不同浓度的Si掺杂β-Ga2O3薄膜的制备及研究

本文采用射频磁控溅射法在Si(100)和石英衬底制备纯 β-Ga2O3和不同浓度的Si掺杂β-Ga2O3薄膜,并且研究Si掺杂对β-Ga2O3薄膜结构、表面形貌和光学性质的影响.X射线衍射(XRD)测试结果表明,Si掺杂β-Ga2O3薄膜都未出现新的衍射峰,随着Si浓度的增加,β-Ga2O3的特征峰(111)逐渐向大角...     

LMBE法异质外延β-Ga_2O_3薄膜及其紫外和发光特性的研究

采用激光分子束外延法在蓝宝石衬底上异质外延β-Ga2O3薄膜。研究了氧分压对薄膜表面结构和结晶程度的影响,结果表明β-Ga2O3薄膜的均方根粗糙度和X射线衍射谱峰的半高宽随着氧分压的减小呈现先减小后增大的趋势。并对氧分压为10-2 Pa条件下的薄膜进行了光致发光谱、紫外透射谱、禁带宽度变化和拉曼谱的研究,结果显示β-Ga2O3薄膜的带隙随氧分压的减小而不断增大,β-Ga2O3薄膜具有蓝光发光和深紫外高透射特性,是用于光电器件特别是紫外特性氧敏传感器的最佳材料之一。     

棒状氧化镓的合成和发光性质研究

利用射频磁控溅射法在Si(111)衬底上先溅射Mo中间层,再溅射Ga2O3薄膜,然后在氨气中退火合成了大量的一维棒状β-Ga2O3.X射线衍射、选区电子衍射和能量弥散谱的分析结果表明,制备的样品为β-Ga2O3.利用扫描电子显微镜和高分辨透射电子显微镜观察发现,合成的棒具有直而光滑的表面,其直径在70～200nm左右.室温光致发光谱显示出两个较强的蓝光发射.另外,简单讨论棒状β-Ga2O3的生长机制.     

Mg单原子替位掺杂β-Ga2O3的电子结构和光学性质计算研究

宽禁带半导体β-Ga2O3因其出色的物理化学性能而备受关注,通过掺杂改善β-Ga2O3性能一直是研究的热点.采用基于密度泛函理论的第一性原理方法,利用广义梯度近似加U对Mg单原子掺杂β-Ga2O3体系的晶体结构、电子结构和光学性质等进行了研究和分析.总能量和结合能的对比显示:单原子替位掺杂β-Ga2O3时,Mg优先替代八面体位的Ga原子形成Mg-Gao体系.电子结构显示,Mg-Gao体系变为间接半导体,带隙变窄为4.672eV;其自旋极化率为100％,呈现半金属特性.作为光学材料,Mg-Gao体系可在紫外、深紫外区域工作,并且折射率、反射率和吸收率有所降低,透射率明显提高.     

β-Ga2O3及Cr掺杂β-Ga2O3电子结构的第一性原理计算

运用第一性原理密度泛函理论(DFT)计算了不同交换关联势下单斜晶系β-Ga2O3的总能量、晶格常数、总态密度、分波态密度及能带结构.理论计算结果表明:单斜晶系β-Ga2O3在局域密度近似(LDA)和广义梯度近似(GGA)下的晶格常数和带隙与实验值基本相符,其中LDA近似得到的晶格常数与实验值更接近;β-Ga2O3比六方晶系结构的α-Ga2O3更加稳定,但带隙比α-Ga2O3略小;Cr掺杂导致β-Ga2O3禁带宽度变小,费米能级处的态密度不为零,即变为半金属.     

掺杂稀土Tb的β-Ga2O3纳米纤维的结构及其光致发光研究

采用电纺丝法制备了铽(Tb)掺杂的氧化镓(Ga2O3)纳米纤维,并用场发射扫描电镜(FE-SEM)、X射线衍射(XRD)、拉曼光谱(Raman)和光致发光谱(PL)对其进行了一系列的表征.结果表明,900℃退火的纳米纤维尺寸约为100nm,晶体结构是β相的Ga2O3,Tb离子5D4-7F5跃迁对应的550nm绿光发射最强.在稀土掺杂的纳米纤维的光致发光谱中没有发现β-Ga2O3缺陷能级的发光,用能量传递理论解释了这一现象.     

