Al掺杂对ZnO薄膜形貌和光学性能的影响

采用溶胶-凝胶旋涂法在FTO玻璃衬底上制备得到了不同Al掺杂浓度的ZnO薄膜(AZO)。利用XRD、FESEM、UV-vis和PL等测试手段对样品结构、形貌和光学性能进行了表征。结果表明,合成的AZO薄膜均为六方纤锌矿结构且峰强随掺杂浓度的升高而减弱;同时,颗粒形貌由不规则向规则球形转变且尺寸逐渐减小;PL谱中的近紫外发射峰和晶格缺陷峰值随掺杂浓度的升高先增大后降低;由UV-vis吸收光谱可知,AZO薄膜在设定波长内的光吸收处于波动状态,且当Al掺杂浓度为3%时,光吸收强度最高,禁带宽度减小到3.12eV。     

Al掺杂ZnO纳米棒的性能研究及其在太阳能电池中的应用

通过水热法制备了不同质量分数(0%,0.5%,1.0%和1.5%)的Al 3+掺杂ZnO纳米棒,扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、紫外-可见(UV-vis)吸收光谱等测试结果表明,通过这种方法得到了较为规整的ZnO纳米阵列,结晶良好、具有明显的c轴生长取向;掺杂浓度的增加对产物的形貌和晶体结构产生了明显的影响。通过瞬态光谱和面电阻测试发现,Al 3+掺杂提高了ZnO传导电子的能力。将Al 3+掺杂的ZnO纳米棒同时作为电极与电子传输层,应用于有机太阳能电池器件中,在低浓度(0.5at.%)掺杂时得到最佳的器件性能,相比于未掺杂的ZnO纳米棒,短路电流提高了30%,光电转化效率提高了50%。     

籽晶层热处理温度对ZnO纳米棒阵列性能的影响

以不同热处理温度下制备的ZnO籽晶层为基底,采用水热法生长ZnO纳米棒阵列,对制备得到的ZnO纳米棒阵列的相结构和微观形貌以及发光特性进行了表征,分析了籽晶层热处理温度对ZnO纳米棒阵列性能的影响机理,发现在籽晶层热处理温度为450℃时,生长得到的ZnO纳米棒阵列空间取向最优,发光性能最好。     

一维ZnO纳米/微米棒的制备及光学性能研究

采用溶胶-凝胶法,以六水硝酸锌和乙二醇单甲醚为主要原料,在SiO2玻璃衬底上旋涂一层致密的ZnO籽晶,用水热法,通过对ZnO籽晶层面朝下和朝上分别制备了ZnO纳米棒和微米棒。研究了不同生长液浓度对ZnO纳米/微米棒的形貌和光学性能的影响。结果表明,ZnO纳米棒直径约在Φ(60~90)nm之间,长度约为1 600nm,微米棒直径约Φ(1~4)μm,长度约8~14μm;随着生长液浓度的增加,ZnO纳米棒越致密,而ZnO微米梭生长成ZnO微米棒;ZnO纳米/微米棒的光致发光(PL)光谱强度随着生长液浓度的增加逐渐增强     

Y^（3＋）掺杂ZnO薄膜的结构及性能研究

采用溶胶-凝胶法在玻璃衬底上成功制备出Y3＋掺杂的透明ZnO薄膜。通过X射线衍射仪（XRD）、扫描电镜（SEM）和紫外分光光度计分析了掺杂Y3＋对ZnO薄膜结构和性能的影响。结果表明：Y3＋成功掺入氧化锌的晶格内;随着掺杂浓度的提高,薄膜的透光率并未表现出一定的规律性;随着退火温度升高,薄膜的透光率明显得到提高;在530℃退火时,薄膜的表面形貌形成网状结构且透光率达到70%左右。     

溶胶-凝胶旋涂法制备In掺杂ZnO薄膜结构和光学性能的研究

采用溶胶-凝胶(sol-gel)旋涂法在常规玻璃衬底 上生长了In掺杂浓度分别为1at%、2at%、3at%、4at%、5at%的ZnO薄膜。借助X射线衍射仪(X RD)、扫描电子显微镜(SEM)、紫外- 可见分光光度计(UV-Vis)对样品的晶粒生长、结构以及光学性能进行表征。结果如下:所 制 备的薄膜均沿(002)方向择优生长,且随着In³⁺掺杂浓度增加 ,衍射峰的峰型及半高宽均呈 先降低后升高的趋势;In³⁺掺入后,ZnO薄膜晶粒由原来的六边形状发展成类似蠕虫 状,同 时粒径变小且大小不一;与本征样品相比,掺杂后的ZnO光透过率提高了10%,且吸收边向短 波长方向偏移,同时随着In³⁺的掺入,薄膜的光学带隙值从3.49 eV增加到3.80 eV。当In³⁺掺 杂浓度为4at%时,薄膜(002)峰的峰形最为尖锐、峰值最大,晶粒较为均匀、 晶格间距更小,光透过率最高,光学带隙值相对较大为3.77 eV。     

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。     

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％.     

