多孔ZnO薄膜结构与光学性能研究

采用sol-gel提拉法,以聚乙二醇(PEG2000)为模板剂,醋酸锌为前驱体,乙醇为溶剂,二乙醇胺为络合剂,在玻璃基片上生长了多孔ZnO薄膜,利用SEM和紫外分光光度计分析了多孔ZnO薄膜的表面形貌和光学性质。研究了涂膜层数,模板剂加入量对多孔ZnO薄膜结构和透射率的影响。实验结果表明:随着涂膜层数的增加,薄膜的透射率有减小的趋势;当镀膜层数一定时,加入PEG2000后,有利于ZnO多孔结构的形成,在一定范围内,孔尺寸随PEG加入量的增加而增大,薄膜的紫外-可见光透射率随PEG加入量的增加而减小。     

衬底温度对PLD方法生长的ZnO薄膜结构和发光特性的影响

在不同的衬底温度下, 通过脉冲激光淀积的方法在Si衬底上生长出c轴高度取向的ZnO薄膜. ZnO薄膜的结构和表面形貌通过X射线衍射和原子力显微镜表征. 同时以He-Cd激光和同步辐射作为激发源来测试样品的发光特性. 实验结果表明, 在衬底温度为500℃时生长的ZnO薄膜具有非常好的晶体质量, 并且表现出很强的紫外发射. 在用同步辐射为激发源的低温(18K)光致发光谱中, 还观察到了一个位于430nm处的紫光发射, 我们认为这个紫光发射与存在于晶粒间界的界面势阱所引起的缺陷态有关, 这个势阱可能起源于Zn填隙(Zn _i)     

用同步辐射X射线反射率法研究薄膜结构

利用同步辐射Ｘ射线对Ｃｒ／ＳｉＯ２系统进行了反射率测量。得到了信噪比非常好的反射率曲线，通过对实验数据进行傅立叶变换和最小二乘法拟合得到了Ｃｒ膜的厚度经及Ｃｒ膜与ＳｉＯ２衬底界面的粗糙度。结果表明，该方法对精确测定界面的粗糙度非常有效。     

同步辐射的基本知识 第四讲同步辐射中的光谱术及其应用（三）

4俄歇电子能谱 上节已提到用俄歇（Auger）电子信号测定表面EXAFS谱,那是就特定能量的俄歇电子强度随入射X射线或电子能量变化的关系谱,是研究表面局域结构的重要方法。     

ZnO薄膜结构表征的研究现状

ZnO薄膜是继GaN材料之后的另一种具有应用前景的直接宽带隙半导体材料.针对目前对ZnO薄膜结构的分析,综述了ZnO薄膜结构表征的常用方法,着重分析了XRD在ZnO薄膜结构方面的应用.     

Ia型天然金刚石结构缺陷的同步辐射形貌研究

红外吸收光谱表明样品含片状和分散状分布的杂质氮 ,属Ia型金刚石。利用同步辐射对晶体进行了形貌学研究 ,在近完整晶体内近中心的 ( 0 0 1)和 ( 0 10 )结晶学平面内观察到生长带 ,生长方向平行于 ( 10 0 )和 ( 0 10 )。在欠完整晶体内小角度晶界发育 ,取向角达 2 .5°以上。晶体完整性与氮含量无明显相关关系     

化学溶液法外延组装ZnO分级纳米结构

采用气相法、液相法相结合的方法外延组装了一种形貌新颖的复杂ZnO分级纳米结构--"纳米毛刷".首先用热蒸发的方法制备了宽面为极性面的ZnO纳米带,然后采用化学溶液法,在强碱溶液中在ZnO纳米带的极性面上外延生长Zno纳米棒阵列,实现了ZnO分级纳米结构"由下而上"地外延组装.采用负离子配位多面体生长基元模型讨论了ZnO分级纳米结构的外延组装机理.这种ZnO分级结构的实现,可望作为ZnO纳米器件的原型材料构建新型光电器件.     

