PLD法制备ZnO薄膜的退火特性和蓝光机制研究

通过脉冲激光沉积(PLD)方法,在O2中和100～500℃衬底温度下,用粉末靶在Si(111)衬底上制备了ZnO薄膜,在300℃温度下生长的薄膜在400～800℃温度和N2氛围中进行了退火处理,用X射线衍射(XRD)谱、原子力显微镜(AFM)和光致发光(PL)谱表征薄膜的结构和光学特性。XRD谱显示,在生长温度300℃时获得较好的复晶薄膜,在退火温度700℃时获得最好的六方结构的结晶薄膜;AFM显示,在此退火条件下,薄膜表面平整、晶粒均匀;PL谱结果显示,在700℃退火时有最好的光学特性。     

Al(H_2PO_4)_3和H_3PO_4改性AlN粉末的研究

采用机械球磨法,以Al(H2PO4)3和H3PO4为改性剂,制备了具有较高抗水解能力的AlN粉末,研究了改性AlN粉末在水基球磨过程中的稳定性。通过XRD,FT-IR,SEM,TG-DSC和氮含量测定对改性前后AlN粉末进行了表征。改性AlN粉末在60℃水中浸泡24h后,其w(N)为32.97%,且其XRD谱中未发现Al(OH)3相,其抗水解能力得到显著提高。改性AlN粉末在水中高速球磨16h后,其w(N)约为32%,AlN悬浮液的pH值约为6,说明改性AlN粉末在水中球磨过程中具有较好的稳定性。     

Li+和稀土离子共掺ZrO2上转换发光特性

采用溶胶-凝胶(Sol-gel)法制备了Li+/Er3+/Yb3+三掺ZrO2纳米晶粉末.对纳米晶粉末样品进行了XRD检测,表明Li+掺入并没有改变晶体结构.在室温下用980 nm激光研究了烧结温度为800℃样品的上转换发光特性,掺入Li+后纳米晶粉末样品红绿光波段的荧光强度都有很好的增强.通过对激发功率与荧光强度的关...     

Sm_(1–x)Mg_xFeO_3纳米材料的制备及气敏性能研究

采用溶胶-凝胶法制备了Sm1–xMgxFeO3(x=0,0.1,0.2,0.3,0.4,0.5,0.6)系列纳米粉体。利用XRD、TEM手段对产物进行表征,并对其酒敏性能进行了测试研究。结果表明:在800℃下热处理3 h所得的Sm1–xMgxFeO3粉体均为单一钙钛矿结构,粉体的晶胞体积和晶粒尺寸均随Mg2+含量的增大而减小。另外,在同等条件下,元件Sm0.7Mg0.3FeO3对乙醇的气敏性能最优,在工作温度为240℃时对体积分数为100×106的乙醇的灵敏度达到22.14,是Sm FeO3元件的6.05倍。同时还具有较好的选择性、响应-恢复特性与稳定性,响应时间和恢复时间分别为31 s和50 s。     

全息法研究Mg∶In∶LN晶体波导基片的光损伤

在 L N中掺进 x(Mg O) =3%和 x(In2 O3) =1%、2 % ,用 Czochralski法生长 Mg∶ 1% In∶ L N和 Mg∶2 % IN∶ L N晶体。以光斑畸变法测试晶体光损伤阈值 ,通过质子交换技术 (PE)制备 L N和 Mg∶ In∶ L N晶体光波导基片 ,用全息法研究晶体波导基片的光损伤。结果表明 ,PE∶ Mg∶ 1% In∶ L N的光损伤阈值比 PE∶ L N提高 2个数量级以上 ,PE∶ Mg∶ 2 % In∶ L N的光损伤阈值比 PE∶ L N提高 3个数量级以上。     

纳米AlN粉末的制备与烧结

利用低温燃烧合成前驱物制备出平均粒度为100 nm的AlN陶瓷粉末,比较了该粉末的常压烧结和放电等离子烧结的特性.实验表明:以合成的AlN粉末为原料,添加5%(质量比)Y2O3作为烧结助剂,在常压、流动N2气氛下1600℃保温3 h,制备出平均晶粒尺寸为4～8 μm、密度为3.28 g·cm-3的AlN陶瓷;将同样的粉末不加任何烧结助剂,采用SPS技术在1600℃保温4 min,得到密度为3.26 g·cm-3的AlN陶瓷,晶粒度约为1～2μm.     

