GaN/Si-NPA异质结中的点缺陷及其光电特性调控

以硅纳米孔柱阵列(Si-NPA)为功能性衬底,采用化学气相沉积法制备了GaN/Si-NPA异质结.实验发现,在富镓条件下GaN生长过程中容易引入镓空位和氮间隙等点缺陷,从而对异质结的发光及电学特性产生不良影响.在氨气氛围中进行高温退火后,GaN/Si-NPA的光致发光谱发生明显变化,对应于缺陷发光的黄光发光峰强度和半高...     

一种图案化镍/硅纳米复合体系的制备

以水热制备的具有规则表面形貌和结构的硅纳米孔柱阵列（Silicon Nanoporous Pillar Array,Si-NPA）为衬底,采用浸渍沉积技术并通过调控溶液中Ni2＋的浓度,制备了表面具有不同图案化结构的镍/硅纳米孔柱阵列复合体系。分析表明,Ni^2＋浓度对Ni/Si-NPA表面形貌和结构有很大的影响：高的Ni^2＋浓度下制备的Ni/Si-NPA能够保持Si-NPA衬底的规则阵列结构特征;而低的Ni^2＋浓度下制备的Ni/Si-NPA其衬底规则的阵列结构几乎完全被破坏。优化了制备具有图案化结构特征的Ni/Si-NPA的实验条件,并对Ni/Si-NPA的形成机理进行了探讨。     

纳米氧化铟/硅纳米孔柱阵列的酒敏特性

以硅纳米孔柱阵列(Si-NPA)为衬底、高纯金属铟为铟源,采用化学气相沉积法制备了氧化铟(In_2O_3)/Si-NPA复合纳米体系,并对其表面形貌和结构进行了表征.结果表明,In_2O_3/Si-NPA中In_2O_3具有体心立方结构,其薄膜由粒径为100~400 nm的纳米颗粒和长约为1μm、直径约为300 nm的纳米棒组成,而这些纳米颗粒、纳米棒均由平均粒径约为19 nm的In_2O_3纳米晶粒组成.气体传感性能测试结果表明,In_2O_3/Si-NPA对低含量酒精具有较高的响应度和良好的选择性.当酒精的体积分数为2×10~(-6)时,器件的响应值达到463%,响应和恢复时间分别为15 s和8 s.     

制备条件对硅纳米孔柱阵列表面硅柱密度调制

采用水热技术制备的硅纳米孔柱阵列(Si-NPA)是一种具有规则层次结构的硅微米/纳米结构复合体系,具有广谱光吸收和光致发光特性.针对由HF和Fe(NO3)3组成的水热腐蚀溶液体系,研究了溶液组分浓度、腐蚀温度等制备条件对Si-NPA表面硅柱密度及其光致发光性能(PL)的调制作用.结果表明,当腐蚀温度、HF(或Fe3 )浓度固定而变化Fe3 (或HF)浓度时,硅柱面密度随HF(或Fe3 )浓度的增加呈指数减小趋势,但样品的PL峰位保持不变;当溶液中Fe3 ,HF浓度固定时,硅柱面密度随腐蚀温度的升高而单调减小,同时样品的PL峰位发生蓝移、发光强度增强.     

碳化的硅纳米孔柱阵列的光致发光特性

采用水热腐蚀法制备了硅纳米孔柱阵列(Si-NPA),并对其进行了不同时间的高温碳化处理.通过对样品光致发光谱进行对比分析,发现Si-NPA经碳化处理后红光发光峰消失,蓝光发射峰强度增强,同时出现一个新的紫外光发光峰.结合对Si-NPA中碳原子存在状态的拉曼分析,蓝光发射峰、紫外光发射峰被分别归因于氧化硅的缺陷发光和碳原子掺杂Si-NPA引起的缺陷发光.上述研究结果为澄清Si-NPA的发光机制以及实现其发光稳定性提供了有益的信息.     

无电极光助化学腐蚀法制备GaN微/纳米结构及其物性研究

利用K2S2O8作为氧化剂,通过无电极光助化学腐蚀GaN外延层制备多种形貌的GaN微米/纳米结构.采用扫描电子显微镜(SEM)、阴极射线发光图(CL mapping)、高分辨X射线衍射(HRXRD)、拉曼光谱(Raman spectra)和光致发光谱(PL)等先进的表征手段研究腐蚀样品的形貌、晶体结构和光学性质.结果表明:在高浓度的KOH(1 mol/L)和低强度的紫外光照下,腐蚀出高质量的腐蚀坑、微米/纳米柱和纳米线;在低浓度KOH(0.4 mol/L)和高强度的紫外光照下,制备出GaN棱锥,研究发现此微米/纳米锥体阵列为包裹了位错的GaN晶体.在腐蚀液KOH浓度低至0.1 mol/L时,GaN腐蚀样品表面形成大量的晶须,聚集成束,晶须揭露了位错;并探讨了多形貌微米/纳米GaN的形成机理.腐蚀温度和GaN外延层极性对腐蚀形貌也具有明显的影响.     

