络合溶胶-凝胶法制备CuAlO2微晶及其光学性能研究

以柠檬酸为络合剂,采用络合溶胶-凝胶法合成CuAlO2微晶.通过TG-DTA、XRD、TEM等手段对凝胶的热分解机制、CuAlO2微晶的形成过程、微晶的物相结构、微观形貌、粒度大小等进行了研究.结果表明:以硝酸铜、异丙醇铝和乙二醇为反应原料,加入柠檬酸作为络合剂,可以与金属离子形成络合物,从而降低了合成CuAlO2微晶的温度,在1050℃煅烧即可得到颗粒细小、组分均匀、铜铁矿型CuAlO2微晶,晶体粒径为150nm左右.利用紫外-可见光谱分析,CuAlO2微晶的光学带隙约为3.75～4.05eV.     

Co掺杂CuAlO2粉体磁性的讨论

利用固态反应法合成了纯相的CuAlO2和过渡金属元素Co掺杂的CuAlO2样品。通过X射线衍射仪分析可知:未掺杂样品和1%(摩尔分数)Co掺杂的样品都是单相,其中没有CuO等杂相存在,而掺杂浓度分别为5%、10%和20%的样品中都出现了CuAlO2以外的杂相,这表明Co在CuAlO2粉体样品中的杂质固溶度一般低于5%。综合物性测试系统测得的与磁性有关数据表明:未掺杂及Co掺杂(1%)的纯相CuAlO2样品只具有顺磁性,而多相的Co掺杂样品从5～300K都没有表现出如第一性原理理论所预言的铁磁性,这说明样品中所掺入的Co离子只是具有局域磁矩的顺磁杂质中心,并不能形成长程的铁磁序,进一步表明基于第一性原理的理论计算可能高估了过渡金属磁性杂质在氧化物半导体这种关联体系中的铁磁耦合作用。     

脉冲激光沉积ZnO薄膜的结构和光学特性研究

采用脉冲激光，在Si（001）衬底上生长ZnO薄膜，利用X射线衍射（XRD），原子力显微镜（AFM）和光致发光光谱（PL）等测试手段研究了不同衬底温度所生长的ZnO薄膜结构特征和光学性能。研究表明：衬底温度影响ZnO薄膜结构和光学性能。在500℃～600℃沉积范围内随着温度升高，ZnO薄膜结构和光学性能提高。     

脉冲激光沉积ZrW2O8薄膜的制备和性能

采用脉冲激光沉积法在石英基片上沉积制备了ZrW2O8薄膜.用X射线衍射仪(XRD)、原子力显微镜(AFM)研究了不同衬底温度对薄膜结构组分、表面粗糙度和形貌的影响,用台阶仪和分光光度计测量薄膜的厚度和不同衬底温度下制备薄膜的透射曲线,用变温XRD分析了ZrW2O8薄膜的负热膨胀特性.实验结果表明:在衬底温度为室温、550℃和650℃下脉冲激光沉积的ZrW2O8薄膜均为非晶态,非晶膜在1200℃保温3min后淬火得到立方相ZrW2O8薄膜;随着衬底温度的升高,ZrW2O8薄膜的表面粗糙度明显降低;透光率均约为80%,在20～600℃温度区间内,脉冲激光沉积制备的ZrW2O8薄膜的负热膨胀系数为-11.378×10-6 K-1.     

热处理对WO3薄膜光学性质的影响

直流反应磁控溅射法制备了WO3薄膜,薄膜在723K纯N2气中被退火处理.热处理前WO3薄膜为无定形态,热处理后为多晶态.采用透射谱和单谐振子模型获得了薄膜的折射率和消光系数,得到退火前后谐振子能量分别为5.77和5.28eV,色散能为19.9和15.9eV.分析表明退火前后吸收边附近均表现出间接带隙的两段线性关系,间接带隙分别为3.14和2.96eV,声子能量为32和149meV,退火后带隙减小推测可能是由于退火薄膜晶化,氧填隙粒子导致的带尾态效应消失的结果.     

脉冲激光沉积ZnSe:Cox纳米晶薄膜的微结构及光学性质研究

采用脉冲激光沉积技术在基片温度为800℃条件下制备了不同Co含量的ZnSe:Co_x(x=0.1,0.3,0.5)微晶薄膜。通过X射线衍射、原子力显微镜、X射线光电子能谱、红外透射光谱及光致发光光谱分析了薄膜的微结构及光学特性。结果表明：所制备的纳米晶薄膜结晶质量优秀,具有(111)择优取向,薄膜结晶质量、光谱透射率和光学带隙均随Co含量的增加而减小;薄膜在波长约700～850 nm处存在一吸收带,这源于Co²⁺在周围Se^2-构成的四面体晶场中⁴A₂(4F)→⁴T₁(4P)能级之间的跃迁;当Co掺入量x=0.5时,薄膜达到过掺杂状态,α-Co杂质相出现,薄膜红外光致发光谱大幅降低。     