脉冲红外激光诱导合成氮化硅超精细粉末

本文研究用脉冲红外激光制备氮化硅超精细粉末,在400℃温度下,SiCl_4与NH_3反应,生成中间产物——Si(NH)_2,中间产物再用红外脉冲激光辐照分解成氮化硅超精细粉末。     

衬底温度对ZnO:N薄膜结构和光学性能的影响

利用超声喷雾热解方法,以不同的沉积温度(450～510℃)在石英衬底上制备出具备较高光学质量的氮掺氧化锌(ZnO:N)薄膜。通过X射线衍射(XRD)谱研究了薄膜的结构,用扫描电子显微镜(SEM)研究了薄膜的表面形貌,用紫外可见(UV)分光光度计、光致发光(PL)谱对薄膜的光学特性进行了测试分析。结果表明,所制备薄膜在可见波段具有较高透过率,并且沉积温度对ZnO:N薄膜的透过性能有很大影响。在衬底温度为500℃时得到的ZnO:N薄膜为六角纤锌矿结构,结晶质量最好、光透过率最高。PL谱的测试结果显示,在该条件制备的ZnO:N薄膜只在389.4nm处有一个较强的近带边紫外发光峰。     

MgZnO∶N薄膜中Mg对N掺杂热稳定性的影响

N作为ZnO常见的受主杂质,其热稳定性是影响ZnO p型掺杂的关键因素。通过MOCVD法在石英衬底上生长MgZnO∶N薄膜,利用X射线衍射仪、原子力显微镜、扫描电子显微镜、紫外-可见分光光度计、拉曼光谱仪等手段表征薄膜的基本性质和N相对含量,并设计热力学实验分析N的热稳定性机理。结果表明,生长获得了高晶格质量、高透射率、低Mg组分的MgZnO∶N薄膜;相比于ZnO∶N薄膜,MgZnO∶N薄膜具有更高的N含量和热稳定性;热力学实验结果进一步证实Mg_3N_2具有比Zn_3N_2更高的热稳定性,这是Mg提高ZnO掺杂N的效率和热稳定性的原因。该工作对ZnO薄膜的p型掺杂研究具有重要指导意义。     

玻璃粉料粒度对B-Al-Si/Al_2O_3性能的影响

通过改变球磨时间,得到不同粒度的B2O3-Al2O3-SiO2(简称B-Al-Si或BAS)玻璃粉料。在玻璃粉料中混入质量分数为40%的Al2O3陶瓷粉末,用流延法制备了低温共烧BAS/Al2O3玻璃/陶瓷复相材料。研究了烧结温度和玻璃的粒度对复相材料的烧结性能、介电性能和热稳定性的影响。结果表明:在800～900℃,材料致密化后析出钙长石晶体;球磨1h的玻璃粉料与w(Al2O3)40%混合烧结的复相材料的性能最优,850℃保温30min后,于10MHz测试,其εr=7.77,tanδ=1×10-4;扫描电镜显示其微观结构致密,有少量闭气孔。     

热氧化法制备的ZnO薄膜的光致发光特性研究

在空气中利用热氧化方法分别在P型硅、高阻硅、陶瓷以及N型硅衬底上制备了氧化锌(ZnO)薄膜.同时在氧气中、P型硅衬底上氧化制备少量氧化锌薄膜加以比较.氧化时间固定为1 h,氧化温度300℃～800℃.采用X射线衍射(XRD)以及光致发光(PL)光谱研究比较薄膜的结构和PL特性.发现在氧气中氧化样品质量明显好于在空气中氧化的样品.氧气中300℃氧化时有最窄的半高宽和最大的晶粒尺寸.在高阻硅材料衬底上制备的ZnO薄膜表现出较好的紫外发射带,而在陶瓷材料上表现出较好的绿色发射带.而N型材料也是较好的紫外发射材料,P型材料在低温下表现出较好的发光特性.     