纳米压印技术制备Si基GaN纳米柱图形化衬底

采用纳米压印和反应离子刻蚀技术,通过实验研究反应离子刻蚀时间与GaN纳米柱高度的相关性,成功地在Si基GaN衬底上制备出了GaN纳米柱图形化衬底。SEM表征分析发现在图形化衬底上所制备的GaN纳米柱形貌均匀、排列整齐;室温光致发光光谱分析发现GaN纳米柱图形化衬底与GaN材料相比带边发光峰出现2.1nm的红移,发光强度增强。研究结果表明GaN纳米柱内应力得到释放且具有光子晶体的作用。
     

纳米压印技术制备Si基GaN纳米柱图形化衬底

采用纳米压印和反应离子刻蚀技术,通过实验研究反应离子刻蚀时间与GaN纳米柱高度的相关性,成功地在Si基GaN衬底上制备出了GaN纳米柱图形化衬底。SEM表征分析发现在图形化衬底上所制备的GaN纳米柱形貌均匀、排列整齐;室温光致发光光谱分析发现GaN纳米柱图形化衬底与GaN材料相比带边发光峰出现2．1nm的红移,发光强度增强。研究结果表明GaN纳米柱内应力得到释放且具有光子晶体的作用。     

沉积于硅纳米孔柱阵列上的铜纳米颗粒退火行为研究

以具有规则表面形貌的硅纳米孔柱阵列（Silicon Nanoporous Pillar Array,Si-NPA）作为还原性衬底和组装模板,采用浸渍技术制备了铜／Si-NPA（Cu／Si-NPA）纳米复合体系。将新鲜制备的Cu／Si-NPA样品分别在400℃、600℃和800℃氮气气氛中退火,对比研究了沉积于Si-NPA衬底之上的铜纳米颗粒的表面形貌、晶粒尺寸随温度的演化规律。在较低、较高温度下退火时,铜纳米颗粒所发生的定向迁移、颗粒长大及中心凝聚现象分别在Ostwald成熟理论和团簇扩散理论的框架下得到了解释。     

ZnO纳米网状结构的制备

采用热蒸发技术在镀金Si衬底上实现了ZnO纳米网状结构制备.利用扫描电子显微镜、X射线衍射及光致发光技术对ZnO纳米结构的形貌、晶态结构及发光特性进行了分析.结果表明,源材料ZnO和C的质量比为6∶1时有利于ZnO纳米网状结构的形成,该结构由一维纳米线和二维纳米片状结构组成.纳米网状结构主要由晶态ZnO组成.室温的光致发光谱分析结果显示,所制备的纳米ZnO网状结构呈现出了较强的紫外光发射的特征.     

氢等离子体处理对ZnO纳米棒光学性能的影响

用水热法在石英玻璃衬底上制备出ZnO纳米棒,并对其进行氢等离子体处理。用扫描电子显微镜、X射线衍射仪、紫外-可见分光光度计和光致发光光谱仪对氢等离子体处理前后ZnO纳米棒的形貌、结构和光学性能进行了表征。结果表明,氢等离子体处理未对ZnO纳米棒的形貌和晶体结构产生影响,但随着氢等离子体处理时间的增加,ZnO纳米棒的光吸收带边发生蓝移,同时其近带边紫外发光峰逐渐增强,可见发光峰逐渐减弱。     

水热法合成ZnO微晶纳米片及其光致发光性质研究

以Zn金属片为源物,采用水热法合成了ZnO微晶纳米片,并用X射线衍射、扫描电子显微镜、透射电镜、高分辨透射电镜和选区电子衍射花样表征了所制备的ZnO纳米结构.利用HITACHIF F-7000荧光光度计测试了不同条件下制备的微晶纳米片的室温光致发光性质,探讨了不同反应温度、时间及添加剂浓度对产物形貌的影响.     

纳米CeO2粉体发光性能的研究

采用草酸沉淀法制备了纳米CeO2粉体,通过XRD、TEM等测试手段对其进行了结构表征和形貌分析;应用荧光光谱法对样品的发光性能进行了测试;探讨了纳米CeO2粉体的发光机理以及热处理温度对其发光性能的影响．结果表明,实验所得的纳米CeO2为立方萤石结构,其颗粒尺寸约为20-30nm,形貌接近于球形．纳米CeO2粉体具有良好的紫蓝色发光性能,主要是Ce4f→O2p跃迁和缺陷能级→O2p跃迁共同作用的结果,其发光强度随热处理温度的升高而增强．     

AZO种子层对ZnO纳米棒结构和光致发光性能的影响

采用水热法以不同溅射时间(5~25min)制备的AZO种子层载玻片为衬底,制备出具有较好光致发光性能的ZnO纳米棒.采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和光致发光谱(PL)表征了样品的晶体结构、表面形貌和光致发光性能.结果表明:AZO种子层对ZnO纳米棒起到了很好的导向作用,使c轴取向更好,实现对生长方向的控制.AZO种子层的溅射时间对纳米棒的PL谱有重要影响,在一定范围内随着溅射时间的增加,ZnO纳米棒的近紫外发光峰有明显的增强,深能级发光峰有一定的减弱.当溅射时间为15min时,PL谱显示紫外发光峰强度最大,光致发光性能最佳.     

