Sb掺杂ZnO薄膜电学、光学性能研究

采用氧等离子体辅助脉冲激光沉积（PLD）法,在n-Si（001）衬底上制备出性能良好的Sb掺杂p型ZnO薄膜,其电阻率为44.18Ω.cm,空穴浓度为3.78×1016cm-3,霍尔迁移率为3.74 cm2V-1s-1,ZnO薄膜在室温下放置9个月,其p型性能基本保持不变。Ⅰ-V曲线显示良好的整流特性,进一步证明了Sb掺杂ZnO薄膜的p型导电性。进行低温光致发光（PL）谱测试,确认Sb掺杂p型ZnO薄膜存在2种受主态,其受主能级分别为161和336 meV,分析认为336 meV深受主为Zn空位;161 meV浅受主为由于Sb掺杂产生的SbZn-2VZn缺陷复合体。     

高压高温制备Sb掺杂的P型ZnO及电致发光

以ZnO和Sb_2O_3为前驱物,在5GPa、1100~1450℃条件下,制备出电学性能稳定的掺Sb的p型ZnO(记作ZnO:Sb)。其中1450℃掺杂4.6%Sb时合成了性能最好的P型ZnO:Sb,电阻率为1.6×10~(-2)Ωcm,载流子浓度为3.3×10~(20)cm~(-3),迁移率为12.1cm/V s。p型导电是由位于Zn位的Sb和两个Zn空位组成的复合受主引起的。测定了受主能级为113meV,讨论了压力对p型ZnO的形成和电性能的影响。此外,以高质量ZnO纳米线作为LED的发射层,通过将p型ZnO:Sb中的空穴注入ZnO纳米线中实现了激光发射。当注入电流达到20mA时,电致发光(EL)的功率可达到10mW。     

水热法制备Fe掺杂Ag/ZnO复合纳米材料及其光催化性能研究

以Zn(CH3COO)2·2H2O、AgNO3、Fe(NO3)3·9H2O为原料,NaOH为沉淀剂,H2O为溶剂,C2H5OH为还原剂,柠檬酸为表面活性剂,采用水热法制备出Fe掺杂Ag/ZnO复合纳米材料。采用XRD、SEM、TEM、SAED等测试手段对制备产物的物相结构、微观形貌等进行表征,以甲基橙为目标降解物研究了制备产物的光催化性能。结果表明,Ag以单质的形式存在于ZnO表面,Fe掺杂到ZnO晶格中。Fe掺杂Ag/ZnO复合纳米材料在模拟日光下具有较高的光催化性能,在800W氙灯照射下降解甲基橙150min,甲基橙的降解率可达到99.4%,较Ag/ZnO提高了7.8%,较ZnO提高了38.2%。     

水热法制备ZnO∶Sb粉体结构及光学性质

采用水热法在石英衬底上以ZnCl2和SbCl3水溶液为源溶液,在较低温度下制备了Sb掺杂的ZnO粉体。采用X射线衍射(XRD)和EDS能谱仪对所生长ZnO粉体的晶体结构和元素成分进行了表征,考察了Sb掺杂对ZnO微观结构和发光性能的影响。结果表明:Sb掺杂的ZnO粉体呈六方纤锌矿结构。室温光致发光(PL)谱检测显示,Sb掺杂ZnO粉体具有很强的近带边紫外发光峰,而与深能级相关的缺陷发光峰则很弱。     

Ga掺杂改性ZnO(001)面对CO气敏机理的第一性原理计算

针对目前在理论上还未能解释清楚的ZnO的气敏机理问题,基于第一性原理结合Castep软件包研究了本征ZnO和Ga掺杂改性ZnO(001)面吸附CO分子后的电子结构和能带结构.研究结果表明:掺杂Ga后ZnO的(001)面的总电子态密度分布与掺杂前类似,带隙中未出现其他的电子态,但掺杂后ZnO表面CO吸附前后的电子态密度发生了显著的变化,价带和导带之间的间隙变小,费米能级进入导带.在此基础上,对Ga掺杂改性ZnO(001)面对CO的气敏机理进行了理论解释.     