p-GaN退火对InGaN量子阱光学性能的影响

近年来,N2退火和O2退火均被用于激活p-GaN中的Mg受主以提高p-GaN中的空穴浓度。基于两种退火技术,系统地研究了N2退火和O2退火对LED样品电学性能及光学性能的影响。电流电压特性的测试结果显示,在较低温度(500℃)下O2退火就可以达到与N2高温退火(800℃)相似的电学特性。变温光致发光测试表明,N2高温退火会在InGaN量子阱中形成In团簇,In团簇作为深的势阱增加了对载流子的束缚,能够将载流子更好地局限在势阱中。然而In团簇形成的同时也伴随着大量位错的产生,使其InGaN量子阱中的位错密度大幅度提高,因此室温下N2退火样品的辐射复合效率低于O2退火样品的辐射复合效率。     

高温氨化合成GaN微晶

分别利用Ga2O3粉末和Ga2O3凝胶作为Ga源,采用NH3为N源,在950℃下,分别将两种反应物与流动的NH3反应20 min合成了GaN微晶。用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、选择区电子衍射(SAED)对微晶进行结构、形貌的分析,特别是对两种不同途径合成GaN微晶的XRD进行了分析比较。结果表明,当Ga源温度为950℃时两种不同的合成途径均可得到六方纤锌矿结构的GaN单晶颗粒,在氮化温度为850℃和900℃时,利用Ga2O3粉末作为Ga源,仅有少量的Ga2O3转变为GaN;而采用Ga2O3凝胶作为Ga源,在相同的温度下,大部分凝胶经过高温氨化反应均可转化为GaN。     

纳米AIN粉末的制备与烧结

利用低温燃烧合成前驱物制备出平均粒度为100 nm的AlN陶瓷粉末,比较了该粉末的常压烧结和放电等离子烧结的特性。实验表明:以合成的AlN粉末为原料,添加5%(质量比)Y2O3作为烧结助剂,在常压、流动N2气氛下1600℃保温3 h,制备出平均晶粒尺寸为4~8μm、密度为3.28 g.cm-3的AlN陶瓷;将同样的粉末不加任何烧结助剂,采用SPS技术在1600℃保温4 min,得到密度为3.26 g.cm-3的AlN陶瓷,晶粒度约为1~2μm。     

(Bi2Te3)0.90(Sb2Te3)0.05(Sb2Se3)0.05热压合金微观结构和电学性能相关性研究

通过熔炼,研磨制备N型(Bi2Te3)0．90(Sb2Te3)0．05(Sb2Se3)0．05热电材料的粉末,热压制备混合粉末热压合金。通过SEM和XRD研究热压合金的微观结构,在室温测量热压合金样品的电学性能。结果表明热压合金在微观结构和电学性能上存在各向异性,从而预示能够在增强材料机械强度的同时提高其热电性能。     

SiC纳米晶薄膜的制备及发光性质研究

用射频磁控溅射及后退火(800℃、1000℃和1200℃)方法,在Si(111)衬底上制备出了SiC纳米晶(nc-SiC)薄膜。傅立叶变换红外光谱(FTIR)、X射线衍射谱(XRD)及扫描电子显微镜(SEM)形貌像等研究表明,制备出的nc-SiC薄膜具有立方结构;样品经800℃、1000℃退火后,表面的纳米晶粒分别为10nm和20nm左右;而1200℃退火后,样品晶化完全。光致发光(PL)研究表明,nc-SiC薄膜室温条件下发射蓝光,发光峰峰位随退火温度的降低发生蓝移且发光峰强度变大;1000℃退火后样品的发光峰在478nm,800℃退火后发光峰在477nm,800℃退火比1000℃退火的样品发光强度高4倍。     