非晶ZnO八面体笼式结构研究

应用荧光光谱、X射线衍射、红外吸收和Raman散射光谱对非晶ZnO的显微结构进行了研究,提出了非晶ZnO具有八面体笼式结构.此八面体笼式结构可以解释非晶ZnO独特的紫外发射特性.     

线形结构的ZnO生长与光致发光特性研究

采用模板生长法在Si衬底上制备了具有线形结构的ZnO。样品的晶体结构、形貌及光致发光性使用XRD、AFM、SEM及PL谱进行表征。结果表明所制备的线形ZnO为六方纤锌矿型晶体结构，线宽度大约为1μm，长度约10-30μm，具有良好的发光特性。我们对这种线形结构的形成作了推测。     

聚硅氧烷基纳米多孔薄膜双分形结构的同步辐射小角X射线散射分析

以聚硅氧烷基材料为预聚体,采用两种核壳型致孔剂,以旋涂工艺分别制备两组聚硅氧烷基纳米多孔薄膜,采用北京同步辐射装置(BSRF)光源进行了小角X射线散射测试,在掠入射模式(入射角αi=0.2°)下得到了两组不同孔隙率纳米多孔薄膜的二维散射数据,在此基础上分析了薄膜的分形特征,发现所制备的薄膜除试样A1外,均存在双分形结构...     

Mn掺杂对ZnO薄膜结构和光学性质的影响

利用脉冲激光淀积的方法在Si衬底上生长出了c轴高度取向的ZnO和Zn0.9Mn（0.1）O薄膜.光致发光结果显示了Mn的掺杂引起了薄膜的带边发射蓝移,强度减弱,紫光发射几乎消失,但绿光发射增强.利用X射线衍射,X射线吸收精细结构和X射线光电子能谱等实验技术对Mn掺杂的ZnO薄膜的结构及其对光学性质影响进行了研究.结果表明：Mn掺入到ZnO薄膜中形成了Zn0.9Mn0.1O合金薄膜,Mn以＋2价的价态存在,这就导致了掺Mn以后的薄膜带隙变大,在发光谱中表现为带边发射的蓝移.同时由于掺入的Mn与薄膜中的填隙Zn反应,导致薄膜的结晶性变差,薄膜中的填隙Zn减少,O空位增多,引起带边发射和紫光发射减弱,绿光发射增强.     

同步辐射装置——上海光源及其应用

扼要介绍了第三代同步辐射装置——上海光源的主要特性、构造、第一期工程完成的七条X射线光束线站的主要性能指标、功能及应用。     

Facile synthesis and enhanced photocatalytic activity of hierarchical porous ZnO microspheres

In this paper, hierarchical porous ZnO microspheres were successfully synthesized by calcining the microspheric zinc hydroxide carbonate (ZHC) precursor, which were the precipitate products of a hydrothermal reaction by zinc nitrate hexahydrate and urea in the presence of trisodium citrate. The as-prepared ZnO microspheres with diameters of 4-5 μm were assembled by numerous porous nanosheets which had the uniform thickness of about 10 nm. The photocatalytic activity of the ZnO microspheres was evaluated by photodegradation reaction of methylene blue (MB). The as-prepared ZnO microspheres exhibited a significantly enhanced photocatalytic activity than commercial ZnO and TiO₂. This was mainly attributed to the larger specific surface area and stability against aggregation.     

基于SR-CT技术的泡沫铝力学性能

基于同步辐射计算机断层技术（简称SR-CT技术）,对泡沫铝材料试件进行三维无损重建,获取泡沫铝材料试件的内部体结构。在此基础上,建立泡沫铝试件的三维仿真模型,并对该模型进行模拟计算,以研究泡沫铝材料在压缩过程中的变形情况、米塞斯应力分布情况及其弹塑性区域的分布。研究结果表明,基于同步辐射计算机断层技术重建结果建立的三维...     

