ZnO微纳米结构的制备及其光学性能

在没有催化剂的情况下,空气中直接加热氧化锌片成功制备出ZnO纳米线/纳米片.通过改变反应温度,分别能够获得紧密排列的ZnO纳米线和纳米片.ZnO纳米线和纳米片的直径为几个微米,厚度约为280 nm.室温光致发光测试研究表明其最大可见发射波长在508 nm.该研究工作为纳米器件研制提供了一种简单直接氧化方法,可望高产率制备高质量半导体纳米线和纳米片阵列.     

含纳米硅粒氧化硅薄膜的光致发光和光吸收研究

采用磁控共溅射法制备了含纳米硅粒尺寸不同的氧化硅薄膜。对各种样品测量了光致发光谱，其发光峰住位于655—665nm。通过对样品所作的光吸收测量，确定出了样品中纳米硅粒的光学带隙，并发现光致发光峰位随光学带隙的增加有微小红移。     

不同激发波长下多孔硅的光致发光研究

采用阳极氧化法腐蚀n型Si(111)片,制备了多孔硅样品.利用荧光分光光度计对样品光致发光和光致发光激发特性进行了研究,发现多孔硅样品的光致发光谱上有2个发光峰,其中心分别位于640 nm和565 nm.基于前人的报道和本实验结果的分析,认为多孔硅的光致发光来源于纳米硅颗粒中光生载流子弛豫到其表面态上然后发生辐射复合.进一步通过实验证明,640 nm处的发光峰与纳米硅颗粒表面的Si-O复合物有关,而565 nm处的发光峰与其它发光中心有关.     

锗晶的零维纳米结构的光致发光模型

采用氧化和析出的方法在氧化硅中凝聚生成锗纳米晶体量子点结构.对比了在长时间高温退火氧化条件下和在短时间低温退火用激光照射氧化条件下所生成的锗纳米晶体结构的PL光谱和对应的锗纳米晶体团簇的尺寸分布.为了解释605nm波长处的很强的光致发光峰,在Ge纳晶团簇与SiO2的界面处建立起三能级受激光致发光模型.这为锗的集成激光元器件的开发提供了一条新思路.     

GeSe纳米电子器件整流特性的掺杂调控

运用密度泛函理论和非平衡格林函数相结合的方法，研究了第Ⅴ主族原子（P，As，Sb）替位掺杂条件下不同中心半导体沟道长度的GeSe纳米电子器件的整流特性.结果表明，第Ⅴ族原子局部替位掺杂的扶手椅型GeSe纳米带在中心半导体沟道5.1 nm长度范围内，在正偏压下不同中心半导体沟道长度的扶手椅型GeSe纳米带电流随着电压的增大而增大；在负偏压下当中心半导体沟道长度从1.7 nm增加至3.4 nm时，电流不随电压的变化而变化，继续增大中心半导体沟道长度，电流大小接近于0，器件呈现显著的整流特性.     

表面活性剂对氧化锌微纳米晶形貌及光致发光性能的影响

以硝酸锌、氢氧化钠为原料,采用水热法制备出氧化锌微纳米晶,并研究了表面活性剂对氧化锌微纳米晶形貌的影响,探讨了不同形貌氧化锌微纳米晶的生长机理。采用X射线衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）以及光致发光谱（PL）等测试手段对产物的结构、形貌和光学性能进行了表征。结果表明,借助表面活性剂CTAB、SDBS、PVPK90可分别制得片状、棒状和花状纤锌矿型氧化锌微纳米晶,3种形貌的氧化锌微纳米晶均具有光致发光特性,尤其片状ZnO微纳米晶的光致发光峰最强。     

光阱中多个金纳米棒的双光子荧光效应及热熔合过程

本文利用单束、波长对应金纳米棒长轴表面等离子共振的飞秒脉冲激光对多个长度为40 nm,直径为10 nm的金纳米棒颗粒进行了光捕获,系统研究了金纳米棒颗粒在共振激光作用下的双光子荧光及光致热熔合效应.实验结果表明,在光阱捕获过程中金纳米棒颗粒会激发出明显的双光子荧光.当多个金纳米棒被光力捕获在光斑中心时,金纳米棒发生热熔化并熔合成大尺寸的金纳米团簇.利用这种单光束光镊熔合技术,我们在玻璃衬底上制备了二维有序的金纳米团簇阵列.这一研究对利用金纳米棒颗粒来制备微纳光子结构及多功能光子器件等具有重要的指导意义.     

