Au对于ZnO(0001)面上Zn空位的影响

ZnO因其独特的光学性能和良好的电学特性,成为近几年来半导体研究领域中人们关注的热点材料.而在纳米尺度下,ZnO材料的热学、光学、磁学和电学性质更是表现出许多奇异特性,在许多领域有着重要应用,产业化前景看好,成为目前极具开发潜力的材料.如何制备、生长、利用功能型纳米ZnO材料组装高性能的微电子器件已成为当今人们研究的焦点课题.气相沉淀法(VLS)法是目前制备ZnO纳米结构的常用方法,利用活性剂对ZnO纳米结构生长进行控制是其显著特点.如Au,Cu,In等作为活性剂在制备ZnO纳米结构中起着重要作用,深入地了解这些元素在ZnO纳米结构生长过程中的作用,对于了解表面活性剂控制下的ZnO纳米结构的生长机理有重要意义.Meyer作了关于Cu在ZnO表面的研究[1],Northup和Neugebauer研究了In/ZnO体系[2],我们小组也进行了Au在ZnO极性面上吸附的第一性原理研究[3].     

ZnO缓冲层厚度对Al掺杂ZnO薄膜性能的影响

采用射频磁控溅射法在不同厚度的ZnO缓冲层上制备了A1掺杂ZnO(AZO)薄膜.利用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、紫外-可见分光光度计(UV-VIS)和荧光分光光度计(PL)等表征技术,研究了AZO薄膜的微观结构、表面形貌和发光特性.XRD分析结果表明,加入适当厚度的ZnO缓冲层后可有效地降低晶格失配...     

衬底预处理对p-GaN薄膜上ZnO纳米线阵列生长的影响

为了获得具有较好紫外光发射特性的ZnO纳米线,以p-GaN薄膜为衬底,采用水热法在较低的温度(105℃)下制备出了ZnO纳米线阵列,其中纳米线的直径在100~300nm之间。对p-GaN薄膜进行3种不同的预处理,结果表明,将衬底放入氨水中浸泡有利于生长出致密、均匀、定向排列的ZnO纳米线阵列,这与p-GaN薄膜衬底经氨水浸泡后衬底表面的OH-浓度有关,表明纳米线的密度和尺寸与p-GaN薄膜衬底表面的预处理密切相关。另外,该ZnO纳米线阵列具有较好的紫外发射特性,有望在紫外发光二极管领域获得应用。     

膜厚对柔性ZnO∶Ga透明导电薄膜结构和电学性能的影响

室温下采用直流磁控溅射法在PI衬底上制备出具有优异光学性能的ZnO∶Ga透明导电薄膜.研究结果表明,制备了具有C轴择优取向的六角纤锌矿结构的多晶GZO透明导电薄膜.讨论了薄膜厚度对PI衬底上制备ZnO∶Ga薄膜的结构、表面形貌和电学性质的影响.实验数据表明,一定同质缓冲层可有效降低薄膜应力,改善薄膜性能,所得GZO薄膜厚度为129nm时,电阻率具有最小值3.2×10-4Ω.cm.     

衬底温度对射频磁控溅射制备ZnO薄膜结构的影响

采用射频磁控溅射法在玻璃衬底上制备ZnO薄膜.用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)对不同衬底温度下制备薄膜的相结构和表面形貌进行分析.结果表明,在衬底温度为400℃时制备的ZnO薄膜表面光滑,晶粒尺寸均匀,结构致密,且沿c轴择优生长.     

6H-SiC(0001)衬底结构对GaN膜结构的影响第一原理研究

用从头计算方法总能理论研究了6H-SiC(0001)(3×3)R30°衬底上生长的GaN薄膜的界面结构特性.计算结果表明:GaN膜为Ga极性的纤锌矿结构;6H-SiC(0001)衬底表面台阶引起的GaN岛合并在薄膜中产生边界堆垛失配(SMBs),而这种SMBs缺陷随着薄膜生长厚度的增加可以消除.     

Cu对O在ZnO(0001)面上吸附影响的第一原理研究

ZnO作为一种新型的宽禁带半导体材料,具有从蓝光到紫外波段的发光性能.其室温下的激子结合能高达60 meV,制作发光器件可以获得更高的光增益,这在某些方面起着其它材料无法替代的作用.     

ZnO(101-0)面结构的从头计算

基于密度泛函理论(DFT)的第一原理超级原胞模型,计算了ZnO(101-0)非极性表面的结构.计算结果表明,顶层zn原子明显向体内弛豫0.0328nm,第2层zn原子的弛豫远离体材料0.0237 nm,使得它类似于表面原子.顶层O原子的弛豫仅为0.0146nm.导致表面Zn-0二聚体有强烈扭转.扭转角达9.2..计算结果与其他理论计算结论和实验结论吻合的很好.此外,还计算分析了ZnO的态密度.     

