at% Ni、Ti-51.0at% Ni和Ti-51.5at% Ni均约是400°~700℃;(3)富Ni侧合金中的"缺陷"量易受处理条件影响;(4)在相似的处理条件下,富Ni侧合金的"缺陷"量比富Ti侧的低.     

TiO2纳米粒子的制备和表征及光催化活性

以钛酸四丁酯为原料,采用溶胶-凝胶法制备了TiO2纳米粒子,利用XRD,TEM,SPS,XPS,PL和UV-VIS测试技术对样品进行了表征.考察了TiO2样品的微晶尺寸、晶型结构、表面组成、光电性能和光学性能以及焙烧温度对TiO2粒子性质的影响.结果表明随着焙烧温度升高,TiO2纳米粒子完成了相转变过程,并表现出量子尺寸效应.600℃焙烧的TiO2纳米粒子具有与国际商品P-25型TiO2粒子相类似的晶相组成、结构、形貌和粒子尺寸,并且表面含有一定量的氧空位,这解释了表面有一定量的羟基氧和吸附氧,同时进一步引发表面态能级.TiO2纳米粒子PL光谱的产生与其表面氧空位和缺陷有很大关系,并能够提供氧空位和缺陷浓度以及光生电子和空穴的分离与复合等信息.此外,在光催化氧化苯酚的实验中,600℃焙烧的TiO2纳米粒子表现出最高的光催化活性,这与表征结果一致,说明TiO2纳米粒子的性质如晶型结构和表面组成等是影响其活性的主要因素.