溶胶凝胶法制备Cu掺杂ZnO纳米薄膜及其表征

采用溶胶-凝胶法制备了不同Cu掺杂浓度的ZnO薄膜,并通过X射线衍射仪、扫描电子显微镜、紫外可见分光光度计和伏安特性测试等研究了Cu掺杂量对薄膜微观结构、表面形貌及光电特性的影响。结果表明:所得Cu掺杂ZnO薄膜为六角纤锌矿多晶结构,有CuO杂质相生成。随Cu掺杂量的增加,薄膜晶粒长大,且样品粒度均匀,平均粒径约53 nm。Cu掺杂ZnO薄膜具有良好的透光性,在可见光范围内的平均透射率超过80%,最大可达90%以上。Cu掺杂浓度为0.001%时,所得ZnO薄膜的导电性明显优于其他掺杂条件下的样品。     

Li、Mg双组分掺杂ZnO薄膜的结构与性能

采用溶胶-凝胶法Li、Mg双组分掺杂制备ZnO薄膜。利用XRD、AFM、Hall测试仪、分光光度仪等对薄膜结构和电学光学性能表征与分析，探讨了Li、Mg双组分掺杂离子、掺杂比例对ZnO薄膜晶体生长和光、电性能的影响。研究表明Li、Mg双组分掺杂提高了ZnO薄膜的电阻率；在可见光范围仍具有较好的透光性能，双组分掺杂ZnO薄膜因为Mg的掺入而具备了Zn1-x-yMgxO薄膜的相关光学特性，吸收峰具有蓝移现象，禁带宽度变大；结晶性能变差，晶粒变小，c轴的取向性变差。     

Li-Cu共掺杂ZnO纳米薄膜的溶胶凝胶法制备

采用溶胶-凝胶法,通过调整氯化锂和氯化铜的摩尔比在不同基片上制备了不同Li-Cu共掺杂浓度的ZnO薄膜.利用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、透射电子显微镜、紫外可见光分光光度计和伏安特性测试等表征了薄膜的结晶状况、表面形貌及光电特性.结果表明:所得Li-Cu共掺杂ZnO薄膜为六角纤锌矿多晶结构,有CuO杂质相生成.随Li和Cu摩尔比增加,共掺杂ZnO薄膜结晶度增强,晶粒长大,样品表面不平整度增加.CuO颗粒的出现,使得共掺杂ZnO薄膜透射率降低,透光性较差.Li与Cu摩尔比为1∶1时,共掺杂ZnO薄膜的综合导电性最好.     

热处理对溶胶-凝胶法制备ZnO薄膜性能的影响

以(CH3COO)2Zn·2H2O为前驱物,利用溶胶-凝胶旋转涂膜法以普通玻璃为基底制备ZnO薄膜。分别采用X射线衍射仪、紫外-可见分光光度计和扫描电子显微镜等对ZnO薄膜的物相组分、透射率和表面形貌进行测量与表征。研究了热处理温度对ZnO薄膜的物相结构和光学特性的影响。实验结果表明,ZnO薄膜的物相结构和可见光透射率都与热处理温度有关,随着热处理温度升高,ZnO薄膜的晶粒尺寸增大,晶格常数逐渐减小,薄膜的透射率增大。     

Al-N共掺杂型ZnO薄膜的制备及其性能研究

采用溶胶-凝胶法制备了Al-N共掺ZnO薄膜.用X射线光电子能谱检测Al-N共掺杂情况;用X射线衍射仪、原子力显微镜、场发射扫描电镜、分光光度计、霍尔测量仪等分析测试手段,分别研究了Al-N共掺的掺杂浓度和热处理温度对薄膜的结晶性能、微观形貌和光电性能的影响.结果表明:在基质ZnO溶胶浓度为0.5mol/L,Al-N掺杂摩尔浓度为10%,热处理温度600℃下,Al-N共掺ZnO薄膜的结晶性能、微观形貌和光电性能最佳.     

Pr掺杂对ZnO透明导电薄膜光电性能的影响

采用溶胶-凝胶法在石英玻璃基片上制备出了Pr掺杂ZnO透明导电薄膜,研究了Pr掺杂对ZnO透明导电薄膜结构、形貌、光学和电学性能的影响。实验结果表明,Zn1-xPrxO薄膜均为纤锌矿结构,当Pr掺杂含量为1%时,Zn1-xPrxO薄膜的结晶质量最好、可见光平均透过率最高、电阻率最低,具有最佳的光电综合性能。     

热处理气氛对ZnO透明导电膜性能的影响

采用溶胶-凝胶法、在空气、Ar气、H2气中热处理制备Al3+、F-掺杂的致密ZnO薄膜.利用XRD、SEM、分光光度计和四探针测试仪对薄膜性质进行表征.研究表明,强还原性H2气处理促进了薄膜晶界中吸附氧的解吸,减少了晶界处缺陷数目,有利于薄膜晶化程度和载流子浓度提高,所制得掺杂ZnO薄膜最低方阻为10Ω/□,在可见光范围内的达透射率在可达90%以上,性能接近ITO导电薄膜.     