两步法工艺制备GaN纳米晶

采用先在Si(111)衬底上磁控溅射制备Ga2O3,然后在氨气气氛中退火氨化的方法制备了一维GaN纳米晶结构.通过对不同温度下氨化生长的GAN纳米晶的扫描电子显微镜(SEM)观察,确定了氨化生长一维GaN纳米晶的最佳制备温度为950℃.用X射线衍射(XRD)分析了硅片上的纳米晶成分,并用高分辨电镜(HRTEM)观察了该实验条件下生长的一维GaN纳米晶的微观结构.     

退火气氛对ZnO纳米颗粒的结构及发光特性的影响

在500℃且不同退火气氛(氮气、氧气)条件下,我们通过化学沉淀法成功制备了ZnO纳米颗粒.采用X射线衍射仪(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、光致发光(PL)和拉曼光谱(Raman)研究退火气氛对ZnO纳米颗粒结构和发光特性的影响.实验结果表明,制得样品为具有六角纤锌矿结构的ZnO.从Raman和PL光谱可以观测到,退火气氛对ZnO纳米颗粒的结晶和发光特性都有很大的影响,氮气气氛下退火得到样品发光特性较好,缺陷较少,文中对其影响机制进行了讨论.     

GaN掺杂Er~(3+)纳米颗粒的电子结构及光学性能分析

采用Material Studio软件模拟GaN掺杂稀土元素Er⁽³⁺⁾浓度在6.25%下的晶格结构,分析了掺杂GaN的光学特性,结论表明,掺杂后的GaN具有较好的发光性能.同时,实验上用氨还原法制备了3组掺杂GaN∶Er(3+)浓度在6.25%下的晶格结构,分析了掺杂GaN的光学特性,结论表明,掺杂后的GaN具有较好的发光性能.同时,实验上用氨还原法制备了3组掺杂GaN∶Er⁽³⁺⁾纳米颗粒.3组样品的X射线衍射结果均显示样品结构为六方纤锌矿结构,利用Scherrer公式,计算得到3组样品GaN∶Er(3+)纳米颗粒.3组样品的X射线衍射结果均显示样品结构为六方纤锌矿结构,利用Scherrer公式,计算得到3组样品GaN∶Er⁽³⁺⁾纳米颗粒的平均晶粒大小为25.9nm;测量了3组样品的GaN∶Er(3+)纳米颗粒的平均晶粒大小为25.9nm;测量了3组样品的GaN∶Er⁽³⁺⁾纳米颗粒的室温光致发光谱,获得了样品在可见光区(位于375(3+)纳米颗粒的室温光致发光谱,获得了样品在可见光区(位于375⁶50nm)的3个发光峰并对3组样品进行分析比较,分析了样品520nm的激发光谱.由光致发光谱得到的3条发光峰表明所制备的GaN∶Er650nm)的3个发光峰并对3组样品进行分析比较,分析了样品520nm的激发光谱.由光致发光谱得到的3条发光峰表明所制备的GaN∶Er⁽³⁺⁾具有较好的光学性能.理论和实验上确定了稀土E(3+)具有较好的光学性能.理论和实验上确定了稀土E⁽³⁺⁾离子掺杂GaN纳米颗粒的较合适的掺杂浓度为6.25%.     

含纳米硅粒SiO2薄膜的光致发光

采用RF磁控溅射技术制备含纳米硅的SiO2薄膜.通过对Si-SiO2复合靶的比分进行调节控制,并在不同的温度下进行高温退火得到不同粒径的纳米硅.利用XRD对样品进行分析得出纳米硅的平均粒径;对样品测量光致发光谱,其发光峰分别位于361 nm和430 nm,比较发现光致发光的峰位随比分的改变有微小的蓝移.文中对发光机理进行初步讨论.     

低温固相反应法合成ZnO纳米晶体

乙酸锌和草酸为原料,采用低温固相反应法制备纳米了ZnO。采用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、傅里叶红外光谱仪(FT-IR),光致发光（PL)光谱对所制备的纳米ZnO进行了表征。结果表明：制备的纳米ZnO的粒径为15~25nm左右,六方晶系纤锌矿结构,形貌为类球形。研究了改变工艺条件中研磨时间和水浴温度对合成样品的结构、形貌的影响。发现随着研磨时间的延长,样品的结晶性增强。水浴温度的变化对纳米粒子的结晶性及尺寸有一定的影响。纳米氧化锌由于其对紫外线的高吸收率和可将紫外线转换为可见光而作为近紫外LED光转换材料有着潜在的应用。     

纳米Zn1-xCuxO薄膜的结构及光学性质

采用射频磁控溅射制备了不同Cu掺杂浓度的ZnO薄膜．以X射线衍射、扫描电镜等对薄膜的结构和形貌进行了表征,XRD和SEM测试结果显示Cu掺杂量为5．0at．％时,Zno9,Cu0.05O薄膜呈纳米柱状结构．同时也对薄膜的光致发光（PL）进行了研究．结果表明,406nm的发光峰源于带边自由激子电子的复合,440nm的发光峰则和薄膜中的锌间隙Zni缺陷有关．