用第一性原理研究Ti掺杂β-Ga_2O_3的电子结构和光学性能(英文)

用GGA+U的方法研究了本征β-Ga2O3和Ti掺杂β-Ga2O3的电子结构和光学性能。晶格常数的计算值与实验值差别小于1%,本征β-Ga2O3的带隙计算值4.915eV,与实验值4.9eV一致。Ti替位Ga(1)位置和Ti替位Ga(2)位置的β-Ga2O3的价带最大值和导带最小值间隙分别为4.992eV和4.955eV,Ti掺杂引入的杂质带起到中间带作用,可以使电子从杂质带跃迁到导带和价带跃迁到杂质带。Ti掺杂β-Ga2O3中间带的存在使其成为潜在的宽光谱吸收太阳能电池材料。     

不同晶粒尺寸Mg掺杂(Ba0.6Sr0.4)0.925K0.075TiO3薄膜的直流场介电性能研究

采用溶胶凝胶工艺,在Pt/Ti/SiO2/Si衬底制备了Mg掺杂(Ba0.6Sr0.4)0.925K0.075TiO3(BSKT)薄膜.X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)分析测定了物相微结构和薄膜表面形貌,研究了Mg掺杂含量对BSKT晶粒尺寸和直流场介电调谐性能的影响,讨论了直流场介电损耗谱演变的原因.结果表明,Mg掺杂BSKT使薄膜表面粗糙度、晶粒尺寸、介电常量、介电损耗和调谐量都降低;在室温1MHz下,BSKT薄膜有最大的调谐量73.6%;6%(摩尔分数)Mg掺杂BSKT薄膜有最低的介电损耗为0.0088;发现直流场下薄膜的介电损耗谱演变一方面可能与薄膜的晶粒尺寸有关,另一方面也可能与测试温度有关.     

Mn、Co掺杂ZnO薄膜结构及发光特性研究

利用脉冲激光沉积(PLD)方法在Si(100)衬底上制备了ZnO、Zn0.8Mn0.2O、Zn0.8Co0.2O薄膜.薄膜的晶体结构和表面形貌采用X射线衍射仪和原子力显微镜测试.表明薄膜具有明显的c轴择优生长取向,薄膜表面较为平整,颗粒尺寸在纳米量级,薄膜中晶粒的生长模式为"柱状"模式.此外,Mn、Co掺入后,薄膜的X射线衍射峰有小角度偏移,这与 Mn2 、Co2 离子半径有关.PL谱显示Mn、Co掺杂ZnO薄膜的蓝、绿发光峰的位置相对纯的ZnO薄膜没有改变,还出现了紫外发光峰,其中Mn掺杂的蓝、绿光峰的强度减弱,Co掺杂的蓝光峰强度减弱,绿光峰强度增强.这是因为Mn、Co掺入改变了ZnO本征缺陷的浓度,发光峰的强度也随之而改变.     

基于溶胶凝胶法的二氧化锡复合薄膜的制备及表征

以金属无机盐SnCl2.2H2O、CuCl2.2H2O和无水乙醇为原料,用溶胶凝胶法制备了SnO2和CuO掺杂的CuO-SnO2薄膜,并用X射线衍射、扫描电镜、透射电镜和电化学工作站对样品进行了表征。结果表明:随着退火温度的增加,薄膜结晶性变好,晶粒长大,电学特性增强,最佳退火温度确定为450℃。掺杂CuO的SnO2薄膜导电性好于同等条件下未掺杂的SnO2薄膜。SnO2呈四方相金红石结构,衍射峰显示薄膜中存在部分SnO。聚乙二醇的添加增强了SnO2的衍射峰,当超过一定添加量后将抑制晶粒的生长,并使得CuO-SnO2薄膜的导电性呈先减小后增大的趋势。丙三醇的添加可极大改善薄膜的表面形貌,增强了SnO2的衍射峰,且导电性明显变好。     

