低温水热法生长ZnO纳米棒阵列的电子结构及光学特性(英文)

使用低温水热法在Si衬底上生长ZnO纳米棒阵列.通过X射线衍射和扫描电子显微镜对ZnO纳米棒的结晶性和形貌进行观测.结果表明,六棱柱形ZnO纳米棒沿c轴方向的阵列性良好,且均匀致密的生长在衬底上.室温光致发光谱表明应用低温水热法可以得到光学性质良好的ZnO纳米棒阵列.使用同步辐射对ZnO纳米棒阵列的氧K带边进行X射线吸收近带边谱测量,研究了不同半径ZnO纳米棒阵列的局部电子结构及其半径对电子结构的影响.另外,对ZnO纳米棒及ZnO薄膜的局部电子结构进行了对比研究.     

平面Si/PCBM与纳米Si/PCBM有机-无机杂化异质结的对比研究（英文）

本研究采用平面硅与纳米硅分别与旋涂法生长的[6,6]-苯基C61-丁酸甲酯(PCBM)形成有机–无机杂化异质结,对比研究了两种异质结界面电学特性的差异。结果显示,平面Si/PCBM和纳米Si/PCBM两种异质结都表现出明显的整流特性,但相对于平面Si/PCBM异质结,纳米Si/PCBM异质结有较大的导通电压和较小的电流密度。为了深入研究导致这种差异的相关物理机制,通过阻抗谱(IS)表征技术进一步研究了两种异质结因界面变化而产生的电阻、电容的变化趋势。阻抗测试分析表明,Si/PCBM异质结界面存在的大量缺陷致使寄生效应进一步增大,影响了器件中电荷的输运。     

超声喷雾热解法生长氧化锌同质p-n结及其电致发光性能研究

采用超声喷雾热解法在单晶GaAs（100）衬底上生长ZnO同质p-n结．以醋酸锌水溶液为前驱体，分别以醋酸铵和硝酸铟为氮（N）源和铟（In）源，通过氮-铟（N-In）共掺杂沉积P型ZnO薄膜，以未故意掺杂的ZnO薄膜做为n型层获得ZnO基同质p-n结．采用热蒸发工艺在ZnO层和GaAs衬底上分别蒸镀Zn／Au和Au／Ge／Ni电极而获得发光二极管原型器件，在室温下发现了该器件正向电流注入下的连续发光现象．     

衬底温度对ZnO薄膜生长过程及微观结构的影响研究

以醋酸锌水溶液为前驱体，采用改进的超声喷雾热解法在Si(100)衬底上沉积ZnO薄膜，以X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)等手段分析所得ZnO薄膜的晶体结构和微观形貌，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，在衬底温度为500℃下所得ZnO薄膜表面均匀光滑，属六方纤锌矿结构，且沿c轴择优生长，晶粒尺寸约为40—50nm；衬底温度对ZnO薄膜生长过程影响显著，随衬底温度的升高，薄膜生长速率存在一极限值，且ZnO薄膜的c轴取向趋势增强，晶粒尺寸得到细化．     

氮-铟共掺杂ZnO薄膜的制备及表征

以醋酸锌水溶液为前驱体,分别以醋酸铵和硝酸铟为氮(N)源和铟(In)源,采用超声喷雾热解法在石英玻璃衬底上沉积了氮铟(NIn)共掺杂ZnO薄膜。采用X射线衍射、场发射扫描电镜、霍尔效应、塞贝克效应、光致发光谱等分析方法,研究了NIn共掺杂对所得ZnO薄膜的晶体结构、电学和光学性能的影响规律。结果表明:通过氮铟共掺杂,ZnO薄膜的电学和光学性能发生明显改变。优化工艺条件下,所得ZnO基薄膜结构均匀致密,电阻率为6.75×103Ω·cm,并且在室温光致发光谱中检测到很强的近带边紫外发光峰,表明薄膜具有较理想的化学计量比和较高的光学质量。     

石墨衬底上低维ZnO纳米材料的生长(英文)

本研究成功地在石墨衬底上制备了低维ZnO材料,即一维的ZnO纳米棒和二维的ZnO薄膜。采用X射线衍射、场发射扫描电镜、光致发光谱和反射谱等测量技术对石墨衬底上制备的低维ZnO纳米材料的晶体结构、形貌和光学特性进行了表征。结果发现在室温条件下,准一维的ZnO纳米棒和二维的ZnO薄膜都表现出了较好的近带边发射,基本探测不到由杂质和缺陷等引起的深能级发光,并且这种低维ZnO材料/石墨衬底复合结构在300~800 nm光谱范围内具有较低的反射率。本实验结果对于ZnO基光电子器件性能的提高以及在太阳能电池领域的应用具有重要意义。     

