退火对立方相 MgxZn1-xO薄膜的结构和光学性质影响

在蓝宝石（0001）衬底上低温生长立方相MgxZn1-xO（x〉0．5）晶体薄膜，用X射线衍射（XRD）和透射光谱分析高温退火对薄膜的结构和光学性质的影响．结果表明;对Mg0．53Zn0．47O薄膜，在900℃的退火温度下，（0002）衍射峰以及透射光谱上双吸收边的出现均表明有六方结构从其立方结构中分离出来；但对于Mg含量高于55％的样品，即使经历了1000℃的高温退火，也不会有任何相分裂现象出现．而电学测试结果表明，高温下热稳定性良好的立方相Mg0．55Zn0．45O晶体薄膜还能用于金属-绝缘体-半导体的绝缘层，并且漏电流小．由此可以判断，x≥0．55的超饱和MgZn1-xO薄膜具有稳定的立方相晶体结构和优良的光学、电学性质，因而是制作高质量的光电子器件和量子阱激光器的理想材料．     

Si(111)衬底上生长的立方MgxZn1-x晶体薄膜

在国际上第一次采用电子束反应蒸发法在Si(111)衬底上生长了MgxZn1-xO晶体薄膜。能量色散X射线(EDX)特征能谱及X射线衍射(XRD)分析表明薄膜呈立方结构，薄膜的晶面取向依赖于生长温度，在200℃温度下生长得到高度(200)取向的立方MgxZn1-xO薄膜，温度过高时得到多晶薄膜。对高度(200)取向的立方MgxZn1-xO薄膜的光荧光激发谱(PLE)分析表明其光学带隙为4．20eV，相对于MgO的带隙红移量为3．50eV。XRD分析还表明立方MgxZn1-xO薄膜与MgO衬底之间的晶格失配仅为0．16％。这使得高质量立方MgxZn1-xO多量子阱材料的制备成为可能。     

PZT/ZnO薄膜制备及其结构特性研究

利用固相反应制备的ZnO-Li_(2.2%)陶瓷靶和RF射频磁控溅射技术在Si(100)基片上制备了高度c轴择优取向的ZnO薄膜,XRD和电性能分析表明掺杂Li离子改善了ZnO靶材的结构和性能,同时研究了不同RF溅射温度对ZnO薄膜结构与取向的影响;然后采用sol-gel前驱单体薄膜制备方法,以ZnO为过渡层淀积PZT薄膜,探讨高度c轴(002)择优取向ZnO薄膜对PZT薄膜结构与性能的影响,实验发现在PZT/ZnO异质结构中,致密、均匀和高度c轴择优取向的ZnO可作为晶核,促进PZT钙钛矿结构转化、晶粒(110)择优取向生长,相应降低PZT薄膜的退火温度.     

沉积在Pt电极上的铁电PZP薄膜特性

研究了射频磁控溅射沉积在Ｐｔ电极上的Ｐｂ（Ｚｒ０．５３Ｔｉ０．４７）Ｏ２薄膜特性。经过不同温度退火处理后得到了钙钛矿结构的ＰＺＴ薄膜。在对其结构的形成和变化进行研究的基础上，探讨了薄膜ＰＺＴ相的形成机理。其电性能的测试表明，这种铁电ＰＴ（５３／４７）薄膜具有较好的铁民性能和疲劳特性。在６００℃下ＰＺＴ薄膜的剩余极化强度Ｐｒ为２４．８μＣ／ｃｍ＾２，矫顽场强度Ｅｃ为７０ｋＶ／ｃｍ。２１０ｋＶ／ｃｍ的     

磁控溅射制备(Pb1-xSrx)TiO3系铁电薄膜的实验研究

钛酸锶铅((Pb1-xSrx)TiO3,PST)固溶体材料是一种性能优良的钙钛矿型铁电材料,其形成铁电相的温度较低,且易于和半导体工艺结合,应用潜力较大.本文采用磁控溅射法制备了PST薄膜,并初步研究了其介电和铁电特性.结果表明,磁控溅射得到的PST薄膜必须进行一定的热处理,才能使之转变为具有铁电性的钙钛矿结构的铁电薄膜.其介电特性与测试频率有关,试样的饱和极化强度可达19μC/cm2,剩余极化强度可达6.6μC/cm2,矫顽场强达16kV/cm,热释电系数达10-4C/m2*K量级,表明所制备的PST薄膜具有良好的铁电性.     

