Ag-Al共掺杂ZnO薄膜的结构及其光学性能的研究

采用溶胶-凝胶工艺在普通玻璃基片上制备了Ag+、Al3+共掺Zno薄膜,通过XRD、紫外分光光度计和金相显微镜等设备,研究了掺杂Ag和Al对半导体ZnO薄膜组织结构和光学性能的影响.结果表明,掺杂Ag和Al对ZnO薄膜结构和光学性能的影响因浓度不同而有差异.Ag+、Al3+掺杂浓度为1%时,摩尔比为4:1;固定Ag+浓度为1.5%,Al3+浓度为0.5%;Ag+、Al3+浓度为3%,摩尔比为4:1,提拉次数15次时,ZaO薄膜的结构、透光率最好.     

Na、Mg共掺杂ZnO薄膜的结构及性能研究

在玻璃衬底上,采用溶胶-凝胶法制备Na、Mg共掺杂的ZnO薄膜,Mg含量不变,改变Na的掺杂含量,研究掺杂浓度、退火温度及镀膜层数对薄膜结构和光学性能的影响.结果表明:薄膜形貌在550℃退火时较好;Na离子含量会影响薄膜(002)晶面的生长;镀膜层数增加,薄膜有明显红移现象并且透光率会降低.     

掺杂浓度对Al-F共掺杂ZnO透明导电薄膜性能的影响

通过溶胶-凝胶法制备了不同Al-F掺杂浓度的ZnO薄膜,研究了薄膜的晶体结构、表面形貌、电阻率和透光性随着掺杂浓度的变化情况。结果表明：制备的ZnO∶F∶Al薄膜具有高度的C轴择优取向性,薄膜表面平整、晶粒均匀致密。当Al3＋和F-的掺杂浓度皆为0.75at%时,薄膜的平均晶粒尺寸最大为43.8nm;导电性能最好,电阻率可低至1.02×10^-2Ω.cm;在可见光范围内薄膜的平均透过率超过90%,吸收边出现明显的蓝移现象。     

铝掺杂对ZnO:Al薄膜结晶性能与微观组织的影响

以二水合醋酸锌为原材料,采用溶胶-凝胶浸涂法在钠钙玻璃基片上制备了具有c轴择优取向的ZnO:Al薄膜,考察了铝掺杂浓度对薄膜结晶性与微观组织结构的影响.结果表明:铝掺杂使ZnO薄膜(002)晶面的2θ向高角度方向偏移,c轴择优取向性增强,晶粒变小(15～20 nm).当铝掺杂浓度(摩尔分数)为1%～2%时,微观组织结构变得致密均匀;当铝掺杂浓度大于2%时,发生颗粒团聚现象;在高掺杂浓度下(5%和8%),出现大尺寸片状ZnO:Al晶粒异常长大,生长出特殊形貌的薄膜.     

N掺杂TiO2薄膜光催化性能的研究

采用溶胶-凝胶法，以Ti（OC4H9）4和氨水等为原料制备纯二氧化钛、N掺杂以及N，Zn^2＋共掺杂的二氧化钛光催化薄膜。用X射线衍射和X光电子能谱等对薄膜进行了表征，紫外光和可见光下催化剂降解甲基橙溶液的实验结果表明，掺杂TiO2薄膜比无掺杂TiO2薄膜的光催化效率明显提高，并且可见光下对甲基橙溶液有一定的光催化活性，但Zn^2＋的存在对掺杂薄膜的光催化效率没有显著改善。分析原因可能是N掺杂在价带和导带之间形成了缺陷能级，减小了TiO2的禁带能隙，从而使TiO2的吸收带发生红移，实现可见光响应。     

电化学沉积Mn掺杂纳米ZnO的结构和光学性质的研究

在Si衬底上用电化学沉积方法制备了Mn掺杂ZnO纳米晶X射线衍射（XRD）的研究表明,Mn离子取代Zn离子进入到 ZnO晶格中。场发射扫描电子显微镜（SEM）图像显示,ZnO纳米晶形貌的是柱状的。从光致发光谱可以看出,由于掺杂效应导致了可见发射带扩大, PL谱从122.8k到302.2k范围的拟合结果表明,Mn掺杂导致的激子结合能的降低。     

N掺杂TiO2薄膜光催化性能的研究

采用溶胶-凝胶法,以Ti(OC4H9)4和氨水等为原料制备纯二氧化钛、N掺杂以及N,Zn2+共掺杂的二氧化钛光催化薄膜.用X射线衍射和X光电子能谱等对薄膜进行了表征,紫外光和可见光下催化剂降解甲基橙溶液的实验结果表明,掺杂TiO2薄膜比无掺杂TiO2薄膜的光催化效率明显提高,并且可见光下对甲基橙溶液有一定的光催化活性,但Zn2+的存在对掺杂薄膜的光催化效率没有显著改善.分析原因可能是N掺杂在价带和导带之间形成了缺陷能级,减小了TiO2的禁带能隙,从而使TiO2的吸收带发生红移,实现可见光响应.     

