Er+注入Yb掺杂的ZnO波导膜的光学及结构特性研究

利用射频磁控溅射技术在蓝宝石衬底上沉积ZnO∶Yb光波导薄膜,然后用离子注入技术将能量为200keV的Er+离子注入薄膜中,剂量为1×1015 ions/cm2.应用棱镜耦合技术、卢瑟福背散射(RBS)技术、X射线衍射(XRD)技术和荧光光谱等技术研究了薄膜的波导性质、基本结构、厚度、组分、Er+的射程情况及光学频率上转换性质.实验发现掺杂Yb和Er的薄膜可以形成光波导结构,但波导质量较纯ZnO波导膜差,膜的有效折射率及沉积速率随Yb掺杂量增加有减小趋势;薄膜呈ZnO高度c—轴取向生长,Yb和Er能有效掺杂进ZnO晶格,ZnO晶格常数受Yb掺杂量的不同而变化;在980nm激光激发下没有发现在300-720nm间的光学频率上转换.     

Er／Yb／Al掺杂ZnO薄膜的结构与形貌研究

采用射频磁控溅射技术在室温下Si衬底上制备了ZnO薄膜和Er／Yb／Al掺杂的ZnO薄膜。通过对XRD的结构分析表明：未掺杂ZnO薄膜沿c取向性生长,掺杂ZnO薄膜偏离了正常生长,变为（102）取向性生长的纳米多晶结构;Er／Yb／Al掺杂的ZnO薄膜的晶粒尺寸随着Er元素含量的增多而减小。经AFM对其形貌分析表明：Er^3＋、Yb^3＋、Al^3＋的掺入引起了ZnO薄膜晶格场变化,使薄膜表面粗糙度变大。     

掺杂ZnO薄膜发光特性的研究进展

ZnO薄膜是一种Ⅱ～Ⅵ族的宽禁带半导体材料,在发光二极管和激光二极管方面极有希望取代GaN材料,成为一种全新的候选材料。通过对薄膜的掺杂,可以获得有望取代现有的氧化铟锡材料的高电导率的透明导电膜,在平板显示器、太阳能电池等光电器件中具有巨大的应用前景。     

Al掺杂对ZnO薄膜结构和光学性能的影响

研究了Al掺杂对采用直流磁控溅射方法制备的ZnO薄膜结构及光学性能的影响。X射线衍射结果揭示薄膜具有良好的C轴择优取向生长特性,同时,衬底温度对它们的透射谱和荧光谱有着明显影响,所有薄膜都有大于86%的可见光透过率和陡峭的本征吸收边,但ZAO薄膜的光学透过率略低。Al掺杂导致了更宽的光学带隙,光致发光光谱显示ZnO具有较强的近带本征吸收峰和深能级发射峰,但Al掺杂使得深能级发射峰降低。随着衬底温度的升高,近带边吸收峰蓝移,与光学带隙Eg变化趋势一致。     

镧系掺杂ZnO的电子结构和光学性质

通过第一性原理计算研究了镧系元素掺杂ZnO的电子结构和光学性质.结果表明:单层ZnO中掺杂形成能低于体ZnO的形成能.较Zn原子而言,具有更大原子半径的镧系原子的引入使得掺杂后的ZnO的晶格常数变大.镧系元素的4f电子与O的2s和Zn的3p、4s轨道电子的杂化使非磁性的ZnO在掺入单个镧系原子后呈现出一定的铁磁性.镧系...     

掺杂ZnO薄膜的微结构及电学特性

用(ZnO)1－x(Al2O3)xx=w(Al2O3)=0、0.01、0.02、0.05）陶瓷靶材为原料，通过电子束反应蒸发生长了非故意掺杂及Al掺杂的ZnO（Al掺杂ZnO）薄膜.采用X射线衍射、Raman散射及霍尔效应技术研究了薄膜的晶体微结构及电学特性.结果表明，由（ZnO)1-x(Al2O3)x(x ≤ 0.02)的靶材生长得到的Al掺杂ZnO薄膜仍具有高度c-轴取向的纤锌矿晶体结构，但随着薄膜中Al掺入量的增加，其c-轴取向性有所退化；Raman光谱测量表明，Al掺杂ZnO薄膜的本征内应力随着Al掺入量的增加而增大，（ZnO)0.98(Al2O3)0.02薄膜中Al和Zn的原子个数比为6∶94，此时薄膜的内应力已接近饱和；Al掺杂ZnO薄膜的电阻率随着Al掺入量的增加呈现先减小后增大的特征，(ZnO)0.98(Al2O3)0.02薄膜具有最小的电阻率（7.85×10－4 Ω·cm），这归因于该类薄膜同时具有高电子浓度（1.32×1021 cm-3）和较高的电子迁移率（6.02 cm2/(V·s)）.     