磁控溅射SiC薄膜及其光电特性研究

用射频磁控溅射法制备了SiC薄膜,并对其进行了退火处理.用AFM观察了薄膜的表面形貌,测量了薄膜的厚度与透射光谱.用J.C.Manifacier提出并由R.Swanepoel加以修正和完善的包络线法对薄膜透射光谱进行了分析计算,并结合Tuac公式确定了薄膜的光学带隙.结果表明:在不同射频功率下制备的薄膜均有较强的蓝紫光吸收特性,在低功率下可制备出表面平整,吸收系数小,光学带隙大的薄膜;退火处理后薄膜的吸收系数减小,光学带隙增大,晶粒向圆形转化且尺寸变大.     

沉积在Pt电极上的铁电PZT薄膜特性

研究了射频磁控溅射沉积在Pt电极上的Pb（Zr0．53Ti0．47）O3薄膜特性。经过不同温度退火处理后得到了钙钛矿结构的PZT薄膜。在对其结构的形成和变化进行研究的基础上，探讨了薄膜PZT相的形成机理。其电性能的测试表明，这种铁电PZT（53／47）薄膜具有较好的铁电性能和疲劳特性。在600℃下PZT薄膜的剩余极化强度Pr为24．8μC／cm2，矫顽场强度Ec为70kV／cm。210kV／cm的电场下，疲劳循环直到4×108次时，最大极化强度仍有20．6μC／cm2，降低了约34％，其剩余极化强度保持为10μC／cm2左右。     

溅射法生长 MgxZn1- xO薄膜的结构和光学特性

用射频磁控溅射法在不同衬底上制备出了MgxZn1-xO薄膜。X射线衍射(XRD)和原子力显微镜(AFM)研究结果表明,薄膜为六角纤锌矿结构,具有(002)方向择优取向;随氧分压增加,(002)衍射峰的角度变大,表征薄膜表面粗糙程度的方均根粗糙度减小。室温光致发光谱中有多个紫外及可见光致发光峰,其中344nm发光峰应来源于近带边发射。室温透射谱表明薄膜在可见光区具有极高的透过率,薄膜的吸收边位于340nm附近,进而估算出Mg、Zn1-xO薄膜的带隙宽度为3．59eV,与光致发光结果一致。     

Ag-ZnS纳米复合薄膜的微结构和电学特性研究

通过控制射频磁控溅射时间(5,10和15min)和Ag组分制备了三种厚度、四种Ag体积百分比(5%,10%,15%和20%)的Ag-ZnS复合薄膜。微结构研究表明:较低Ag组分(5%,10%和15%)的薄膜表现为β相ZnS体心立方晶体的(220)择优取向结构,未出现Ag的衍射特征峰;Ag体积分数为20%的复合薄膜同时出现了Ag(111)和ZnS(220)的衍射峰,但峰强度明显降低。分析认为:较低Ag组分薄膜中的Ag成分有助于ZnS结晶或晶体长大,但较高Ag组分薄膜中的Ag对ZnS的结晶起到抑制作用。电学特性研究表明:较低Ag组分复合薄膜导电机制为介质状态;而20%Ag的复合薄膜导电机制为过渡状态,以Ag金属颗粒联并而成的网络结构中的渗透电导为主。     

