V、Mn掺杂ZnO薄膜的掺杂特性及制备工艺研究

本文采用溶胶一凝肢法制备掺杂Mn的ZaO薄膜,井直流磁控溅射V掺杂的ZnO薄膜,研究Mn、V掺杂浓度以及制备工艺对于ZnO薄膜微观组织和电学性能的影响。研究发现,溶胶一凝胶法制备ZnO薄膜,最佳熟处理温度为450℃前烘和700℃退火处理结合。掺杂ZnO薄膜结构显示,Mn、V离子部分替代Zn离子进入ZnO晶格的内部。Mn掺杂ZnO薄膜浓度约为1％时,或V元素掺杂浓度为2％时,ZnO薄膜中的（002）晶向的衍射峰最强,显示出一定的C轴择优生长性。     

Ni掺杂ZnO的结构、光学和磁学性质

利用溶胶-凝胶法制备了Zn1-xNixO(x=0.1 %,0.4 %,0.7 %,1.0 %)粉末,研究了样品的结构、光学和磁学性质.X射线衍射表明所有样品都具有纤锌矿结构,没有发现第2相.随着掺杂量的增加c轴晶格常数变小.X射线光电子能谱显示样品中的Ni离子处于+2价态.由紫外可见光吸收谱发现,随着掺杂量的增加能隙逐渐变小,证实了Ni2+对Zn2+的替代.由光致发光谱发现,在390 nm附近出现了由于近带边自由激子复合引起的紫外峰和以467 nm为中心宽带深能级发光带组成的由缺陷引起的较宽的蓝光.磁化强度测量表明,样品具有室温铁磁性,且随着掺杂浓度的增加,饱和磁化强度增加.当掺杂量为1.0 %时饱和磁化强度最大为0.076 μB/Ni.     

Fe掺杂对Zn1 xCoxO纳米晶体结构及磁性行为的影响

利用溶胶-凝胶法制备了Fe掺杂Zn1 xCoxO(x=001~002)纳米晶体.通过XRD,TEM和VSM对其结构、晶格参数和磁性进行了表征和分析.所有样品都没有检测到非晶态产物以及Fe,Co团簇等第二相,即Fe掺杂没有改变Zn1 xCoxO晶体的纤锌矿型ZnO结构、晶粒度大小以及室温铁磁性.随着Fe掺杂浓度的提高,饱和磁化强度、剩余磁化强度和矫顽力等磁性参数都有相应的改善.Fe掺杂还引起了交换偏置,并且,该现象随着Fe掺杂浓度的提高而增强;但是,单原子Fe对饱和磁化强度的贡献低于单原子Co对自发磁化强度的贡献,这表明Fe,Co共掺杂ZnO材料与Co掺杂ZnO材料的磁性机制有所不同.     

Al-Y共掺杂ZnO透明导电薄膜制备及光电性能研究

 采用溶胶 凝胶法,在玻璃衬底上制备出Al-Y共掺杂的ZnO透明导电薄膜。X射线衍射(XRD)表明,Al-Y共掺杂ZnO透明导电薄膜为六角纤锌矿结构的多晶薄膜,且具有C轴择优取向。制备的Al-Y共掺杂ZnO薄膜电阻率最小值为1.63×10² Ω·cm,在可见光区(400-800 nm)平均透过率超过85 %。     

Co掺杂ZnO稀磁半导体的微观结构与磁学性质

用溶胶-凝胶方法制备了具有单一纤锌矿结构的Co掺杂ZnO稀磁半导体粉末样品.通过对样品的结构、元素价态、电学和磁学性质的分析,研究了样品室温铁磁性来源.研究结果表明,2次烧结的样品比1次烧结样品的磁化强度明显增强;观测到的铁磁性与ZnO本征缺陷(Zn空位)有关,铁磁性起源于局域化受主(Zn空位)之间的交换相互作用.     

Mg2 掺杂ZnO薄膜制备及性能研究

通过溶胶-凝胶法,运用提拉技术在普通玻璃衬底上镀制出掺Mg2+的ZnO薄膜。通过测前驱物的热重-差热(TG-DTA)分析了前驱物的失水和分解的温度分别为100℃和280℃。采用显微照片和粗糙度照片可以看到薄膜质地均匀、致密。通过紫外-可见透射光谱(UV-VIS)可以看出掺镁ZnO薄膜的透过率在80%左右,具有较高的透过率。     

Na-Mg弱掺杂ZnO薄膜的结构和电学特性

报道了用溶胶凝胶法制备由Na、Mg两种元素共同掺杂的ZnO薄膜,研究了在Na-Mg共同掺杂情况下,ZnO薄膜的表面形貌、微结构和电学性质.通过改变Na、Mg掺杂量与Zn的比值,ZnO薄膜可呈现良好的c-轴取向.同时,经过Hall效应测量发现:ZnO薄膜的电阻率、载流子浓度和迁移率随着Na、Mg的掺杂量而变化,并出现离散性,薄膜电阻率最低可达0.57×105Ω.cm,具有P-型传导性.     