Principles of Highly Resolved Determination of Texture and Microstructure using High‐Energy Synchrotron Radiation

Diffraction imaging with hard X‐rays (high‐energy synchrotron radiation) using the detector sweeping techniques allows measurement of the texture and microstructure of polycrystalline materials with high orientation‐ and location‐resolution. These techniques provide continuous two‐dimensional images of different sections and projections of the six‐dimensional “orientation‐location” space. For the high orientation resolution case, it is possible to measure the orientation and location coordinates of up to 10⁵ individual grains simultaneously. From these parameters, the grain size and shape can also be obtained, yielding the complete orientation stereology of the polycrystalline aggregate, which is required for its complete characterization. For the high location resolution case, the intensity at any point of the diagrams corresponds to a pole density as a function of the orientation‐location space.     

分级微/纳结构ZnO的制备及其光催化性能

分别采用溶剂热法和草酸盐法制得具有分级微/纳结构但形貌迥异的两种ZnO材料,以亚甲基蓝溶液(MB)作为目标降解物对其光催化性能进行评价。结果表明:溶剂热法所制得的ZnO呈花状微球形貌,由纳米片自组装而成;草酸盐法所制得的ZnO为微米棒状形貌,以纳米颗粒为基本单元发展而来。草酸盐法ZnO材料具有更为优异的光催化性能,其对亚甲基蓝溶液的降解反应速率常数是溶剂热法ZnO材料的7.65倍。活性自由基物种鉴定结果证实,两种ZnO材料在受到紫外光激发时均能产生·OH和·O₂^-活性自由基。两种ZnO样品光催化性能的差别源于能带结构不同所引起的活性自由基生成数量上的差异。较之溶剂热法ZnO,草酸盐法ZnO在受紫外光激发时产生的·OH和·O₂^-数量更多,且以强氧化能力的·OH为主,因而表现出更为优异的光催化性能。     

Metal organic chemical vapor deposition and investigation of ZnO thin films grown on sapphire

A new type of large area metal organic chemical vapor deposition (MOCVD) system for the growth of high quality and large size ZnO materials is introduced. Materials properties of the un-doped, n- and p-doped ZnO epi-films grown on sapphire substrates by this MOCVD system are studied by various techniques, including high resolution X-ray diffraction (XRD), UV-Visible optical transmission (OT), photoluminescence (PL) and photoluminescence excitation (PLE), synchrotron radiation X-ray photoelectron spectroscopy (SR-XPS). The wurtzite (w) ZnO crystal structures grown with primary (0002) orientation were identified. Results have shown the high crystalline quality of MOCVD-grown ZnO films, indicated by the narrow XRD, PL and Raman line widths, strong PL signals, sharp OT edge and smooth surface. In particular, high p-type carrier concentration of > 10¹⁷ cm^− 3 have been achieved besides the good n-type doping in ZnO.     

X-ray absorption near edge structure investigation of vanadium-doped ZnO thin films

X-ray absorption near edge structure spectroscopy has been used to investigate the electronic and atomic structure of vanadium-doped ZnO thin films obtained by reactive plasma. The results show no sign of metallic clustering of V atoms, +4 oxidation state of V, 4-fold coordination of Zn in the films, and a secondary phase (possibly VO₂) formation at 15% V doping. O K edge spectra show V 3d-O 2p and Zn 4d-O 2p hybridization, and suggest that V⁴⁺ acts as electron donor that fills the σ* band.     

同步辐射红外显微光谱技术及其应用

傅立叶变换红外显微光谱技术具有测量灵敏度高、微区分析和无损检测等优点,在材料学、医学、生物学等领域得到广泛的应用。由于常规红外光源的低亮度、低空间分辨率、得到的显微光谱信噪比差,限制了红外显微光谱技术的应用。同步红外辐射以其高亮度的特性成为傅立叶变换红外显微光谱技术的理想光源,将其分辨率提高到接近红外波长或衍射限,极大地提高了红外显微光谱的质量。