Sm掺杂对TiO_2薄膜结构和电致变色性能的影响

以钛酸四丁酯和硝酸钐为主要原料,采用溶胶-凝胶法制备了Sm掺杂TiO2薄膜。Sm掺杂的摩尔分数分别为0,2%,5%,10%和20%。采用XRD和TG-DTA表征了薄膜的结构和热重特性,使用电化学工作站和紫外-可见分光光度计研究了薄膜的电致变色性能。结果表明,Sm掺杂使得TiO2薄膜具有更高的无定形程度。250℃热处理的Sm掺杂TiO2薄膜具有较高的电荷存储能力和循环可逆性。Sm掺杂量为5%时,薄膜的峰值电流最大,电荷存储能力最强,注入电荷密度为13.35 mC/cm2,循环可逆性K值为0.92。Sm掺杂TiO2薄膜在可见光范围内具有较好的光学透明度,透光率在70%~80%。适于用作电致变色器件的离子存储层。     

溶胶-凝胶法与射频磁控溅射法制备ZnO薄膜及其表征对比

分别对溶胶-凝胶法和磁控溅射法制备ZnO进行了详细的介绍,并借助X射线衍射、原子力显微镜、拉曼光谱分析、紫外吸收等检测手段对这两种方法生长的薄膜进行了分析比较.分析显示:相同石英基底,相同退火温度下生长ZnO薄膜,磁控溅射法生长的ZnO薄膜要比溶胶-凝胶法生长的ZnO薄膜有更优异的c轴取向特性,生长的薄膜结晶更加均匀、致密.     

退火温度对溶胶-凝胶法制备的ZnO薄膜性质的影响

为了提高ZnO薄膜的光学性能,采用溶胶-凝胶(sol-gel)和简易浸渍提拉法在石英基片上制备ZnO薄膜,并在不同温度下进行退火处理。利用X射线衍射(XRD)、原子力显微镜(AFM)、光致发光(PL)及紫外可见分光光度计对薄膜的结构特征、表面形貌和光学性质进行表征和测试。结果表明:所制备的ZnO薄膜均为六方形纤锌矿结构,结晶程度随退火温度的升高逐渐提高,薄膜透光性能良好,当退火温度低于500℃时,ZnO薄膜在见光区的平均透过率在70%以上。     

溶胶-凝胶法制备ZnO:Sn(TZO)薄膜

以普通玻璃为衬底,采用溶胶-凝胶旋涂法制备出c轴择优取向性、高可见光透过率以及低电阻率的ZnO:Sn(TZO)薄膜。利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、四探针及紫外-可见分光光度计(UV-VIS)等手段,研究了不同Sn掺杂浓度对薄膜的晶体结构、表面形貌、电学和光学特性的影响。实验结果表明,在500℃的空气中热处理,然后在低温环境快速冷却,得到的TZO薄膜均具有六角纤锌矿结构,且呈c轴择优取向,薄膜在可见光范围内平均透光率超过90%,同时当Sn掺杂浓度为3 at.%时,薄膜的电阻率达到最小值8.2×10-1Ω.cm。     

溶胶一凝胶法制备ZnO：Al导电薄膜的研究

采用溶胶-凝胶工艺在普通载玻片上制备出C轴择优取向的ZnO：Al透明导电薄膜。利用扫描电镜（SEM）、X射线衍射仪（XRD）等分析手段对薄膜进行了表征。通过标准四探针法及紫外分光光度计（UVS）透射光谱研究了ZnO：Al薄膜的电学与光学性能。实验发现：当Al^3＋离子掺杂浓度为2％（原子分数），前处理温度为220℃、退火温度为580℃时，薄膜具有较好的导电性，电阻率为1．76×10^-3Ω-cm，其在可见光的平均透射率在80％左右。     

ZnO:Cd纳米棒的制备及其光催化降解性能研究

采用水热法制备了ZnO和不同Cd掺杂浓度的ZnO:Cd纳米棒。通过x射线衍射仪、扫描电子显微镜、紫外-可见-近红外分光光度计和拉曼光谱对ZnO:Cd纳米棒的结构和光学特性进行了系统研究。结果显示,样品为一维纳米棒结构,Cd的掺杂可以减小ZnO纳米棒的晶粒尺寸和光学带隙。利用分光光度计检测ZnO:Cd纳米棒对偶氮结构染料(甲基橙溶液)的光催化降解效率,结果表明Cd掺杂可以改善ZnO的光催化性能,掺杂浓度为16%时ZnO:Cd纳米棒对甲基橙溶液的光催化降解效率最高。     

二氧化钛光子晶体的制备及其光学性能的研究

以PS胶体晶体为模板,用溶胶-凝胶法制备高填充率的二氧化钛反蛋白石结构的光子晶体薄膜.通过SEM、XRD、光纤光谱仪和紫外分光光度计对薄膜的表面形貌、成分组成和光学性能进行了研究,证实了该薄膜的光子晶体结构和优良的光学性能.     