溶胶-凝胶法制备的ZnO:Al薄膜的微观结构及光学、电学性能

采用溶胶-凝胶法制备了ZnO:Al(AZO)透明导电薄膜．通过X射线衍射(XRD)、紫外-可见分光光度计 (UV-Vis)、扫描电镜(SEM)和电阻测量装置,考察了Al掺杂量、退火温度及镀膜层数等工艺参数对薄膜的微观结构和光电性能的影响．结果表明,退火温度越高,多晶AZO薄膜的(001)晶面择优取向生长的趋势越强,并且随退火温度升高,薄膜的晶粒尺寸增大,透光率增加．薄膜晶体结构为纯ZnO的六角纤锌矿结构．在掺杂浓度1％(摩尔分数)、退火温度500℃及镀膜层数10的条件下,得到了电阻率为3．2×10-3Ω·cm、可见光区的平均透射率超过90％的AZO薄膜．     

Co掺杂ZnO薄膜的制备及其红外反射性能研究

目的 提高真空保温管道中红外反射层的红外反射性能。方法 以四水合醋酸钴和二水合乙酸锌为金属离子源,利用溶胶-凝胶法制备了不同Co掺杂量的ZnO溶胶(Zn1–xCoxO,x=0, 0.02, 0.04, 0.06, 0.08, 0.10)。进一步采用提拉法在镜面316L不锈钢表面制备薄膜,经450 ℃退火处理3 h后得到所需样品。利用热重-差示扫描量热法(TG-DSC)表征Zn1–xCoxO凝胶在热处理时发生的干燥、晶化过程。利用X射线衍射仪(XRD)分析表征不同Co掺杂量的薄膜中的物相组成。利用场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)观察薄膜表面的微观形貌。利用能谱仪分析(EDS)热处理后薄膜表面的元素分布情况。利用UV-Vis-NIR分光光度计测试涂层的红外反射性能。结果 所得的Zn1–xCoxO溶胶在基体表面铺展良好,经热处理后晶粒分布均匀,表面致密无明显缺陷;涂敷Zn1–xCoxO薄膜后,样品红外反射性能得到明显改善,由纯基体的0.6355提升至最佳值0.8131(其中,x=0.06)。同时,XRD结果表明掺杂并未导致样品物相的改变,薄膜材料仍然保持稳定的六角纤锌矿结构,但随着Co掺杂量的提高,样品在(101)晶面发生择优取向。经28 d 400 ℃有氧热处理后,试样仍能保持0.8018的较高反射率。结论 通过在红外反射层表面涂敷Zn1–xCoxO薄膜,不但可有效提高其红外反射率,还可对内部金属基体起到良好的保护作用,从而提高热力管道的隔热性能和使用寿命。     

氧化锌薄膜掺杂研究的新进展

综述了掺杂Al,Ga,In,Ge,Cu,Li和Pb等元素对ZnO薄膜的微结构及电、光、气敏等性质的影响。     

ZnO:Si透明导电薄膜厚度对其光电性能的影响

目的研究ZnO∶Si薄膜厚度对其生长速率、结晶度、光透率和电阻率的影响。方法用直流磁控溅射系统在玻璃基片上沉积不同的时间,获得5个厚度不同的ZnO∶Si薄膜样品,对比研究了其薄膜生长取向和结构特性、微观形貌、电学参数及透过率曲线。结果 5个ZnO∶Si薄膜样品都为多晶膜,具有单一的(002)衍射峰,沿垂直于基片的c轴方向择优生长。当薄膜厚度从207.6 nm增加到436.1 nm时,薄膜的晶粒尺寸增大,晶化程度提高,电阻率变小;膜厚增至497.8 nm时,薄膜的晶化程度反而降低,电阻率增加。在可见光范围内,5个薄膜样品的平均透过率都高于91.7%。结论膜厚对ZnO∶Si薄膜的电学性能有较大影响,对光学性能的影响则较小。     

磁控溅射制备ZnO缓冲层薄膜的微观结构和光学性能

研究了衬底温度、溅射气压对磁控溅射沉积ZnO缓冲层薄膜的微观结构、表面形貌和光学性能的影响。结果表明,衬底温度、溅射气压对ZnO缓冲层薄膜表面形貌、晶粒尺寸、禁带宽度和光学透过率等有较大影响。综合分析得出最佳的制备ZnO缓冲层薄膜的工艺为250℃、0.6 Pa。在此工艺下制备的ZnO缓冲层薄膜具有很好的ZnO(002)面c轴择优取向,结构致密、尺寸均匀,禁带宽度为3.24 eV,可见光平均透过率为86.93%,符合作CIGS太阳能电池缓冲层的要求。     

