紫外光照下ZnO基薄膜的光电和气敏特性研究

用sol-gel法制备ZnO及掺杂Al3+的ZnO半导体薄膜,利用XRD和AFM对薄膜结构和形貌进行表征。测量了不同掺Al量的薄膜在紫外光照射下电阻的变化,发现随着掺Al量的增大,薄膜在紫外光(波长为365nm)照射后其电阻先减小后增大。在室温下,对薄膜在不同浓度的CO气体下的敏感特性进行了研究,随着气体浓度的增加,薄膜电阻值逐渐减小;随着掺Al量的增大,气敏灵敏性先逐渐增大后减小,发现当铝含量为r(Al:ZnO)=0.5%时,对CO气体的灵敏度最大,并对紫外光照射下气敏半导体薄膜的气敏机理进行了简单分析。     

ZnO基异质结紫外探测器光电特性研究

n-ZnO/p-Si异质结紫外探测器存在响应度低和响应范围广的问题,为了获得更好的紫外探测性能,设计了一种n-ZnO/p-SiC异质结紫外探测器。应用TCAD仿真软件模拟了n-ZnO/p-SiC异质结紫外探测器的光学和电学特性,模拟结果表明：n-ZnO/p-SiC异质结紫外探测器暗电流为10^-15 A,较n-ZnO/p-Si异质结紫外探测器降低了一个数量级;ZnO/p-SiC探测器响应度高达0.41 A/W,较n-ZnO/p-Si器件提高了156%,且n-ZnO/p-SiC紫外探测器仅对紫外光有响应,有效抑制了n-ZnO/p-Si紫外探测器对可见光的响应。     

AlxZn1-xO合金MSM光电探测器的研究

在Si衬底上磁控溅射制备AlxZn1-xO(AZO)合金薄膜,在其上真空蒸发Ni/Au叉指电极获得金属-半导体-金属(MSM)结构光电探测器.采用UV-Vis-Nir分光光度计测量AZO系列薄膜的光吸收特性,观察到AZO 合金薄膜的光学吸收带边随Al含量增加明显蓝移.测试AZO探测器的电流电压特性、时间特性和响应光谱发...     

溶胶-凝胶法制备掺镉ZnO薄膜及光学禁带研究

主要研究掺镉ZnO薄膜的光学禁带。采用溶胶-凝胶(Sol-Gel)旋转涂覆法,在Si(100)上生长掺镉ZnO薄膜,对薄膜的XRD分析表明,掺镉ZnO薄膜仍为六角纤锌矿结构,并沿c轴择优取向生长。通过实验优化出本工艺条件下的较佳参数:退火温度为800℃,x(Cd)=6%~8%;以普通玻璃为基片的透射光谱表明掺镉ZnO薄膜的禁带宽度约为3.22 eV,比纯ZnO晶体禁带宽度3.30 eV明显减小,适度掺镉可降低薄膜的光学禁带宽度。     

p型透明导电氧化物CuCr1–xMgxO2的制备及光电性能研究

采用溶胶–凝胶法制备了CuCr1–xMgxO2粉末,压制烧结形成了CuCr1–xMgxO2陶瓷样品,研究了Mg2+掺杂量和压制压强对CuCrO2粉末和陶瓷的相组成、显微结构及光电性能的影响。结果表明:随着Mg2+掺杂量从0.01增加到0.07,所制CuCr1–xMgxO2粉末对紫外–可见光的吸收度增加,光学带隙宽度由3.25 eV逐渐减小到2.86 eV。随着Mg2+掺杂量或压制压强的增加,其相应陶瓷样品的电导率均先增大后减小。当Mg掺杂量x为0.03,压制压强为550 MPa时,制备的CuCr0.97Mg0.03O2陶瓷样品的电导率达到最大值,为19.8 S/cm。     

PbZr0.40Ti0.60O3非晶薄膜透射光谱性质研究

采用溶胶凝胶方法在石英玻璃上制备了均匀透明的PbZr0.40Ti0.60O3(PZT)非晶薄膜，测量了200-1100nm的紫外可见近红外透射光谱，根据经典的包络计算方法，同时获得薄膜在透明振荡区的折射率，消光系数以及厚度，薄膜的折射率色散关系可以通过单电子sellmeier振荡模型成功地进行解释。最后，根据Tauc's法则，得到PbZr0.40Ti0.60O3非晶薄膜的禁带宽度为3.78eV。     

掺Al对ZnO薄膜结构和光电性能的影响

采用溶胶-凝胶工艺在普通玻璃片上制备了ZnO∶Al薄膜。通过XRD、UV透射谱和电学测试等分析方法研究了掺Al对薄膜的组织结构和光电性能的影响。分析表明:所制备的薄膜具有c轴择优取向,随着掺Al浓度的增加,(002)峰向低角度移动,峰强逐渐减弱。薄膜电阻率随掺Al浓度变化,当掺Al浓度为1.5%(摩尔分数),薄膜电阻率降至6.2×10-4Ω·cm。掺Al量的增加同时使得薄膜的禁带宽度变大,光吸收边出现蓝移现象。     