应力对Co掺杂ZnO光学性质的影响

利用基于密度泛函理论框架下的第一性原理平面波超软赝势方法,对Co离子掺杂的纤锌矿型ZnO做第一性原理计算.计算了压力条件下ZnO体系的光学特性,分析了压力对ZnO光学性质的影响.从理论上给出了掺杂ZnO材料电子结构与光学性质的关系,并结合实验结果定性分析了掺杂后光学性质的变化.     

N-Ag/ZnO纳米复合材料的合成及模拟日光下的光催化性能

以NH3为N源,通过气氛渗氮法对采用配合物沉淀法制备出的Ag/ZnO纳米材料进行N掺杂,制备出N-Ag/ZnO纳米复合材料。应用X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、扫描电子显微镜(SEM)、紫外-可见吸收光谱(UV-Vis)等测试手段对制备产物的物相结构、微观形貌及吸光性能进行了表征。以甲基橙(MO)为目标污染物,研究了制备产物在模拟日光照射下的光催化性能。结果表明:Ag粒子附着于棒状ZnO表面,N进入ZnO晶格;N掺杂能够显著提高Ag/ZnO纳米复合材料的光催化性能及其稳定性,以N-Ag/ZnO为光催化剂,在模拟日光下照射降解MO 100min,MO的降解率达到100%,较Ag/ZnO提高25%,且放置30d后光催化性能基本保持不变。     

镧系掺杂ZnO的电子结构和光学性质

通过第一性原理计算研究了镧系元素掺杂ZnO的电子结构和光学性质.结果表明:单层ZnO中掺杂形成能低于体ZnO的形成能.较Zn原子而言,具有更大原子半径的镧系原子的引入使得掺杂后的ZnO的晶格常数变大.镧系元素的4f电子与O的2s和Zn的3p、4s轨道电子的杂化使非磁性的ZnO在掺入单个镧系原子后呈现出一定的铁磁性.镧系...     

P掺杂ZnO的第一性原理研究

用第一性原理的赝势方法计算了纯ZnO和P掺杂ZnO的原子和电子结构,计算结构表明,ZnO为直接带隙半导体;P掺杂后晶胞膨胀,晶格常数变大;单独的P掺杂不利于p型ZnO的获得。     

ZnO/ZnSe核/壳纳米线结构的制备

ZnO和ZnSe都是重要的宽带隙Ⅱ-Ⅵ族半导体材料.一维ZnO和ZnSe纳米材料是目前半导体一维纳米材料研究领域的热点,又由于二者之间的能带差,如果构成异质结构将会使材料的电子传输特性发生改变,因而可以应用于光电等领域.本文用气相传输法制备了ZnO纳米线,然后用异丙基硒对样品进行处理,并对样品进行了SEM、TEM和HFTEM的表征,结果表明我们已经成功制备出了ZnO/ZnSe核/壳纳米线异质结构.     

ZnO晶格常数优化和电子结构的第一性原理研究

采用基于密度泛函理论(DFT)框架下局域密度近似平面波超软赝势法,计算了纤锌矿ZnO的晶格常数、弹性模量、能带结构和态密度。理论预测ZnO是一种直接禁带半导体材料,导带底和价带顶都位于布里渊区中心G点处。计算结果与其他文献结果吻合较好,为ZnO光电材料的设计与应用提供了理论依据。     

工业级碱式碳酸锌合成纳米ZnO及其在涂料中抗菌性能

以工业级碱式碳酸锌为原料采用沉淀法制备了ZnO粉体,研究了ZnO粉体在涂料中的抗菌性能,并运用XRD、TEM、Raman等手段对其进行表征。结果表明,本实验制得的ZnO粉体为纳米级,其平均粒径为10nm左右,该材料的粒度分布较均匀且纯度较高。ZnO粉体在涂料中有较好抗菌性能,其含量对抗菌效果有一定的影响,其中以涂料中含3wt.%的ZnO既经济抗菌效果又好。     

ZnO薄膜的制备及发光研究进展

ZnO作为一种新型的宽禁带半导体材料,具有优良的光电性能,在光电器件、压电器件、表面声波器件等领域具有广泛的应用前景。介绍了ZnO薄膜的制备方法及影响薄膜光致发光效果的不同因素。     