Na2S2O3浓度对共电沉积制备Cu2ZnSnS4薄膜性能的影响

采用电化学沉积的方法在SnO2透明导电玻璃基底上沉积Cu2ZnSnS4(CZTS)薄膜,在氮气保护下对其进行进一步硫化,研究了溶液中不同Na2S2O3浓度对沉积薄膜性质的影响。运用X射线衍射、扫描电镜、紫外-可见光分光光度计和拉曼光谱等手段分别对薄膜进行表征。实验结果表明:随着浓度的增加,薄膜的结构和光学特性逐渐变好。当Na2S2O3的浓度为0.11 mol/L时,制得理想的具有类黝锡矿结构的CZTS薄膜,光学带隙1.51 eV。     

硫化温度对CuInS2薄膜微结构和光学性能的影响

采用磁控溅射法在玻璃衬底上沉积Cu-In合金预置膜,采用固态硫源在N2气氛下硫化热处理的方法制备了CuInS2薄膜。研究了硫化温度对CuInS2薄膜的晶相结构、表面形貌和光学带隙等性能的影响。采用X射线衍射(XRD)、场发射扫描电镜(FE-SEM)、紫外-可见光谱(UV-Vis)等测试手段对薄膜的晶相结构、表面形貌、光学性能进行了表征。结果表明,Cu-In合金预置膜经550℃硫化热处理20min可制备出黄铜矿结构的CuInS2薄膜,并具有(112)面的择优取向,所制备的CuInS2薄膜晶粒粒径约为1μm,光学带隙为1.51eV。     

氧分压对反应磁控溅射ZrO2薄膜光学透射率的影响

从氧空位、表面粗糙度及晶界三方面,讨论了氧分压对射频反应磁控溅射ZrO2薄膜光学透射率的影响.结果表明,随氧分压增大,氧空位的减少使单斜相逐渐占优,缺氧状况的改善使薄膜透射率逐渐升高;高氧分压下,出现颗粒聚集现象,表面粗糙度大幅增加及晶粒的聚集长大,使薄膜透射率下降.     

飞秒激光沉积β-FeSi2/Si半导体膜及光学性能研究

采用飞秒脉冲激光沉积法在Si（100）和Si（111）单晶基片上制备了均匀的单相β-FeSi2薄膜;用X射线衍射（XRD）,场扫描电镜（FESEM）,能谱仪（EDX）,傅立叶红外拉曼谱仪（FTRIS）研究了薄膜的结构、组分、表面形貌和光学性能.观察到了β-FeSi2在Si单晶基片上的生长与晶面取向有关的证据,并在室温（20℃）下观测到β-FeSi2薄膜的光致发光,其发光波长为1.53μm;在氩离子514nm激光的激发下,在192.0和243.9cm-1等位置观察到β-FeSi2的拉曼散射峰.     

纳米TiO2薄膜的脉冲激光沉积及其光学特性

采用脉冲激光沉积技术(PLD)在硅基片上生长了二氧化钛纳米晶氧化物薄膜, 系统讨论了基片温度、氧分压等因素对薄膜结构特性的影响.X射线衍射结果表明在氧气氛下, 生长的薄膜为锐钛矿结构, 其结晶性随着基片温度的升高而增强, 在750℃、5Pa氧压的情况下为完全c轴取向的锐钛矿相TiO₂薄膜, 在750℃、5Pa氩气氛下则为(110)取向的金红石相薄膜. 场发射扫描电子显微镜结果表明薄膜表面致密, 呈纳米晶结构, 其晶粒尺寸在35nm左右.用傅立叶红外光谱和拉曼光谱对不同条件下制备的TiO₂薄膜进行了表征.紫外-可见透射光谱的测试结果表明, 薄膜在可见光区具有良好的透过率, 计算得到制备的锐钛矿和金红石相TiO₂薄膜在550nm处的折射率分别为2.3和2.5, 其光学带隙分别为3.2和3.0eV.因此通过沉积条件的改变可得到结晶性能和光学性能都不同的TiO₂薄膜.     

纳米TiO2薄膜的脉冲激光沉积及其光学特性

采用脉冲激光沉积技术(PLD)在硅基片上生长了二氧化钛纳米晶氧化物薄膜, 系统讨论了基片温度、氧分压等因素对薄膜结构特性的影响.X射线衍射结果表明在氧气氛下, 生长的薄膜为锐钛矿结构, 其结晶性随着基片温度的升高而增强, 在750℃、5Pa氧压的情况下为完全c轴取向的锐钛矿相TiO₂薄膜, 在750℃、5Pa氩气氛下则为(110)取向的金红石相薄膜. 场发射扫描电子显微镜结果表明薄膜表面致密, 呈纳米晶结构, 其晶粒尺寸在35nm左右.用傅立叶红外光谱和拉曼光谱对不同条件下制备的TiO₂薄膜进行了表征.紫外-可见透射光谱的测试结果表明, 薄膜在可见光区具有良好的透过率, 计算得到制备的锐钛矿和金红石相TiO₂薄膜在550nm处的折射率分别为2.3和2.5, 其光学带隙分别为3.2和3.0eV.因此通过沉积条件的改变可得到结晶性能和光学性能都不同的TiO₂薄膜.     