金属离子掺杂纳米TiO2薄膜光阳极的性能研究

采用溶胶-凝胶法在玻璃衬底上制备TiO2多孔薄膜,掺杂不同功函数的金属离子制备M-TiO2纳米薄膜电极,XRD、AFM,UV-Vis检测M-TiO2结构、形貌和性能.结果表明:掺杂摩尔分数2%的金属离子没有改变TiO2的晶格结构,但其吸收峰在可见光区都发生明显的红移,禁带宽度降低,掺杂后的M-TiO2电极比没有掺杂的T...     

Al掺杂对ZnO纳米结构阵列的影响

采用脉冲电磁场辅助水热合成法制备了高比表面积、高能面暴露的ZnO纳米片阵列,通过场发射扫描电镜(FESEM)、X线衍射(XRD)及X线光电子能谱(XPS)等手段测试纳米结构阵列的性能。结果表明,经过Al掺杂后的ZnO纳米结构由棒状转变为六边形的片状结构,当Al的摩尔分数为1%时,纳米片彼此交错,组织均匀,垂直于衬底,与传统纳米棒相比,纳米片具有更大的比表面积及更多暴露的高能晶面,并对纳米棒向纳米片的转变机理进行了详细的分析和探讨。     

籽晶层退火温度对ZnO纳米棒形貌及发光特性的影响

以不同退火温度处理后的ZnO籽晶层为基底,采用水热法生长了ZnO纳米棒阵列。对制备得到的ZnO纳米棒阵列的形貌、结构以及发光特性进行了表征,分析了籽晶层的退火温度对ZnO纳米棒阵列的形貌及发光性质的影响,发现通过调节籽晶层的退火温度,可以控制ZnO纳米棒的大小及密度,并发现在经400℃退火后的籽晶层上生长的ZnO纳米棒阵列形貌最佳,发光性能最优。     

NH3掺杂ZnO薄膜的生长及特性

采用金属有机物化学气相沉积(MOCVD)方法,以NH3作为N元素的掺杂源,在蓝宝石衬底上生长了掺N的ZnO薄膜.利用X射线衍射、X射线光电子能谱、原子力显微镜、霍尔测量及先致荧光光谱等测试技术分析了薄膜的结晶性质、表面形貌、光电性质及掺杂元素N的价键特性.结果表明,NH3 的掺杂会影响ZnO薄膜的结晶特性,薄膜虽然仍是(002) 面择优取向生长,但同时也出现了ZnO的(100)及(101)面生长.在薄膜生长时N元素掺入到ZnO薄膜当中,并形成N-Zn、N-H、N-C键.C、H杂质的存在,使掺N ZnO薄膜表现为高阻,同时也影响了薄膜的光致发光特性.     

Li、Mg掺杂ZnO薄膜PL特性研究

采用溶胶-凝胶法在玻璃基片上制备了Li、Mg掺杂的ZnO薄膜,研究了薄膜的光致发光(PL)性能。结果表明,由氧缺位引起的深能级发光峰(450~470 nm)的强度随Li和Mg掺杂量的增加而下降。Mg的添加会使薄膜的带边发射(NBE)增强,而Li的掺杂抑制了NBE峰,同时引发403 nm的Li杂质能级峰,该能级位于价带顶0.29 eV处。     

Structural and Electrical Properties of Atomic Layer Deposited Al‐Doped ZnO Films

Structural and electrical properties of Al‐doped ZnO (AZO) films deposited by atomic layer deposition (ALD) are investigated to study the extrinsic doping mechanism of a transparent conducting oxide. ALD‐AZO films exhibit a unique layer‐by‐layer structure consisting of a ZnO matrix and Al₂O₃ dopant layers, as determined by transmission electron microscopy analysis. In these layered AZO films, a single Al₂O₃ dopant layer deposited during one ALD cycle could provide ≈4.5 × 10¹³ cm^?2 free electrons to the ZnO. The effective field model for doping is suggested to explain the decrease in the carrier concentration of ALD‐AZO films when the interval between the Al₂O₃ layers is reduced to less than ≈2.6 nm (>3.4 at% Al). By correlating the electrical and structural properties, an extrinsic doping mechanism of ALD‐AZO films is proposed in which the incorporated Al atoms take oxygen from the ZnO matrix and form doubly charged donors, such as oxygen vacancies or zinc interstitials.     