Sol-Gel法制备Al掺杂ZnO薄膜的微结构及电学特性

采用溶胶-凝胶法在Si(100)衬底上制备了不同浓度Al掺杂的ZnO(AZO)薄膜。XRD研究表明Al掺杂对薄膜的结晶产生明显的影响。用四探针法测量其电阻特性,表明在1 mol%Al掺杂,600℃下退火,其电阻率最低。     

溶胶-凝胶法制备ZnO及Fe掺杂ZnO薄膜及其表征

采用溶胶-凝胶法在玻璃基体上制备了ZnO和Fe掺杂ZnO薄膜,并通过扫描电子显微镜、原子力显微镜、X射线衍射仪和紫外-可见分光光度计对所制备薄膜的表面形貌、结构和光学性能进行分析。结果表明,2种薄膜均表面光滑,为沿(101)晶面取向的纤锌矿结构;与ZnO薄膜相比,Fe掺杂ZnO薄膜表面更光滑,且晶粒尺寸从58.512nm减小到36.460nm;另外,Fe掺杂后,沿(101)晶面的取向程度减弱,且禁带宽度由3.1eV增大到3.4eV。     

Mn掺杂ZnO纳米颗粒制备及磁性研究

采用溶胶—凝胶法制备了Mn掺杂的ZnO,采用X-射线分析(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、振动样品磁强计(VSM)等手段,对样品进行了表征。结果表明:粉体中MnO2的含量较小,主要以小团簇的形式均匀的弥散在ZnO中;Mn掺杂ZnO纳米颗粒的晶粒尺寸与Mn的掺杂量无关,但是与热处理温度有关;VSM测试结果表明样品具有室温铁磁性,样品的饱和磁化强度随Mn的掺杂量的增加,先增大后减小,在2%时,样品的饱和磁化强度达到最大值。     

Zn1–xCaxO薄膜的结构和光学性质研究

采用磁控溅射法在玻璃基片上制备了Zn1-xCaxO薄膜.利用X射线衍射仪(XRD)和荧光光谱仪研究了Ca掺杂量对Zn1-xCaxO薄膜结构和光致发光特性的影响.结果显示:Zn1-xCaxO薄膜属于纤锌矿多晶结构;随着Ca含掺杂量的增加,薄膜衍射峰半高宽变大,薄膜质量变差;光致发光谱显示,随着Ca掺杂量的增加,紫外发光谱峰发生了蓝移.     

Zn缺陷对ZnO薄膜光学特性的影响

采用射频磁控溅射方法在熔石英玻璃衬底上制备了ZnO薄膜．薄膜的X射线衍射（XRD）分析表明样品具有较好的结晶性和良好的C轴取向．光致发光（PL）性能分析发现,分别在398nm和470nm波长出现了较强的发光峰,与ZnO薄膜通常的发光峰位置明显不同．通过分析表明,398nm波长的发光峰是由于导带电子跃迁到Zn空位引起,470nm波长的发光峰是由于间隙Zn电子跃迁到Zn空位上而产生．     

络合剂对ZnO薄膜的结构及其光催化性能的影响

采用溶胶-凝胶技术,以醋酸锌为前驱体,分别以乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺为络合剂,在玻璃载玻片上制备了ZnO薄膜。利用X射线衍射(XRD)、原子力显微镜(AFM)、紫外-可见(UV-Vis)吸收光谱和X射线光电子能谱(XPS)等技术研究了以不同络合剂制备的ZnO薄膜的结构、表面形貌和光吸收性能以及表面化学态。以浸渍在ZnO薄膜表面的亚甲基兰为目标降解物评价薄膜的光催化活性。结果表明,乙醇胺为络合剂制备的ZnO薄膜具有良好的c轴择优取向,主要是由较小的晶粒扩散距离所致;以二乙醇胺为络合剂制备的ZnO薄膜显示较高的光催化活性,可能是由相对较好的光吸收性能以及较多的氧缺陷所致。     

Ag掺杂ZnO纳米晶的发光特性

以Zn(NO3)3.6 H2O,AgNO3为原料,明胶为模板分散剂,采用凝胶模板燃烧法制备纯ZnO和ZnO∶Ag纳米晶,利用XRD,SEM,TEM和PL谱对样品的结构和性能进行了研究.结果表明∶掺杂前后产物粒子形状均为球形,结晶良好,属六方晶系结构且无杂相;Ag占据部分Zn格位或填隙位进入ZnO晶格,掺入量约为1%(摩尔分数);纯ZnO平均粒径约为40 nm,掺杂样品的平均粒径约为45 nm,Ag掺杂轻微地影响ZnO晶粒生长.PL谱显示Ag掺杂能够调整ZnO纳米晶的能带结构?提高表面态含量,进而使得ZnO:Ag纳米晶的可见发光能力显著增强.     