脉冲激光沉积有机薄膜

脉冲激光沉积(PLD)技术是一门新兴的薄膜制备技术,在无机薄膜的制备和研究方面取得了令人满意的成果,技术也比较成熟.但利用脉冲激光沉积技术制备和研究有机膜方面的工作开展较晚,工作也比较少,尚未形成一个比较系统的体系.因此开展有机薄膜的脉冲激光沉积研究将具有重要的意义.     

脉冲激光沉积MnF_2薄膜的电化学性能

采用脉冲激光沉积法在不锈钢基片上制备了纳米结构的MnF2薄膜.充放电测试显示该薄膜在2μA/cm2的放电电流下,前50次循环具有350~530mAh/g的可逆容量.在循环伏安测试中得到了0.5和1.0V的可逆氧化还原峰,分别代表了MnF2在充放电时的可逆反应.薄膜的晶体结构和形貌采用X射线衍射仪(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)分析,充放电后薄膜的组成与结构通过高分辨电子显微镜和选区电子衍射来表征.实验结果揭示了纳米结构MnF2薄膜与Li的电化学反应机理,LiF在首次放电后形成的纳米粒子在过渡金属Mn颗粒的驱动下,可以发生可逆的分解和形成.MnF2薄膜较小的极化和较高的容量使其可用作锂离子电池阳极材料.     

Effect of Annealing on the Optical Properties of GaN Films Grown by Pulsed Laser Deposition

In the present study,gallium nitride thin films were grown by using pulsed laser deposition.After the growth samples were annealed at 400 and 600℃in the nitrogen atmosphere.Surface morphology of the as-grown and annealed samples was observed by atomic force microscopy.Post-growth annealing results in an improved surface roughness of the films.Chemical analysis of the samples was performed by X-ray photoelectron spectroscopy.Stoichiometric gallium nitride thin films were obtained for the samples annealed at 600℃.Optical measurements of the samples were performed to measure the band gap and optical constants of the films.Effect of annealing on the band gap and optical constants of the films was studied.     

PLD法制备TiO2薄膜及电阻转变特性研究

采用脉冲激光沉积法（PLD）,以Pt(111)/Ti/SiO₂/Si为衬底,制备了具有电阻转变特性的TiO₂薄膜.X射线衍射（XRD）分析未发现明显的TiO₂结晶峰,薄膜呈纳米晶或非晶态.扫描电子显微镜（SEM）及原子力显微镜（AFM）分析表明,TiO₂薄膜表面平整、光滑致密.电学测试结果表明,TiO₂薄膜具有明显的单极性电阻转变特性,高低阻态比值达到10⁴.高阻态下薄膜的导电过程可用空间电荷限制电流模型解释,过程中存在软击穿现象.在此基础上,对薄膜中丝导电通道的产生及熔断过程进行了初步分析.     

PLD法制备TiO2薄膜及电阻转变特性研究

采用脉冲激光沉积法（PLD）,以Pt(111)/Ti/SiO₂/Si为衬底,制备了具有电阻转变特性的TiO₂薄膜.X射线衍射（XRD）分析未发现明显的TiO₂结晶峰,薄膜呈纳米晶或非晶态.扫描电子显微镜（SEM）及原子力显微镜（AFM）分析表明,TiO₂薄膜表面平整、光滑致密.电学测试结果表明,TiO₂薄膜具有明显的单极性电阻转变特性,高低阻态比值达到10⁴.高阻态下薄膜的导电过程可用空间电荷限制电流模型解释,过程中存在软击穿现象.在此基础上,对薄膜中丝导电通道的产生及熔断过程进行了初步分析.     

沉积时间对脉冲激光沉积法制备ZnO薄膜性能的影响

采用脉冲激光沉积技术(PLD)在氧气气氛中以高纯Zn为(99.999%)靶材,在单晶硅和石英衬底表面成功生长了ZnO薄膜.通过X射线衍射仪、表明轮廓仪、荧光光谱仪、紫外可见分光光度计对合成薄膜材料的晶体结构、厚度、光学性质等进行了研究,分析了ZnO薄膜的沉积时间对其性能的影响.结果表明,采用PLD法在室温下可以制备出(002)结晶取向和透过率高于75%的ZnO薄膜,但室温下沉积的ZnO薄膜的发射性能较差,沉积时间的延长不能改善薄膜的发光性能.