使用锥形光纤对纳米颗粒进行振荡式光捕获

提出了利用锥形光纤对纳米颗粒进行振荡捕获的光操控方法。通过火焰加热技术将单模光纤拉制成尖端直径为1μm的锥形光纤,并且通入功率为30 m W,波长为808 nm的输入激光,溶液中的直径为800 nm的二氧化硅纳米颗粒受到沿锥形光纤方向的光学梯度力而被捕获,在锥形光纤末端焦点附近产生周期振荡现象。颗粒的振荡周期约为0.8 s,振荡中心距离锥形光纤尖端约为4.4μm,颗粒振荡振幅约为1.45μm。该方法有望对微纳颗粒及生物细胞进行振荡式的动态研究。     

对天然鳞片石墨及椰壳活性炭进行液相氧化的初步研究

以天然鳞片石墨和椰壳活性炭为原料，在Hummers法基础上制备了氧化石墨和氧化活性炭，研究了液相天然鳞片石墨和椰壳活性炭氧化前后的结构与性能的变化．结果表明：液相氧化过程中存在表面氧化和层间氧化两种氧化反应机制，石墨质材料既有表面氧化也有层间氧化，而炭质材料则以表面氧化为主．表面氧化的结果使氧化石墨和氧化活性炭中均含有大量极性基团，这些基团的存在使它们表现出较强的极性和一定的化学活性．层间氧化使氧化石墨的层间距由原石墨的0．3354nm增加到0．8981nm，石墨片层之间的基团及H2O分子的存在是层间距增大的主要原因．在稀的碱性溶液中，氧化石墨层离后为针状或扁球状纳米颗粒，颗粒之间存在一定的团聚，而氧化活性炭为球状纳米颗粒，团聚后呈直链状．     

单晶碳化硅磁流变抛光工艺实验研究

针对传统光学加工中碳化硅表面质量精度低和难于加工的特点,提出用磁流变直接加工碳化硅表面的工艺流程。采用自行研制的磁流变抛光机对Φ40×2mm的6H-SiC进行了抛光实验研究。结果表明,直径为40mm的碳化硅材料圆柱体,硅面经过20min的磁流变粗抛,表面粗糙度Ra提升至5.9nm,亚表面破坏层深度降至35.764nm,经过磁流变精抛和超精抛,表面粗糙度最终提升至0.5nm,亚表面破坏层深度降至1.4893nm,表面变得非常平坦,无划痕。由此表明,所采用的工艺流程可以实现碳化硅表面的纳米级抛光和非常小的亚表面破坏层深度。     

Growth of Ge Layer on Relaxed Ge-Rich SiGe by Ultrahigh Vacuum Chemical Vapor Deposition

The paper describes the growth of a germanium (Ge) film on a thin relaxed Ge-rich SiGe buffer. The thin Ge-rich SiGe buffer layer was achieved through a combination of ultrahigh vacuum chemical vapor deposition (UHVCVD) SiGe epitaxial growth and SiGe oxidation. A lower Ge content strained SiGe layer was first grown on the Si (001) substrate and then the Ge mole fraction was increased by oxidation. After removal of the surface oxide, a higher Ge content SiGe layer was grown and oxidized again. The Ge mole fraction was increased to 0.8 in the 50 nm thick SiGe layer. Finally a 150 nm thick pure Ge film was grown on the SiGe buffer layer using the UHVCVD system. This technique produces a much thinner buffer than the conventional compositionally graded relaxed SiGe method with the same order of magnitude threading dis- location density.     

溅射含纳米锗氧化硅复合薄膜的光致发光和拉曼特性

采用射频磁控溅射法制备了含纳米锗的氧化硅复合薄膜，在室温下对不同温度退火的样品测量了光致发光谱，其发光峰位均位于580nm，通过对样品所作的拉曼散射光谱的拟合，确定出了样品中纳米锗的尺寸，并发现纳米锗的平均尺寸随温度退火的升高在增大。     

聚合物包覆的氧化锌纳米晶体的制备和表面标定

纳米晶体的性质不仅由表面原子所占的大的组分决定, 而且由晶粒表面的晶相结构决定, 因此对纳米晶体的表面的晶相结构的了解是很有必要的. 氧化锌具有独特的物理和化学性质, 所以它被认为是一种比较有应用前景的3维有序组装结构的基本构造单元. 利用胶体化学法和尺寸选择制备了4～5 nm大小的PVP包覆的氧化锌纳米晶体. 用X射线衍射(XRD), 高分辨透射电镜(HR-TEM), 选区电子衍射(SAED), 紫外可见吸收光谱(ABS)和荧光光谱(PL)对氧化锌的晶体结构和表面晶相结构进行表征, 发现氧化锌晶体是结晶     

不同退火条件对纳米Ge/Al2O3相嵌薄膜中纳米Ge颗粒的氧化态影响

采用脉冲激光沉积法制备了纳米Ge/Al2O3相嵌薄膜.用X射线光电子谱(XPS)研究了薄膜的热稳定性.结果表明纳米Ge颗粒的氧化态与已经发表的结果不同,而与Si的氧化态的结果相似.用纯高斯函数拟合可以得到Ge的四种不同的氧化态,分别为:Ge 1,Ge 2,Ge 3,Ge 4.这种大的差别来自纳米Ge颗粒的不同环境的影响.在真空退火条件下,由于缺少外部氧的供给和供给速度慢,很奇妙地,在薄膜表层的Ge 2,Ge 4氧化态不如其他氧化态和未氧化态(Ge0)稳定.而在清洁的大气环境退火条件下,外部氧的供给充分和供给速度快,在薄膜表层最稳定的氧化态是Ge 4.     