氧化铟薄膜制备及其特性研究

采用射频磁控溅射法在玻璃衬底上制备氧化铟薄膜,通过测试原子力显微镜、X射线衍射、X射线光电子谱、紫外可见分光光度计以及霍尔效应,研究了氧化铟薄膜的结构和光、电特性.实验发现,氧化铟薄膜表面粗糙度随着生长温度的升高而增大.X射线衍射结果表明薄膜为立方结构的多晶体,并且随着生长温度的升高,可以看到氧化铟薄膜的晶粒变大以及半高宽减小,这也说明结晶质量的改善.在可见光范围的透射率超过90%.同时,在氩气氛围下制备的薄膜迁移率最大,其电阻率、霍尔迁移率和电子浓度分别达到了0.31Ω.cm、9.69 cm2/(V.s)和1×1018cm-3.退火处理可以改善氩氧氛围下制备的薄膜的电学性能.     

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.     

Pb1-xSrxSe薄膜材料的微结构和光学特性

采用分子束外延的方法在BaF2衬底（111）上制备出了高质量的Pb1-xSrxSe（0≤X≤0．050）薄膜．X射线衍射结果表明，Pb1-xSrxSe薄膜为立方相NaCl型晶体结构，没有观察到SrSe相分离现象，薄膜的取向为平行于衬底（111）晶面．薄膜晶格常数随Sr含量的增加逐渐增大，Sr含量由Vegard公式得到．再用理论模拟Pb1-xSrxSe薄膜透射光谱的方法得到了相应的带隙．最后通过介电函数模型拟合得到了PbSe和Pb1-xSrxSe薄膜在光子能量位于基本带隙附近的折射率n和吸收系数a．     

层状Li0.7CoxMn1-xO2正极材料的合成与电性能研究

通过离子交换法在空气气氛中合成了具有O2型结构特征的掺Co3+型层状正极材料Li0.7CoxMn1-xO2, 用XRD、SEM、粒度分析和电性能测试等手段研究了煅烧温度和掺钴量对前驱体碱锰青铜及目标正极材料性能的影响.在900℃煅烧16h合成的前驱体Na0.7Co0.2Mn0.8O2具有P2型层状碱锰青铜结构特征, XRD特征峰尖锐.样品Li0.7Co0.2Mn0.8O2 在2.25～4.20V首次放电容量为162mAh·g-1, 循环40次后, 容量保持率在90%以上; 充放电曲线光滑, 仅存在2.70～2.90V唯一充放电平台, 在循环过程中未发生可逆相变.     

水热合成Zn1-xCrxO稀磁半导体晶体

采用水热法, 以3mol/L NaOH作为矿化剂, 在260℃下, 保温28h进行Cr合金化(x=0.10, 0.15, 0.20, 0.25), 合成Zn_1-xCr_xO稀磁半导体晶体. 研究了Cr合金化对水热合成Zn_1-xCr_xO稀磁半导体粉体结构和性能的影响. XRD测试表明, Cr元素进入到ZnO的晶格内, 实现了Cr的合金化, 晶粒尺寸分别为46.5、46.1、50.6和48.9nm. 从FE-SEM可以观察到, x>0.2时, 晶体的形貌从短柱状转变为长柱状. 通过UV/Vis测试可以观察到Cr离子的吸收, ZnO的禁带宽度依次降低为3.17、3.18、3.19和3.23eV. VSM测试表明, 所制备的Zn_1-xCr_xO纳米晶体在室温下均表现出弱顺磁性.     