预沉积ZnO薄膜对ZnO−MoS2/ZnO复合涂层结构与性能影响

目的 通过优化原子层沉积工艺获取不同厚度ZnO薄膜,研究ZnO薄膜晶体取向对ZnO?MoS2涂层生长结构的影响,获得具有优异摩擦学性能的ZnO?MoS2/ZnO复合涂层。方法 采用原子层沉积法在不锈钢基体上预沉积不同厚度的ZnO薄膜,再用射频磁控溅射技术继续沉积ZnO?MoS2涂层,制备ZnO?MoS2/ZnO固体润滑复合涂层。结果 X射线衍射分析发现,预沉积ZnO薄膜有诱导后续ZnO?MoS2涂层沉积生长的作用,预沉积100 nm厚ZnO薄膜的ZnO?MoS2/ZnO复合涂层显示出宽化的MoS2 (002)馒头峰,其截面形貌显示为致密的体型结构,获得的摩擦因数最低(0.08),纳米硬度最高(2.33 GPa),硬度/模量比显示该复合涂层的耐磨损性能得到提升;X射线光电子能谱分析结果表明,复合涂层表面游离S与空气中水发生反应程度大约为原子数分数5%,显示复合涂层耐湿性能较好;基于原子层沉积ZnO薄膜生长及其对后续ZnO?MoS2涂层生长的影响分析,提出了ZnO?MoS2/ZnO复合涂层磨损模型,阐明了ZnO薄膜对复合涂层结构及摩擦学性能的影响,并以该模型解释了200 nm厚 ZnO薄膜上沉积ZnO?MoS2涂层出现的摩擦因数由高到低的变化趋势及最终磨损失效现象。结论 合适的原子层沉积制备的ZnO薄膜有利于MoS2 (002)取向生长,可有效提升ZnO?MoS2/ZnO复合涂层的摩擦学性能;控制ZnO薄膜厚度,可实现ZnO薄膜与基底及ZnO?MoS2层间界面之间的优化结合,以制得具有较好摩擦学性能及使用寿命的ZnO?MoS2/ZnO复合涂层。     

Al掺杂ZnO薄膜的制备及红外光学性能的研究

采用溶胶-凝胶法合成Al掺杂ZnO胶体,通过浸涂法在石英衬底上制备不同退火温度的ZAO薄膜.通过XRD、FT-IR、IR-2型红外辐射仪等手段对薄膜进行表征并研究不同工艺条件对薄膜红外性能的影响.结果显示,Al的掺杂并未改变ZnO的晶型结构,薄膜材料具有沿(002)晶面趋向性生长的特点.ZAO薄膜在可见光区具有高透过率,平均透过率在80%左右,在红外波段具有较高的透过率,所得到的ZAO薄膜在红外波段具有较低的发射率.     

电气石衬底温度对ZnO薄膜的结晶特征和光学特性的影响

利用超声雾化热解技术 (USP) 在不同温度的电气石和玻璃衬底上生长ZnO纳米片状薄膜。结构研究表明晶体为六方纤锌矿多晶结构。衬底温度越高,Raman特征峰越强,XRD结果给出（002）优势定向越明显,晶体结晶性能越好,晶粒尺寸越大。SEM图像显示片状ZnO晶体沿平行衬底方向叠加形成花状晶柱的微观形貌,沉积温度越高,晶柱宽度越大。UV-Vis表明电气石衬底上ZnO吸收峰强度高于玻璃衬底,最大吸收峰位置发生红移,高温下移动更大。     

ZnO掺杂对ZnSb相变薄膜结构和电学特性的影响

目的通过掺杂不同量的ZnO提升ZnSb相变薄膜的晶化温度和晶态膜电阻。方法采用磁控溅射双靶共溅方式制备不同含量ZnO掺杂的ZnSb薄膜,使用真空四探针设备原位测试薄膜电阻随温度的变化情况,用EDS、DSC、XRD、Raman、FESEM、UV-Vis分别对薄膜的成分、晶化温度和熔点、掺杂薄膜的结构、薄膜厚度、表面形貌以及光学带隙进行分析。结果 ZnO掺杂量为1.6%时,Zn O掺杂提升了薄膜的晶化温度和晶态薄膜的电阻,并抑制了ZnSb晶粒的长大。薄膜的晶化温度由253℃提升至263℃,光学带隙由0.37 eV提升至0.38 eV,掺杂薄膜晶粒大小为20 nm左右,远低于未掺杂的50 nm。掺杂薄膜内的O原子更易与Sb结合,过多的Zn O掺杂会使薄膜结晶后形成Sb_2O_3晶粒,使薄膜的晶化温度下降。结论低含量ZnO掺杂的ZnSb薄膜具有更高的晶化温度、更细小的ZnSb晶粒以及更高的膜电阻;过量的Zn O掺杂使薄膜在结晶后产生分离的Sb_2O_3相,恶化薄膜性能。     

碳掺杂氧化钛薄膜可见光催化性能及机制研究

以四异丙醇钛为原料,用大气开放式MOCVD装置通过控制工艺参数制备不同含碳量的氧化钛薄膜.分别采用EDS、XRD、SEM、UV-VIS、罗丹明B光催化降解的方法对不同碳含量的碳掺杂氧化钛薄膜的光吸收性能以及可见光下的光催化活性进行研究.研究结果表明,随着碳掺杂量的增加,薄膜的可见光吸收和可见光催化活性均增强.