Nd掺杂ZnO薄膜的制备及室温光致发光研究

通过射频磁控溅射技术在Si(111)衬底上制备了Nd掺杂ZnO薄膜.XRD和AFM分析表明,Nd掺杂没有改变ZnO结构,薄膜为纳米多晶结构.随Nd掺杂量的增加颗粒减小,表面粗糙,起伏较大.室温光致发光谱显示,薄膜出现了395 nm的强紫光峰和495 nm的弱绿光峰,Nd掺杂量和氧分压对PL谱发射峰强度产生了一定影响.     

一维La2O3:Eu纳米纤维的制备及荧光性质

采用高压静电纺丝技术, 经高温焙烧制得掺杂Eu3+的一维六方晶相La2O3纳米纤维。采用扫描电镜(SEM)、X 射线衍射(XRD)、差热-热重分 析(TG DTA)及荧光光谱(PL)等测试手段对纤维的表面形貌、纯度、晶型及荧光性质进行了表征。由扫描电镜照片可以看出所制得的纤维较为均匀,纤维直径分布在370～430?nm之间,经过1?100?℃焙烧后 直径减小至245?nm左右。荧光光谱测试显示出样品具有较好的荧光性质,尤其是Eu3+的f f跃迁激发及电荷转移跃迁引起较强发光。     

Oxidation and interdiffusion behavior of a germanium-modified silicide coating on an Nb-Si-based alloy

To investigate the interdiffusion behavior of Ge-modified silicide coatings on an Nb-Si-based alloy substrate, the coating was oxidized at 1250℃ for 5, 10, 20, 50, or 100 h. The interfacial diffusion between the (Nb,X)(Si,Ge)₂ (X=Ti, Cr, Hf) coating and the Nb-Si based alloy was also examined. The transitional layer is composed of (Ti,Nb)₅(Si,Ge)₄ and a small amount of (Nb,X)₅(Si,Ge)₃. With increasing oxidation time, the thickness of the transitional layer increases because of the diffusion of Si from the outer layer to the substrate, which obeys a parabolic rate law. The parabolic growth rate constant of the transitional layer under oxidation conditions is 2.018 μm·h-1/2. Moreover, the interdiffusion coefficients of Si in the transitional layer were determined from the interdiffusion fluxes calculated directly from experimental concentration profiles.     

ZnO纳米线膜的可控生长及其量子限域效应研究

针对ZnO半导体低维纳电子/光电子器件中纳米线膜的可控性差及其所导致的特性不稳定问题,利用ZnO纳米籽晶层作为引导层,以实现ZnO纳米线膜的垂直取向生长和尺度分布可控制备,并研究低维量子限域效应对ZnO纳米线膜光电特性的影响机制,利用湿化学法在氧化铟锡导电玻璃上制备ZnO籽晶层,随后利用低温水热法进行ZnO纳米线膜的引导生长,样品的显微结构和物相分析表明,通过调节籽晶热处理温度和生长液浓度能够实现ZnO纳米线直径在10～100nm内可调,籽晶热处理温度对纳米线尺度分布影响尤其显著.室温光致发光(PL)谱测试及分析表明,直径小于20nm的ZnO纳米线薄膜样品的PL谱的近紫外带边发射峰相比于更大直径的纳米线样品发生了明显的蓝移,而且半高宽显著减小.利用量子限域效应理论对PL谱带边发射峰随纳米线的尺度分布发生变化的规律进行了合理分析.     

Uniform fabrication of Ge nanocrystals embedded into SiO2 film via neutro transmutation doping

Nanocrystalline74Ge embedded SiO2 films were prepared by employing ion implantation and neutron transmutation doping methods.Transmission electron microscopy, energy dispersive x-ray spectroscopy, and photoluminescence of the obtained samples were measured. The existence of As dopants transmuted from74 Ge is significant to guarantee the uniformity and higher volume density of Ge nanocrystals by tuning the system’s crystallinity and activating mass transfer process. It was observed that the photoluminescence intensity of Ge nanocrystals increased first then decreased with the increase of arsenic concentration. The optimized fluence of neutron transmutation doping was found to be5.5 1017 cm 2to achieve maximum photoluminescence emission in Ge embedded SiO2 film. This work opens a route in the three-dimensional nanofabrication of uniform Ge nanocrystals.