衬底温度对Cr掺杂ZnO薄膜结构和透过率的影响

采用磁控溅射法在载玻片上制备了具有c轴高择优取向的Cr掺杂ZnO薄膜,利用X射线衍射仪（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）和紫外-可见分光光度计（UV—Vis）研究了衬底温度对Cr掺杂ZnO薄膜结构及光学透射特性的影响．结果表明,在衬底温度为400℃时制备的Zn0.98Cr0.02薄膜具有最好的结晶质量;衬底温度对薄膜的吸收边基本没有影响,但衬底温度为400℃时薄膜具有较高的透过率,其原因是在该奈件下薄膜具有较好的结晶质量．     

圆锥形图形化蓝宝石衬底对MOCVD生长GaN外延膜的位错密度和应力应变影响

通过金属氧化物化学气相沉积（MOCVD）方法在2．5μm×1．6μm×0．5μm圆锥形图形化蓝宝石衬底（CPSS）和没有图形化平面蓝宝石衬底（uss）上生长GaN外延膜．高分辨率X射线衍射仪（HRXRD）测试结果表明,生长在CPSS上GaN的刃位错的密度比生长在USS上GaN的刃位错密度低得多;从透射电子显微镜（TEM）观察,CPSS可有效地减小GaN外延膜中的线位错密度;拉曼散射谱显示通过CPSS可有效地减小GaN外延膜中的残余应力;比较两种外延膜中的光致发光谱（PL）,能从生长在CPSS上GaN外延膜中观察到强而尖的带边发射．以上结果表明：生长在CPSS上GaN外延膜的质量高于生长在USS上GaN外延膜的质量．     

用PLD法在MgO(100)衬底上生长ZnO薄膜的结构和光学特性

用脉冲激光沉积法在MgO(100)衬底上沉积了ZnO薄膜.衬底温度分别为400℃、550℃和700℃.利用X射线衍射(XRD)和光致发光谱(PL)对薄膜的结构和光学性能进行研究.X射线衍射的结果表明,在400℃和550℃下生长的ZnO薄膜具有高度c-轴择优取向,但是当衬底温度升高到700℃时,薄膜由单一的择优取向变为有两个较强的择优取向.通过光致发光谱可以发现,在550℃下生长的ZnO薄膜具有强的紫外发射和窄的FWHM,并且紫外发光峰的强度与ZnO薄膜的结晶质量密切相关.     

ZnO 空穴缓冲层对OLED 性能的影响

本文利用无机材料ZnO作为空穴缓冲层,制备了结构为ITO/ZnO/NPB/Alq3/Al的有机电致发光器件。用计算机控制的KEITHLEY2400-PR655系统测量器件的电压-电流-亮度特性。研究结果表明,当ZnO薄膜的厚度为2 nm时,器件的电流效率可达1.65 cd/A,最大亮度为3 449 cd/m2;而没有加入缓冲层的同类器件,最大亮度仅为869.7 cd/m2,最大电流效率为0.46 cd/A。由此可以看出,加入ZnO空穴缓冲层后,最大亮度提高3.97倍,最大电流效率提高3.59倍。分析认为适当厚度的ZnO薄膜降低了发光层空穴的浓度,提高了电子和空穴的复合率,从而降低了电流密度,提高了器件的电流效率,改善了器件性能。     

衬底对溶胶-凝胶法制备ZnO薄膜晶体结构和发光特性的影响

采用溶胶-凝胶(Sol-Gel)旋涂法在Si(100)和熔石英衬底上制备ZnO薄膜,利用X射线衍射(XRD)、光致发光谱(PL)等手段分析得到ZnO薄膜的晶体结构和发光特性.结果表明,在Si(100)衬底上制备的ZnO薄膜呈现沿各个晶面自由生长的特性,而熔石英衬底上制备的样品呈现沿c轴择优取向生长的特性.     

衬底温度对ZnO薄膜的结构和发光性能的影响

目的 研究衬底温度对znO薄膜结构和发光性能的影响及薄膜结构与发光性能两者之间的关系.方法 在玻璃衬底上采用射频磁控溅射法,固定其他工艺参数、改变衬底温度制备znO薄膜.对薄膜进行XRD谱和室温光致发光(PL)谱研究.结果 衬底温度在25℃到250℃之间,随着温度的升高,结晶质量变好,且紫外发光相对明显增强.在衬底温度为250℃时,结晶质量和发光性能均达到最优化.继续升高衬底温度,结晶质量和发光性能都下降.结论 衬底温度对ZnO薄膜的制备有着重要的影响;薄膜发光性能与结晶质量密切相关,结晶质量越好,紫外发先相对强度越大.     