Mg掺杂Ba（Zr0．25Ti0．75）O3薄膜的介电调谐性能

采用溶胶凝胶工艺,在Pt／Ti／SiO2／Si衬底制备了Mg掺杂Ba（Zr0．25Ti0．75）O3（BZT）薄膜．利用X射线衍射（XRD）和原子力显微镜（AFM）分析测定了物相微结构和薄膜表面形貌,研究了Mg掺杂含量对BZT微结构和介电调谐性能的影响．结果表明Mg掺杂BZT使薄膜表面粗糙度、晶粒尺寸、介电常量、介电损耗和调谐量都降低;5mol％Mg掺杂BZT薄膜有最大的优值因子为16．3,其介电常数、介电损耗和调谐量分别为289．5、0．016和26．8％．     

在LiNaO3基底上制备PZT铁电薄膜及其电性能研究

采用溶胶-凝胶法在LaNiO3/Si衬底上制作Pb(Zr0.5,Ti0.5)O3(PZT)薄膜,研究了退火温度对薄膜结构和性能影响.通过X-ray分析表明,在600℃退火时,PZT薄膜已形成钙钛矿相,且在(100)择优取向的LaNiO3底电极上制备得到了(100)择优取向的PZT薄膜.实验测得以LaNiO3为衬底上的PZT薄膜的剩余极化强度为Pr=26.83μC/cm2,矫顽场Ec=30.43 kV/cm,介电常数为ε=5509,介电损耗为0.203.     

脉冲激光制备ZnO薄膜的结构和光学特性

通过脉冲激光沉积方法在1.3 Pa氧氛围,石英衬底上制备了ZnO薄膜.用X射线衍射(XRD)谱,原子力显微镜(AFM),光致发光谱(PL)表征了薄膜的结构和光学特性.XRD谱显示在生长温度500℃时获得了六方结构的单晶薄膜;AFM显示出随着温度的提升,晶粒提升,而表面粗糙度变小;PL谱显示出强烈的紫外发射和蓝光发射.随着温度的提升,薄膜的结构和光学特性得到显著提高.     

γ′-Fe4N薄膜的制备及其磁性

采用直流磁控溅射方法, 以Ar/N₂为放电气体（N₂/(Ar+N₂)=10％）, 在玻璃和NaCl(100)单晶片上分别沉积获得Fe-N薄膜样品. 利用X射线衍射(XRD)、 原子力显微镜(AFM)和超导量子干涉仪(SQUID)对样品的结构、 形貌和磁性能进行分析, 研究基片和基片温度等条件对薄膜的影响. 结果表明, 以NaCl单晶为基片获得单相γ′-Fe₄N薄膜, 与玻璃基片相比可降低其生成的基片温度并可扩大形成温度的范围, 且比饱和磁化强度略有增大.      

铝掺杂氧化锌薄膜的光学性能及其微结构研究

以氧化铝(Al2O3)掺杂的氧化锌(Zn O)陶瓷靶作为溅射靶材,采用射频磁控溅射工艺在玻璃基片上制备了具有c轴择优取向的铝掺杂氧化锌(Zn O:Al)薄膜样品.通过可见-紫外光分光光度计和X射线衍射仪的测试表征,研究了生长温度对薄膜光学性能及其微结构的影响.实验结果表明:薄膜性能和微观结构与生长温度密切相关.随着生长温度的升高,样品的可见光平均透过率、(002)择优取向程度和晶粒尺寸均呈非单调变化,生长温度为640 K的样品具有最好的透光性能和晶体质量.同时薄膜样品的折射率均表现为正常色散特性,其光学能隙随生长温度升高而单调增大.与未掺杂Zn O块材的能隙相比,所有Zn O:Al薄膜样品的直接光学能隙均变宽.     

银掺杂氧化锌薄膜的溶胶-凝胶法制备及表征

采用溶胶-凝胶法,通过改变硝酸银与醋酸锌的物质的量比分别在Si,ITO和玻璃基片上制备出不同Ag掺杂浓度的ZnO薄膜.利用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、紫外可见光分光光度计、伏安特性曲线等测试手段,表征了薄膜的结晶状况、表面形貌及光电特性等.结果表明:随Ag元素的引入及掺杂浓度的升高,ZnO薄膜中有Ag单质生成,并在波长404 nm处出现了由Ag单质颗粒引起的共振吸收峰,同时ZnO薄膜的导电性得到了明显改善,在可见光范围内薄膜透光率均在85%以上.Ag掺杂原子数分数为7%时,薄膜导电性最好,其在可见光范围内透光率高达90%.