ZnO基薄膜载流子传输特性研究

通过对ZnO基薄膜的载流子传输特性研究,实现对ZnO基薄膜电学性能的控制,解决氧化锌薄膜中难于实现有效受主掺杂的困难,提供一种制备p型ZnO膜及其同质p-n结材料的新方法,以满足制备ZnO基短波长光电子器件的需要.采用超声喷雾热解法,以醋酸锌水溶液为前驱体,分别以醋酸铵和硝酸铟为氮(N)源和铟(In)源,在单晶硅衬底上沉积了氮-铟(N-In)共掺杂ZnO薄膜.采用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、霍尔(Hall)效应、塞贝克(Seebeck)效应等分析方法,研究了N-In共掺杂对ZnO薄膜的晶体结构、电学和光学性能的影响规律.研究结果表明:所得ZnO基薄膜结构均匀致密,表面光滑平整.在优化工艺下制备了氮铟共掺杂的p型ZnO薄膜,电阻率约为1.0×10-3Ω·cm,载流子浓度约为1.0×1019/cm3.通过在p型ZnO薄膜上沉积未掺杂的n型ZnO薄膜,制备了ZnO同质p-n结薄膜.I-V曲线清楚表明了ZnO同质p-n结的正向导通、反向截止的整流效应.     

ZnO纳米线的催化合成及其光致发光性能

采用气相传输法,以金膜为催化剂,氧化锌和石墨混合粉末为锌源,制备氧化锌纳米材料。研究获得氧化锌纳米线的光致发光性能。初步探索了氧化锌纳米线的生长机理。实验结果表明,当衬底温度为600℃时,金颗粒的催化性能得到了较好的发挥,形成长度大于10μm,直径小于80 nm的均匀致密的氧化锌纳米线膜。这种氧化锌纳米线具有紫外发光特性。低于600℃时,锌氧蒸汽发生了自凝结,进而在金颗粒间隙形成氧化锌带(400℃时),或在金颗粒上吸附聚集形成花状氧化锌纳米棒(200℃时)。而在高于600℃时,金颗粒析出的锌迅速挥发或氧化、长大,出现了稀疏的针状氧化锌和颗粒。氧化锌纳米线可能的生长模式为“底端生长“模式。     

PLD法生长高质量 ZnO薄膜及其光电导特性研究

采用脉冲激光沉积（PLD）法在单晶Si（100）衬底上生长ZnO薄膜，以X射线衍射（XRD）和场发射扫描电镜（SEM）等手段分析了所得ZnO薄膜的晶体结构和微观形貌．结果表明，随着衬底温度和薄膜生长时氧分压的增加，ZnO薄膜的晶体结构和化学计量比得到显著改善．优化工艺（700℃，20Pa）下生长的ZnO薄膜呈c轴高度择优取向，柱状晶垂直衬底表面生长，结构致密均匀．以不同暗电阻的ZnO薄膜为材料，利用剥离（1ift-off）技术制备了MSM结构ZnO光电导型紫外探测器．紫外光照射前后的I-V特性测试表明ZnO薄膜产生非常明显的光电导现象，分析了其光电响应机理．     

喷雾热解法生长N掺杂ZnO薄膜机理分析

通过超声喷雾热解工艺,以醋酸锌和醋酸铵的混合水溶液为前驱溶液,在单晶Si(100) 衬底上制备了N掺杂ZnO薄膜,采用热质联用分析(TG—DSC—MS)、X射线衍射(XRD)、场发射扫描电镜(FESEM)和霍耳效应(Hall-effect)测试等手段研究了喷雾热解工艺下N掺杂ZnO薄膜的生长机理、晶体结构和电学性能.结果表明,随衬底温度的不同,薄膜呈现出不同的生长机理,从而影响薄膜的晶体结构和电学性能.在优化的衬底温度下,实现了ZnO薄膜的p型掺杂,得到的p型ZnO薄膜具有优异的电学性能,载流子浓度为3.21×1018cm-3,霍耳迁移率为110cm2·V-1s-1,电阻率为1.76×10-2Ω·cm.