Sn对O在ZnO(0001)面上吸附影响的第一原理研究

采用第一原理研究了Sn对O在ZnO(0001)极性面吸附的影响.计算表明,ZnO(0001)极性面上单层Sn覆盖层能提高O原子在此面上的吸附能.清洁ZnO(0001)表面上的Sn吸附层使得O吸附层更加活跃,总能计算可以看出O扩散构型比处于顶端的构型更加稳定,这很可能就是Sn充当ZnO纳米结构生长的催化剂的关键所在.与ZnO纳米结构生长过程中Sn球总是在生长出的纳米结构末端这一现象吻合很好.     

Sn对O原子在ZnO(0001)-Zn极性面上吸附影响的第一性原理研究

采用第一性原理系统地研究了Sn原子存在时对ZnO (0001)极性面再吸附原子的影响.计算了Sn、O(Zn)原子吸附在(0001)表面的总能以及在(0001)极性表面存在有Sn、O原子时候再次吸附O、Sn原子的总能.通过比较这几种吸附体系的总能,我们得到:(0001)表面在有Sn原子存在的情况下吸附的O原子比O原子直接在(0001)面上的吸附更加稳定;在Sn 原子存在情况下(0001)表面再次吸附原子后的稳定构型是(0001)-O-Sn而不是(0001)-Sn-O,这使得Sn原子恒存在于顶部,起到催化效果.     

竖直向上式喷雾热分解法制备ZnO薄膜及衬底温度对其性能的影响

以醋酸锌水溶液为前驱体溶液,使用CQUT USP-Ⅱ型双源超声热解喷涂薄膜制备系统在玻璃衬底上制备得到了温度在350℃到450℃范围内的ZnO薄膜.通过X射线衍射(XRD)和紫外-可见分光光度计测试了薄膜的晶体结构和光学性能,着重考察了衬底温度对ZnO薄膜生长过程及微观结构的影响.结果表明:温度对薄膜质量的影响较大;制备的ZnO薄膜为六角铅锌矿结构,400℃时薄膜结晶性能好,沿c轴择优取向生长;所制备的薄膜在可见光区透过率高达86%以上,在紫外光区吸收强烈;最后,用Tauc关系计算了薄膜温度在350℃到450℃范围内的帯隙能量.     

ZnO在Al2O3(0001)表面的吸附与成键

采用基于密度泛函的分子动力学赝势方法, 对ZnO在α-Al₂O₃(0001)表面的吸附进行了理论计算, 研究了ZnO分子在Al₂O₃表面吸附成键过程、吸附能量与成键方位、表面原子结构变化以及表面化学键特性. 结果表明ZnO在表面吸附后消除了吸附前表面Al-O层的弛豫, 化学结合能为434.3(±38.6)kJ·mol^−1. 吸附后ZnO化学键(0.185±0.01 nm)与最近邻的表面Al-O键有30°的偏转角度, Zn在表面较稳定的化学吸附位置正好偏离表面O的六角对称约30°. 通过吸附前后原子布居数、态密度以及成键电子密度的分析, 表明ZnO的O^2−与表面上的Al³⁺所形成的化学键具有强离子键特征; 而Zn²⁺同基片表面O^2−形成的化学键有明显的共价键成分, 主要来自于Zn 4s与O 2p的杂化, 以及部分Zn 3d与O 2p的杂化.     

空位缺陷对单层石墨烯薄膜拉伸力学性能的影响

采用Tersoff势对完美的和含空位缺陷的单层石墨烯薄膜的单向拉伸力学性能进行了分子动力学模拟,分别研究了单个单原子空位缺陷和单个双原子空位缺陷对扶手椅型和锯齿型石墨烯拉伸力学性能及变形机制的影响.研究结果表明,单原子空位缺陷和双原子空位缺陷对扶手椅型和锯齿型石墨烯薄膜的杨氏模量没有影响,但在一定程度上降低了拉伸强度和拉伸极限应变.单原子空位缺陷和双原子空位缺陷使拉伸强度降低幅度最高达8.10%和6.41%,并大幅度降低极限应变.缺陷对石墨烯的拉伸变形破坏机制也有一定的影响.在外载作用下,新的缺陷的萌生位置均出现在空位缺陷附近.