CO_2气体反应磁控溅射制备Ti-O薄膜成分和结构研究

室温下采用反应磁控溅射的方法,利用CO2作碳源和氧源制备了碳掺杂Ti-O薄膜。X射线衍射(XRD)、光射线电子能谱(XPS)和拉曼光谱用于表征薄膜的成分和结构。采用紫外-可见(UV-Vis)分光光度计测量了薄膜的吸光度并通过作图计算得到其带隙宽度。结果表明,用CO2作碳源和氧源,可得到C掺杂的Ti-O薄膜。当掺杂碳时,钛氧膜中金红石相特征峰显著减弱,且碳以取代O原子的形式掺杂在薄膜中并促使TiO相的出现。当反应气体为CO2和O2共存时,钛原子优先与氧原子结合并抑制TiO相的形成。碳的掺入能有效降低TiO2带隙宽度,使薄膜的吸收边扩展到可见光区,提高对可见光的吸收。     

Ti掺杂β-Ga2O3电子结构和光学性质的第一性原理计算

采用基于密度泛函理论框架下的第一性原理计算方法,研究了Ti掺杂β-Ga2O3系统的电子结构和光学性质。计算结果表明,Ti替代八面体的Ga(2)时系统形成能最低,容易在实验上合成;Ti掺杂在导带底附近引入了浅施主能级,极大地提高了β-Ga2O3系统的导电性。Ti掺杂时稳定体系倾向于自旋极化态,且费米面处自旋极化率接近100%。光学性质的计算结果显示,Ti掺杂β-Ga2O3是极具潜力的n型紫外透明的半导体。     

y3+掺杂PbWO4微晶的合成及发光性质研究

在乙二醇-蒸馏水混合溶剂中,以水热法制备出不同钇(Y3+)掺杂浓度的钨酸铅( pbWO4)微晶,并利用X射线衍射(XRD)、X射线荧光光谱(XRF)和光致发光光谱(PL)分别对样品的结构和发光性能进行了表征.结果显示,Y3+掺杂使PbWO4微晶的发光强度最大提高了近4倍,且随着Y3+掺杂浓度的增加发光峰位红移近40nm;另外,通过对发光曲线的高斯拟合发现,所有的发光峰都是由蓝光峰、绿光峰、黄光峰和红光峰组成,并分别探讨它们的可能起源及Y3+掺杂对它们所产生的影响.     

CeO2掺杂TiO2催化剂薄膜的制备与表征

以Ar为工作气体，O2为反应气体，利用射频磁控溅射技术成功地在载玻片上沉积了透明TiO2催化剂薄膜。同时利用共溅射技术制备了掺杂CeO2的TiO2催化剂薄膜。采用X射线衍射(XRD)、Raman光谱、UV-VIS-NIR分光光度计、原子力显微镜(AFM)对薄膜进行了结构和形貌表征。     

退火温度对射频磁控溅射法生长的Mg0.16Zn0.84O薄膜性质的影响

采用射频磁控溅射的方法在硅衬底上生长出高质量的Mg0.16Zn0.84O薄膜.用X射线(XRD)、原子力显微镜(AFM)分别研究了在200、400、600和800℃下空气中退火2h的Mg0.16Zn0 84O薄膜的结构、表面形貌.结果表明,Mg0.16Zn0.84O薄膜是六角纤锌矿结构,具有沿与衬底垂直的C轴的择优取向;随着样品退火温度的升高,(002)衍射峰强度明显增强,衍射峰半高宽(FWHM)由0.86°单调地降低到0.40°,晶粒大小明显增大,最大的高达400nm以上.用TV1900型双光束紫外可见分光光度计测量了淀积在蓝宝石衬底上的Mg0.16Zn0.84O薄膜室温的透射谱,得到可见光区的平均透过率约为95%,进而估算出Mg0.16Zn0.84O薄膜的带隙宽度约为3.58eV.     

Ce3+共掺杂对Y2O3:Eu3+荧光粉的发光性能和颗粒形貌的影响

采用化学反应与高温固相反应相结合的方法制备了Ce3和Eu3+共掺杂Y2O3荧光粉,利用X射线衍射和扫描电镜分析,发现Ce3+离子共掺杂对Y2O3:Eu3+荧光粉的颗粒形貌有显著的影响,随着Ce3+离子浓度的改变,形貌可从球型转变为管状.荧光光谱分析表明,所制备的共掺杂荧光粉主要发射位于614纳米的红光峰和位于587纳米...     