Sb掺杂ZnO薄膜电学、光学性能研究

采用氧等离子体辅助脉冲激光沉积（PLD）法,在n-Si（001）衬底上制备出性能良好的Sb掺杂p型ZnO薄膜,其电阻率为44.18Ω.cm,空穴浓度为3.78×1016cm-3,霍尔迁移率为3.74 cm2V-1s-1,ZnO薄膜在室温下放置9个月,其p型性能基本保持不变。Ⅰ-V曲线显示良好的整流特性,进一步证明了Sb掺杂ZnO薄膜的p型导电性。进行低温光致发光（PL）谱测试,确认Sb掺杂p型ZnO薄膜存在2种受主态,其受主能级分别为161和336 meV,分析认为336 meV深受主为Zn空位;161 meV浅受主为由于Sb掺杂产生的SbZn-2VZn缺陷复合体。     

P掺杂ZnO的第一性原理研究

用第一性原理的赝势方法计算了纯ZnO和P掺杂ZnO的原子和电子结构,计算结构表明,ZnO为直接带隙半导体;P掺杂后晶胞膨胀,晶格常数变大;单独的P掺杂不利于p型ZnO的获得。     

高温高压下Co掺杂ZnO的压敏特性

利用CS-m-D六面顶压机,对钴掺杂氧化锌Zn1-xCoxO(x=0,0.02,0.05,0.1)纳米粉末样品,在温度为600℃和压力为常压、4 GPa、6 GPa的条件下进行高温高压处理。通过对样品的X射线衍射分析和伏安特性测量,结果表明,高温高压能够有效促进材料晶粒成长,并有效提高样品的压敏特性。同时,实验显示,不同组分的Zn1-xCoxO样品中,x=0.05的样品具有较好的压敏特性。另外,通过分析指出,高温高压下掺杂样品产生的晶界偏析也是提高样品非线性的原因之一。     

在蓝宝石、MgO衬底上ZnO波导膜的制备

以ZnO烧结陶瓷为靶材,应用射频磁控溅射技术在（001）蓝宝石、（100）MgO衬底上制备ZnO波导薄膜。利用棱镜耦合、X射线衍射、RBS背散射分析等技术研究了所沉积薄膜的光波导及内部结构信息。结果表明：在两种衬底上所沉积的ZnO薄膜可以形成优良的平面光波导结构;薄膜结晶状况为存在少量其他晶向的C轴择优取向;薄膜含有的Zn及O组分原子数比例为近化学计量比;薄膜的沉积速率受衬底材料表面能作用轻微影响;薄膜的有效折射率较ZnO体材料小且受衬底材料影响。生长在蓝宝石衬底上ZnO薄膜的平均晶粒尺寸较在MgO衬底上的小,且其随膜厚的增加无明显变化,但在MgO衬底上晶粒尺寸则随膜厚的增加有增大趋势。     

铒镱共掺波导放大器能级粒子数分布的研究

在考虑放大自发辐射(ASE)、均匀掺杂和稳态的情况下,数值求解出铒镱共掺波导放大器(EYCDWA)在前端单向泵浦、后端单向泵浦和前后两端双向泵浦三种泵浦方式下波导内部的各能级粒子数分布。对EYCDWA各能级粒子数的计算不仅揭示了一些已知现象的产生原因,也发现了一些新的规律,如铒离子亚稳态能级上粒子数变化率最大的地方表现为EYCDWA内部具有增益极值;在前端单向泵浦方式下靠近波导输出端该能级上的粒子数最少,EYCDWA产生的噪声最小。     

CdO - ZnO复合薄膜的光电学特性研究

采用磁控溅射技术制备了不同原子百分比的CdO - ZnO复合薄膜,并利用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、紫外可见近红外分光光度计、四探针电阻测试仪研究了薄膜的结构和光电学特性.研究表明:适量增加CdO掺杂量可提高薄膜在近红外区域的透射率; CdO - ZnO复合薄膜的光学带隙和电阻率随CdO含量的增加而减小,且当CdO和ZnO的原子百分比为4:1时薄膜的带隙和电阻率分别为2.09 eV和10.79×10^-3 Ω·cm.该研究结果可为制备高导电性和高透过率的薄膜提供参考.     