双靶反应磁控共溅射制备Al掺杂ZnO薄膜及其光电性能

采用双靶反应磁控共溅射法在Si（100）和载玻片衬底上制备了Al掺杂ZnO（ZAO）薄膜,利用X射线衍射仪（XRD）、原子力显微镜（AFM）、荧光分光光度计、紫外可见光分光光度计,四探针测试仪等手段对薄膜进行表征,研究了Al掺杂对ZnO薄膜结构和光电性能的影响。结果显示,Al掺杂未改变ZnO的晶体结构,ZAO薄膜沿（002）晶面生长,具有单一的紫光发射峰,在可见光区透过率大于80%,当Zn靶和Al靶溅射功率分别为100 W和20W时,ZAO薄膜的电阻率为8.85×10-4W.cm,表明利用双靶反应磁控共溅射法制备的ZAO薄膜具有较好的光电性能。     

铝掺杂氧化锌薄膜的光学性能研究

采用溶胶-凝胶法,在玻璃基底上制备了掺杂不同质量分数Al的ZnO薄膜,并采用X射线衍射(XRD)仪、扫描电子显微镜(SEM)、紫外-可见光谱仪(UV-Vis)、光致发光光谱(PL)等方法测试和分析了不同Al掺杂浓度对ZnO薄膜的形貌结构、光学性能影响。结果表明,Al的掺杂引起了晶体生长过程中择优取向的改变,掺杂ZnO薄膜的表面颗粒随Al掺杂量的增加而增大,可见光范围内的平均透射率78%,光致发光光谱分析表明,纯的ZnO薄膜有很强的紫外发光,而随Al的质量分数的增加,紫外发光强度迅速下降。     

溶胶-凝胶法制备MgxZn1-xO薄膜及性能研究

采用溶胶-凝胶法在石英玻璃片衬底上制备了Mg2+掺杂的ZnO(MgxZn1-xO)薄膜,研究了Mg2+掺杂对ZnO薄膜结构和紫外透过率的影响;在氧化物薄膜上真空蒸镀了Al叉指电极,制得紫外原型探测器件,测试了I-Ⅴ特性.结果表明,Mg2+掺杂后,MgxZn1-xO薄膜为纤锌矿结构,随着x值增加,晶格常数c逐渐减少,α逐渐增大,Mg2+掺杂抑制了(002)晶面的生长;紫外透过光谱表明,Mg2+掺杂后吸收边发生蓝移,可提高ZnO薄膜的禁带宽度;I-Ⅴ特性曲线表明,正向偏压下探测器的暗电流和光照电流随外加偏压呈线性增长,但光照电流与暗电流的差别较大.     

共掺浓度对Na-Al共掺杂ZnO薄膜微观结构和光电性能的影响

在石英玻璃衬底上,通过溶胶-凝胶旋涂法制备得到钠铝(Na-Al)共掺氧化锌(ZnO)薄膜(NAZO)。研究不同NaAl共掺杂浓度对ZnO薄膜的结晶性、微观结构、光电性能的影响。结果表明:所有NAZO薄膜样品都沿c轴择优取向生长;适当的Na-Al共掺浓度,可以提高ZnO薄膜结晶性,提高薄膜的载流子迁移率;同时还可以观察到NAZO薄膜表面生长出六角柱状结构晶粒。随着Na-Al元素掺杂浓度的改变,所获薄膜的最高平均光学透过率达到95%。由于元素间固溶比的不同,适当的浓度可以提高Na-Al元素的掺杂效率和薄膜内部的载流子浓度,降低薄膜电阻率,NAZO薄膜最低电阻率为4.7×10-2Ω·cm。     

衬底温度对磁控溅射制备外延ZnO薄膜结构特性的影响

在不同的衬底温度下,采用磁控溅射方法在蓝宝石(0001)衬底上制备了外延生长的ZnO薄膜.采用原子力显微镜(AFM)、X射线衍射仪(XRD)、可见-紫外分光光度计系统研究了衬底温度对ZnO薄膜微观结构和光学特性的影响.AFM结果表明在不同村底温度制备的ZnO薄膜具有较为均匀的ZnO晶粒,且晶粒的尺寸随衬底温度的增加逐渐增大.XRD结果显示不同温度生长的ZnO薄膜均为外延生长,400℃生长的薄膜具有最好的结晶质量;光学透射谱显示在370nm附近均出现一个较陡的吸收边,表明制备的ZnO薄膜具有较高的质量,其光学能带隙随着衬底温度的增加而减小.     

溅射时间对硼掺杂ZnO薄膜性能的影响

采用脉冲磁控溅射系统在玻璃衬底上制备了硼掺杂氧化锌(ZnO∶B)薄膜,利用X射线衍射仪、场发射扫描电子显微镜、紫外-可见光-近红外分光光度计和四探针测试仪研究了溅射时间与薄膜的结构、光学和电学特性的关系。结果表明:ZnO∶B是多晶薄膜,具有六方钎锌矿结构且呈c轴择优取向,其透明导电性能优良,在可见光谱范围的平均透光率超过80%,薄膜电阻率随溅射时间延长而降低至3.0×10-3Ω·cm。