SnO_2基CO气敏材料的制备与掺杂研究

以溶胶–凝胶法制备的SnO2纳米材料为基,采用Sb2O3掺杂改性,制备出CO气敏材料。用XRD分析了材料的结构、物相和颗粒度。通过同步TGA/DSC热重分析的方法分析了材料的稳定性。结果表明:掺入w(Sb2O3)为2%时,可以抑制晶粒度的长大,同时提高了材料的稳定性。工作温度在90~110℃变化时,气敏元件电阻值波动不大((R10R20) /R10= 12%)。R10和R20分别表示元件在空气中90℃和110℃时的阻值。     

ZnO基紫外探测器及关键技术研究

对ZnO基紫外光探测器的原理、结构、特点进行了论述,并对探测器制备过程中的关键技术进行了探讨。     

B掺ZnO薄膜的制备及其光学性能研究

利用溶胶-凝胶法(sol-gel)在玻璃和硅衬底上生长了B掺杂量分别为0 at％、0.5at％、1.0 at％、2.0 at％、3.0 at％、4.0 at％的ZnO薄膜.采用X射线衍射仪(X-ray diffraction,XRD)、扫描电子显微镜(scanning electron microscope,SEM)、紫外-可见(ultraviolet-visible,UV-Vis)分光光度计等测试手段对薄膜的结构、形貌和光学性能进行了表征.结果 表明:所制备的样品在2θ=34.4°左右出现了ZnO晶体的(002)衍射峰,说明制得的样品具有六方纤锌矿结构.并且(002)衍射峰的半高宽先变小后变大,这说明衍射峰的强度是先加强后减弱,证明其晶粒尺寸是先增大后减小.当B掺杂量为3.0 at％时,样品沿(002)方向择优取向生长最为明显,薄膜上的晶粒生长均匀、致密.B掺氧化锌(BZO)薄膜在可见光区的透过率随B3+的掺杂量的增加先增加后减小,并出现轻微蓝移的现象.当掺入B3+的量为3.0 at％时,薄膜结晶质量最好,表面最为均匀、致密,透过率达到90％.     

Ni掺杂ZnO基稀磁半导体的性质

采用溶胶-凝胶法制备了具有高温铁磁性的Ni掺杂ZnO DMS 粉末.研究表明,当掺杂浓度小于5%时,样品中没有第二相.微观结构和磁学性质研究认为,样品中存在的结构有:主要的铁磁性的(Zn,Ni)O,一些顺磁性的孤立Ni原子,以及可能存在微量的Ni团簇.而样品的宏观铁磁性主要来源于具有铁磁性的(Zn,Ni)O结构,居里温度约为650K.     

Ni掺杂ZnO基稀磁半导体的性质

采用溶胶-凝胶法制备了具有高温铁磁性的Ni掺杂ZnO DMS 粉末.研究表明,当掺杂浓度小于5%时,样品中没有第二相.微观结构和磁学性质研究认为,样品中存在的结构有主要的铁磁性的(Zn,Ni)O,一些顺磁性的孤立Ni原子,以及可能存在微量的Ni团簇.而样品的宏观铁磁性主要来源于具有铁磁性的(Zn,Ni)O结构,居里温度约为650K.     

ZnO缓冲层对Mg0.3Zn0.7O紫外探测器的影响

利用溶胶-凝胶法制备了Mg0.3Zn0.7O薄膜,并制作了金属-半导体-金属结构的深紫外探测器.研究了高质量ZnO缓冲层的引入对Mg0.3Zn0.7O薄膜的吸收谱和结晶特性以及Mg0.3Zn0.7O紫外探测器响应参数的影响.实验结果表明:ZnO缓冲层的引入使Mg0.3Zn0.7O薄膜的紫外-可见光吸收谱有轻微的红移,但可以明显提高薄膜的结晶质量,同时ZnO/Mg0.3Zn0.7O探测器的I-V特性表明,ZnO缓冲层的引入可以显著提高器件的光电流,改善其响应特性,在20V偏压下将Mg0.3Zn0.7O探测器的响应度由0.035 A/W提高至0.63 A/W.     