退火对Cr3+离子掺杂Al2O3薄膜的结构及发光性能影响

用脉冲激光沉积技术在Si(100)基底上制备了纯Al2O3、掺杂浓度为0.3%、1%(质量分数)的Cr3+∶Al2O3薄膜。制备态的薄膜为立方γ-Al2O3结构,经800℃真空条件下退火1h样品的结晶度有所提高,呈现α-Al2O3相与γ-Al2O3相的衍射峰。薄膜基本保持了靶材中原有各元素成分比例,平均粒径为250nm,形貌为条形。与Al2O3粉体相比,制备态薄膜在386nm处的发光峰强度明显提高。这可归因于薄膜中氧空位的增加使双氧空位吸收电子所产生的F2+色心浓度提高。薄膜经真空退火后在332、398nm附近的发光峰强度明显增强,这是由于薄膜中氧空位的增加提高了F+、F色心浓度。与此同时,制备态薄膜在386nm附近发光峰经退火后由386nm蓝移至381nm,可归因于退火后制备态薄膜的内应力得到了释放。1%(质量分数)Cr3+掺杂薄膜在646、694nm出现Cr3+离子由4 T2能级跃迁至4 A2能级及由E-能级跃迁至4 A2能级产生的荧光发光峰。     

Mn掺杂Ga_2O_3薄膜的结构及光吸收性能研究

采用磁控溅射法在Si(111)和玻璃衬底上制备出不同Mn掺杂含量的Ga2O3薄膜,使用扫描电子显微镜、电子能谱仪、X射线衍射仪、紫外-可见分光光度计等对Mn掺杂Ga2O3薄膜的表面形貌、结晶特性和光吸收性能进行了研究.结果表明,适量掺杂Mn可抑制薄膜的晶格膨胀,促进Ga2O3薄膜晶粒的定向生长,得到尺寸分布较均匀的多面体晶粒.Mn掺杂使Ga2O3价带项向带隙延伸,光学带隙变窄,吸收边红移,近紫外区吸收增强.     

镁掺杂SiO2有机-无机杂化材料的制备及热稳定性

以Mg(NO_3)_2·6H_2O为镁源,采用溶胶-凝胶法制备镁掺杂SiO_2有机-无机(Mg/M-SiO_2)杂化材料,应用X射线衍射(XRD)、红外光谱(FT-IR)、热重-微分热重(TG-DTG)、扫描电镜(SEM)和能谱分析(EDS)等技术对其进行测试表征,考察镁掺杂对甲基化改性SiO_2材料物理化学结构的影响,研究该样品在N_2气氛中的热稳定性。结果表明:随着焙烧温度的增加,该杂化材料中的Si—CH_3吸收峰逐渐减弱。400℃焙烧2h和焙烧4h的样品中Si—CH_3吸收峰强度变化不大。所形成的凝胶材料中镁元素以Mg(NO_3)_2·6H_2O的形式存在,其在300℃分解为Mg_3(OH)_4(NO_3)_2,经400℃焙烧4h后可完全分解为MgO,此后保持良好的MgO形态。为了保持Mg/M-SiO_2材料中MgO的形态和疏水性,适宜的焙烧温度为400℃焙烧4h。     

氧化锌薄膜的拉曼光谱研究

利用拉曼光谱结合X射线衍射分析对未掺杂和掺杂的ZnO薄膜，陶瓷薄膜进行了研究，ZnO薄膜及ZnO陶瓷薄膜均由sol-gel法制备，掺杂组份有Bi2O3,Sb2O3,MnO和Cr2O3等。结果表明，未掺杂的薄膜的ZnO主晶相均表现出显著的定向生长特征，其拉曼光谱特征谱峰为437cm^-1，谱峰强度随薄膜退火温度的提高略有增强，掺杂后ZnO的拉曼谱峰发生了红移，掺Bi2O3后ZnO的拉曼谱峰由347cm^-1移质移至434cm^-1，掺Sb2O3后ZnO的拉曼谱峰移至435cm^-1，而掺杂Bi2O3,Sb2O3,MnO和Cr2O3等组份的ZnO陶瓷薄膜的ZnO拉曼谱峰则移至434cm^-1，说明掺杂元素进入了ZnO晶格，引起了晶格的变化，ZnO薄膜性能不仅受次晶相组成的影响，而且受因掺杂元素进入而引起的ZnO晶格畸变的影响。