F-掺杂对ZnO荧光粉的光致发光强化

将ZnS与一定量的氟化物（KF,NH4F）一起煅烧合成出发光性能优良的、具有六方纤锌矿结构的ZnO绿色荧光粉。证明了氟化物的助熔和掺杂双重功能,提出了在较低温度（700℃）下用掺3％KF合成高效绿色荧光粉的基本方法。不同阳离子对ZnO的荧光增强作用与煅烧温度相关。K＋对提高带一带吸收效果明显,所以在较低温度下的作用更好,而NH4＋对价带一禁带中局域缺陷中心的跃迁贡献较大,在较高温度下仍有很好的增强作用。     

CdO - ZnO复合薄膜的光电学特性研究

采用磁控溅射技术制备了不同原子百分比的CdO - ZnO复合薄膜,并利用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、四探针电阻测试仪研究了薄膜的结构和光电学特性.研究表明:适量增加CdO掺杂量可提高薄膜在近红外区域的透射率; CdO - ZnO复合薄膜的光学带隙和电阻率随CdO含量的增加而减小,且当CdO和ZnO的原子百分比为4:1时薄膜的带隙和电阻率分别为2.09 eV和10.79×10^-3 Ω·cm.该研究结果可为制备高导电性和高透过率的薄膜提供参考.     

Optical characterization of ZnO thin films deposited by RF magnetron sputtering method

This study investigated the process parameter effects on the structural and optical properties of ZnO thin film using radio frequency (RF) magnetron sputtering on amorphous glass substrates. The process parameters included RF power and working pressure. Results show that RF power was increased to promote the crystalline quality and decrease ZnO thin film defects. However, when the working pressure was increased to 3 Pa the ZnO thin film crystalline quality became worse. At a 200 W RF power and 1 Pa working pressure, the ZnO thin film with an optical band gap energy of 3.225 eV was obtained. Supported by the National Natural Science Foundation of China (Grant Nos. 50772006, 10432050)     

非晶态ZnO薄膜的微结构及光学性质

采用溶胶-凝胶法在玻璃衬底上制备了非晶态ZnO薄膜。用X射线衍射仪(XRD)、扫描探针显微镜(SPM)研究了非晶态ZnO薄膜的晶相和微观形貌,用紫外-可见光光度计和荧光光度计研究了非晶态ZnO薄膜的光学特性。测试结果表明,XRD谱没有任何衍射峰,表明所制备的ZnO薄膜确实是非晶态;非晶态ZnO薄膜的表面平整、光滑,表面粗糙度均值为1.5 nm;在可见光区有很高的透过率,最高值为90%;光学带隙为3.39 eV;其PL谱显示在紫外区384 nm处有较强的紫外发射。     

Effect of Na concentrations on microstructure and optical properties of ZnO films

Na-doped ZnO thin films were deposited on the glass substrates using sol-gel method. The effect of Na concentrations on the structural and optical properties of ZnO films was studied. As Na concentration increases from 0.0 at% to 16.0 at%, preferential c-axis orientation becomes more and more obvious, and the intensity of the diffraction peaks from (103) increases. The optical band gap Eg value increases from 3.261 to 3.286 eV first and then decreases as Na concentration increases from 0.0 to 2.0 at% and th...     

Al掺杂对ZnO薄膜结构和光学性能的影响

研究了Al掺杂对采用直流磁控溅射方法制备的ZnO薄膜结构及光学性能的影响。X射线衍射结果揭示薄膜具有良好的C轴择优取向生长特性,同时,衬底温度对它们的透射谱和荧光谱有着明显影响,所有薄膜都有大于86%的可见光透过率和陡峭的本征吸收边,但ZAO薄膜的光学透过率略低。Al掺杂导致了更宽的光学带隙,光致发光光谱显示ZnO具有较强的近带本征吸收峰和深能级发射峰,但Al掺杂使得深能级发射峰降低。随着衬底温度的升高,近带边吸收峰蓝移,与光学带隙Eg变化趋势一致。