硅基PZT铁电薄膜的制备与性能研究

用溶胶-凝胶（Sol-Gel）方法制备了硅基Pb(Zr0.53Ti0.47)O3(PZT)铁电薄膜。分析了PZT铁电薄膜的表面形貌、晶化程度、界面状态等性质。基于上述分析结果提出并实现了低温退火处理制备有PT过渡层的PZT铁电薄膜的工艺流程。测试了低温制备的PZT铁电薄膜的C-V、漏电等电性能,发现在Sol-Gel法制备PZT铁电薄膜的工艺中加入PT过渡层,有助于提高PZT薄膜的品质。     

Bi掺杂ZnO籽晶层生长纳米ZnO薄膜性能研究

采用溶胶 凝胶法制备得到不同浓度Bi3+掺杂ZnO籽晶层,又进一步采用水热法合成了六方纤锌矿结构的ZnO纳米棒。通过X线衍射（XRD）、场发射扫描电子显微镜（FESEM）、光致发光（PL）谱等测试手段对样品结构、形貌和光学性能进行测试和表征。结果表明,在不同浓度Bi掺杂ZnO籽晶层上生长纳米ZnO薄膜,ZnO的晶体结构没有改变,均为六方纤锌矿结构,且(002)晶面的峰强明显高于其他晶面的峰强值;在FESEM电镜观察下发现,不同掺杂浓度Bi掺杂ZnO籽晶层上水热生长的纳米ZnO薄膜均为纳米棒状。PL光谱显示随着Bi掺杂量增加,样品的近紫外发射峰和晶格缺陷峰等峰值明显增大,且有红移现象产生。其中禁带宽度随着Bi掺杂量的增大而减小,说明Bi3+可以有效地调节ZnO的禁带宽度。     

ZnO过渡层对BiFeO_3薄膜铁电性能的影响

采用溶胶–凝胶法,在Pt(111)/Ti/SiO2/Si(100)衬底上采用逐层退火工艺制备了BFO(BiFeO3)、ZnO/BFO和ZAO(掺铝氧化锌)/BFO薄膜,研究了ZnO、ZAO过渡层对BFO薄膜晶相以及铁电、漏电和介电性能的影响。结果表明:与BFO薄膜相比,ZnO/BFO薄膜的表面更加致密、平整,结晶性更好,双剩余极化强度(2Pr)有非常大的提高,漏电和介电性能也均有改善。ZAO/BFO薄膜的铁电性能比ZnO/BFO薄膜的铁电性能差,这与ZAO的导电性强于ZnO有关。     

溶胶—凝胶法制备的PbTiO3薄膜的光学性质研究

采用溶胶－凝胶法在石英玻璃衬底上制备出均匀透明的无定形PbTiO3薄膜，并对其 光学性质进行了详细的研究，发现其折射率的波形符合经典的Cauchy函数。由半导体理论计算得到无定形的PbTiO3薄膜的光学禁带宽度为3．84eV.FTIR透射光 谱研究表明无定形PbTiO3薄膜在中红外波段没有吸收峰出现，对于在550℃下 快速热退火得到的PbTiO3薄膜，通过远红外反射光谱测量，观察到了6个约外活性声子膜。     

ZnO光电导紫外探测器的制备和特性研究

以Si(111)衬底,用脉冲激光沉积(PLD)法制得C轴高度择优取向的ZnO薄膜,并利用剥离技术制备了ZnO光导型紫外探测器.Al叉指状电极是由平面磁控溅射技术沉积得到的.对Al/ZnO/Al的伏安特性和紫外光响应的研究表明,金属铝和ZnO能形成很好的欧姆接触,紫外探测器的电阻值在100KΩ左右.在紫外区域,其5V偏压下的光响应度为0.5A/W.     

掺杂Ag元素对溶胶–凝胶一步法制备BaTiO_3基PTCR陶瓷性能的影响

为改善PTCR陶瓷材料的电学性能,采用AgNO3作为Ag掺杂原料,用溶胶–凝胶一步法合成了含Ag元素的BaTiO3基PTCR陶瓷,着重讨论了银含量对半导体陶瓷电学性能的影响规律。结果表明,适量的Ag掺杂对材料的室温电阻率(r)影响不大,并且还可以有效提高PTCR陶瓷的温度系数(aR)和耐电压(Vb)。本实验中掺杂0.05%Ag(摩尔分数)时,获得的PTCR陶瓷性能较好:r≈28 W·cm,a25>16%℃1,Vb>180 V·mm1。     

掺杂Ag元素对溶胶–凝胶一步法制备BaTiO3基PTCR陶瓷性能的影响

为改善PTCR陶瓷材料的电学性能,采用AgNO3作为Ag掺杂原料,用溶胶–凝胶一步法合成了含Ag元素的BaTiO3基PTCR陶瓷,着重讨论了银含量对半导体陶瓷电学性能的影响规律.结果表明,适量的Ag掺杂对材料的室温电阻率(β)影响不大,并且还可以有效提高PTCR陶瓷的温度系数(αR)和耐电压(Vb).本实验中掺杂0.05%Ag(摩尔分数)时,获得的PTCR陶瓷性能较好:ρ≈28Ω@cm,α25＞16%℃-1,Vb＞180 V@mm-1.