Property improvement of multilayer TiN/Ti films with C+ implantation

Using the MEVVA ion source, carbon ions have been implanted in TiN coatings deposited by multiarc ion plating. The Vickers microhardness of the C⁺-implanted TiN films increased with the increase in the ion flux and dose. X-ray diffraction (XRD) analysis showed that the TiC phases had been formed in the films. In addition, the films had the preferred growth orientations of TiN and TiC, both of which were (111) orientation after annealing at 500°C for 30 min. Auger electron spectra analysis indicated that C⁺-implanted profile was in typical Gaussian-like distribution in single films. The distribution with multipeaks of C atoms was obtained in multi-layer TiN/Ti. The possibility of the multilayer films (Ti(C,N)/TiN/Ti(C,N)/TiN and Ti(C,N)/TiC/Ti(C,N)/TiC) forming using the C-implanted TiN/Ti films is presented for the first time. Project supported by the National Natural Science Foundation of China and the “863” Hi-Tech Program of China.     

Preparation and properties of ZnO nano-whiskers

By a novel controlled combustion synthesis method, a large amount of ZnO nano-whiskers with different morphologies like nanotetrapods, long-leg nanotetrapod and multipods, were prepared without any catalysts and additives in open air at high temperature. Their morphologies, structures and optical properties were investigated by using SEM, XRD and PL spectrum. The possible growth mechanisms on the ZnO nano-whiskers were proposed in this paper. Supported by the National Natural Science Foundation of China (Grant Nos. 50572010, 50742007 and 10672020), National Defense Founds of China (Grant Nos. 51420205BQ0154 and A2220061080), “863” Project of China (Grant No. 2007AA03Z103), and the Scientific Research Foundation of Graduate School of BIT (Grant No. AA200802)     

Property improvement of multilayer TiN/Ti films with C~+ implantation

Using the MEVVA ion source, carbon ions have been implanted in TiN coatings deposited by multi-arc ion plating The Vickers microhardness of the C+ -implanted TiN films increased with the increase in the ion flux and dose. X-ray diffraction (XRD) analysis showed that the TiC phases had been formed in the films. In addition, the films had the preferred growth orientations of TiN and TiC, both of which were (111) orientation after annealing at 500℃ for 30 min. Auger electron spectra analysis indicated that C+ -implanted profile was in typical Gaussian-like distribution in single films. The distribution with multipeaks of C atoms was obtained in multi-layer TiN/Ti. The possibility of the multilayer films (Ti (C, N)/TiN/Ti(C, N)/TiN and Ti(C, N)/TiC/Ti(C, N)/TiC) forming using the C-implanted TiN/Ti films is presented for the first time.     

ZnO/PVP纳米复合膜的光学特性

采用高分子网络原位合成法制备了ZnO/PVP纳米复合膜.并且通过多种测试手段对ZnO/PVP纳米复合膜的光学特性进行了分析.通过XRD,TEM的测试结果可知,以聚乙烯吡咯烷酮(PVP)为模板,原位合成ZnO纳米粒子,具有六角纤锌矿结构;分散性好,粒径分布窄等特点;从光致发光谱中可以看出由于PVP的引入,使得ZnO纳米粒...     

TiO_2/ZnO纳米光催化剂的制备及性能研究

通过二步法(阳极氧化法和水热法)得到结构规则、有序核-壳结构的TiO2/ZnO纳米复合材料,并利用SEM、UV-vis、TEM等方法对所制备的纳米复合材料进行了表征。以甲基橙为目标降解物,自然光为光源,研究了TiO2/ZnO纳米光催化剂的光催化活性。结果表明,TiO2/ZnO复合光催化剂能提高对太阳光的利用率,发现在降解液pH值为3、太阳光催化降解5 h时,催化剂的降解效果最好,降解率达90%。