sol-gel燃烧法合成MgFe_2O_4纳米颗粒及其气敏性

以Mg(NO3)2、Fe(NO3)3和柠檬酸为原料,采用sol-gel燃烧法,合成了MgFe2O4纳米颗粒。利用XRD、TEM和红外光谱对产物进行了结构、形貌的测量和表征。结果表明:MgFe2O4的前驱体燃烧后经过500℃下1h的热处理,得到平均粒径小于20nm的纳米颗粒。以MgFe2O4为原料,制备了气敏元件,发现元件在工作电压为4.5V时对50×10–6的Cl2的灵敏度达到177,响应时间达4s,而且对其它气体的抗干扰性很好,有望开发成为对Cl2检测的传感器材料。     

乙醇基溶胶 凝胶法制备BNKLT粉体及压电陶瓷

以乙醇为溶剂,氧化物和碳酸盐为原料,采用溶胶-凝胶(Sol-Gel)法制备了Bi0.5(Na0.7K0.2Li0.1)TiO3(BNKLT)纳米粉体和无铅压电陶瓷.利用IR,TG-DSC,XRD,SEM等测试技术研究了乙醇基Sol-Gel法制备BNKLT纳米粉体及无铅压电陶瓷的工艺参数.实验表明,乙酰丙酮与钛酸四丁酯的摩尔比N≥1.0时,反应温度60℃,pH=2.0～2.5时,能制备出稳定性良好的乙醇基溶胶,凝胶在600℃内预烧即可获得单一钙钛矿结构的BNKLT纳米粉体,晶粒大小约(O)20 nm,并于1 050 ℃条件下烧结出致密度较高的陶瓷.性能测试表明,该方法制备的压电陶瓷俱有优良的电学性能:压电常数d33=192 pC/N,机电耦合系数kp=0.32,介电常数εr=1 096,介电损耗tan δ=0.039,品质因数Qm=79.     

ZnAl_2O_4/α-Al_2O_3衬底上GaN的生长

研究了直接在 Zn Al2 O4/α-Al2 O3 衬底上用 MOCVD法一步生长 Ga N薄膜 .利用脉冲激光淀积法在α-Al2 O3衬底上淀积了高质量 Zn O薄膜 ,对 Zn O/α-Al2 O3 样品在 110 0℃退火得到了具有 Zn Al2 O4覆盖层的 α-Al2 O3 衬底 ,并在此复合衬底上利用光加热低压 MOCVD法直接生长了纤锌矿结构 Ga N. X射线衍射谱表明反应得到的Zn Al2 O4层为 ( 111)取向 .扫描电子显微镜照片显示随退火时间从小于 3 0 min增加到 2 0 h,Zn Al2 O4表面由均匀的岛状结构衍变为突起的线状结构 ,相应的 Ga N X射线衍射谱表明 Ga N由 c轴单晶变为多晶 ,单晶 Ga N的摇摆曲线半高宽     

退火气氛对p-GaN材料及其欧姆接触性能的影响

利用金属有机化学气相沉积(MOCVD)制备了Mg掺杂的p-GaN外延材料,并在不同气氛下对其进行退火,系统研究了不同退火气氛对p-GaN材料性质及欧姆接触性能的影响.利用X射线衍射(XRD)、光致发光(PL)谱和原子力显微镜(AFM)对样品进行测试和表征.结果表明,不同气氛退火均能降低p-GaN材料的XRD半高宽,改善其晶体质量,并提高其迁移率;此外,相较于纯N2和纯O2,空气气氛退火的p-GaN材料的空穴浓度最高,欧姆接触性能最优,其比接触电阻率可低至4.49×10-4 Ω·cm2.分析认为:空气气氛退火减少了p-GaN中的氮空位,降低了自补偿效应;空气中的O2与H结合,抑制了H的钝化效应,提高了Mg的激活率,进而改善了p-GaN材料的欧姆接触特性.