Mg掺杂对ZnO纳米纤维发光性能的影响

采用静电纺丝法在Si基底上制备了不同Mg掺杂浓度的ZnO纳米纤维膜,利用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、光致发光(PL)等手段对不同Mg掺杂浓度ZnO纳米纤维膜的表面形貌、晶体结构、化学成分、发光性能进行研究。SEM结果表明MgxZn1-xO纳米纤维的直径在50~300nm。XRD结果表明在Mg掺杂浓度低于15%(x=0.15)时,晶体呈现ZnO六角纤锌矿结构,当掺杂浓度达到20%(x=0.2)时,晶体出现MgO的分相。XPS结果表明Mg已成功掺入到ZnO纳米纤维中。PL谱表明MgxZn1-xO纤维膜具有较强的紫外发射,而可见发射几乎观察不到,随着Mg掺杂浓度的增加,紫外发光峰明显蓝移且发光强度增加。     

球形LiNi0.5-xCo2xMn0.5-xO2的合成及其电化学性能

以化学共沉淀法制备的球形Ni0.5-xCo2cMn0.5-xCO3（x=0.075,0.1,1/6）为前驱体合成了球形锂离子电池正极材料LiNi0.5-xCo2xMn0.5-xO2（x=0.075,0.1,1/6）,研究了钴含量对LiNi0.5-xCo2xMn0.5-xO2的物理性能和电化学性能的影响.SEM研究表明,球形LiNi0.5-xCo2xMn0.5-xO2由许多一次颗粒构成,随着钴含量的增加,产物中一次颗粒增大.XRD分析表明,LiNi0.5-xCo2xMn0.5-xO2均为具有层状结构的纯相物质.电化学性能测试结果显示,LiNi0.5-xCo2xMn0.5-xO2随着钴含量的增加,材料的充放电容量提高,且循环性能变好：0.2C倍率下、2.7～4.3V的电压范围内,LiNi0.425CO0.15Mn0.425O2的放电比容量为145mAh·g^-1、LiNi0.4CO0.2Mn（0.4）O2为150mAh·g^-1、LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2为158mAh·g^-1,循环50周期后LiNi0.425CO0.15Mn0.425O2和LiNi0.4Co0.2Mn0.4O2的容量衰减率在3%以内,LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2容量无衰减.交流阻抗测试结果表明,随着钴含量的增加,材料阻抗值减小.     

柔性衬底 PET上低温沉积 ZnxCd1-xO透明导电薄膜

利用直流反应磁控溅射在柔性衬底(聚乙烯对苯二酸脂,PET)上低温沉积了对可见光透明的低电阻率的ZnxCd1-xO薄膜,并研究了Zn含量x对ZnxCd1-xO薄膜的结晶性能、电学性能及光学性能的影响.XRD分析结果表明,当x<0.65时,薄膜为CdO结构,但x>0.65时,薄膜为高度取向的ZnO结构.Hall效应测试显示,当x≤0.5时,薄膜的载流子浓度很高,电阻率为10-3Ω·cm的数量级;迁移率随x增加先增大.在x=0.5处达到极大值,然后随x的增加而降低.紫外可见透射谱表明,掺zn后的ZnxCd1-xO薄膜在整个可见光波段内的透过率远远高于纯CdO薄膜的透过率.综合分析结果表明,x=0.5是低温制备的低阻、高透光性能薄膜的最佳Zn含量.     

热蒸发法制备Zn1-xCdxO纳米管及其生长机制研究

采用热蒸发纯Zn粉和Cd粉, 在湿反应气氛中氧化制备得到掺Cd的ZnO纳米管, 其Cd含量为3.3at%. 场发射扫描电镜(FESEM)及高分辨透射电镜(HRTEM)分析表明, 大部分纳米管外径约80~150nm, 长度达数微米, 壁厚约20nm. 通过与相同条件下制备的ZnO纳米结构的室温光致发光谱(PL) 进行对比发现, 由于Cd的掺入, Zn_1-xCd_xO纳米管的紫外近带边峰(UV NBE)从3.26eV红移到3.20eV附近.分析认为,Zn_1-xCd_xO纳米管遵循气液固(VLS)生长机制, 并在此基础上提出Zn_1-xCd_xO纳米管生长过程, 同时指出Kirkendall效应可能对纳米管的形成起到了重要作用.