Sol-Gel法制备ZnO:Cd薄膜及结构特性研究

采用Sol-Gel法,结合旋转涂覆技术在Si(100)衬底上制备了ZnO∶Cd薄膜,并对其在600~800℃热处理。X-射线衍射仪(XRD)结果表明,ZnO∶Cd薄膜具有与ZnO同样的六角纤锌矿结构,且随着热处理温度的升高,(002)衍射峰的强度逐渐增强。峰半高宽(FWHM,ZnO(002))不断减小,并沿c轴择优取向生长;Cd掺杂后,未出现CdO或其他镉化物等杂质相,但在(002)峰-峰顶出现了分叉(多峰)现象。随着退火温度的升高,多峰消失,但这方面的报道甚少。扫描式电子显微镜(SEM)显示ZnO∶Cd晶粒粒径分布情况及表面形貌特征。以石英为基片的透射光谱实验计算表明,ZnO∶Cd薄膜的禁带宽度平均为3.10 eV;800℃,x(Cd)=8%样品的禁带宽度为2.80 eV,比纯ZnO晶体禁带宽度(3.30 eV)明显减小,这说明适度掺镉可降低薄膜的光学禁带宽度。     

ZnO纳米棒薄膜光学性能的系统研究

采用简化的种子层制备工艺在ITO基底上制备了ZnO种子层,并使用化学溶液沉积法制备了高度取向的ZnO纳米棒阵列。采用XRD和SEM对ZnO纳米棒的结构和形貌进行表征,并对样品的光学性能进行了测试。测试结果表明,所制备的ZnO纳米棒为c轴择优取向的六角纤锌矿结构,直径为66~122nm可控,且排列紧密,形貌规整。光学性能测试结果表明,吸收光谱在375nm附近表现出强烈的紫外吸收边是由于禁带边吸收引起的;反射光谱具有一定的周期振荡性,可用于薄膜厚度的估算;光致发光谱在378nm附近有很强的紫外发射峰;增大生长液浓度和高温退火可降低缺陷发光,改善结晶质量。     

Sol-Gel法制备Bi4Ti3O12薄膜及其性能研究

采用溶胶-凝胶(Sol-Gel)法在Pt/Ti/SiO2/Si衬底上制备了Bi4Ti3O12(BTO)铁电薄膜,利用X-射线衍射仪(XRD)和原子力显微镜(AFM)对其晶格结构和表面形貌进行了表征,制备的BTO薄膜具有单一的钙钛矿晶格结构和表面平整致密。对700℃退火的BTO薄膜进行了铁电性能和疲劳特性测试,在测试电压为6 V时,剩余极化值2Pr约为12.5μC/cm2,矫顽电场2Ec约为116.7 kV/cm;经1×109次极化反转后,剩余极化值下降了24%,对其疲劳机理进行了探讨。     

镉掺杂氧化亚铜薄膜的制备及其光电性能

采用一步水热法制备镉掺杂的Cu2O薄膜(Cd/Cu2O),分别探讨了制备过程中CuSO4浓度、NaOH浓度、反应时间、反应温度和CdSO4浓度对Cu2O和Cd/Cu2O薄膜光电性能的影响。结果表明,当反应釜中CuSO4浓度为0.114 2 mol/L、NaOH浓度为0.028 6 mol/L、反应时间为8 h、反应温度为90℃、CdSO4浓度分别为0 mol/L和0.571 4μmol/L时,可在基底Cu片上分别获得光电压为0.366 7 V的Cu2O样品和光电压为0.460 2 V的Cd/Cu2O薄膜样品。紫外可见吸收光谱(UV-Vis)、X射线衍射(XRD)图谱、扫描电子显微镜(SEM)和能谱仪(EDS)表征结果显示,Cu2O的禁带宽度为2.1 eV,而Cd/Cu2O的禁带宽度最小达到1.8 eV;Cd/Cu2O的择优生长面为(111)面,其衍射峰强度比Cu2O明显增强;Cd/Cu2O样品表面与Cu2O对比变得光滑,粒径由Cu2O的1.0~3.0μm减小到Cd/Cu2O的0.3~0.9μm。