In、Sn共掺杂ZnO纳米线的制备及其气敏性能研究

为了改善纯ZnO纳米线的气敏性能,采用物理蒸发法制备出In、Sn共掺杂的ZnO纳米线,利用XRD、SEM、TEM对产物的形貌、结构进行表征,采用CGS-1TP智能气敏分析系统对其进行酒精气敏性能测试.结果表明,制备出的In、Sn共掺杂ZnO纳米线具有六方纤锌矿结构,平均直径约为80nm,In元素与Sn元素的掺杂量分别为0.12%和1.1%.在最佳工作温度225℃条件下,对气体浓度为400ppm的酒精蒸气的灵敏度S(Ra/Rg)为39.06,响应-恢复时间分别为9s和5s,比同等测试条件下纯ZnO纳米线的灵敏度提高63.9%,响应-恢复时间分别缩短1s和2s.     

Mn掺杂ZnO纳米晶粉体的结构及磁性研究

为探寻ZnO稀磁半导体材料的室温铁磁性来源,采用溶胶凝胶法制备掺Mn量为0、1%、2%和3%的ZnO粉体,利用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、X射线光电子能谱仪以及振动样品磁强计,研究粉体的形貌特征、物相、电子结构以及室温磁性能。结果表明:掺Mn可使粉体粒度减小;Mn以离子形式取代Zn的位置,保持了本征ZnO的六方纤锌矿结构,无第二相形成;掺Mn形成的Zn—Mn键和Mn—O—Mn键改变了本征ZnO的缺陷结构,从而导致磁性变化;样品中的氧空位浓度决定ZnO的室温铁磁性;掺Mn量为1%时为最优掺入量,具有最大的饱和磁矩22.599×10?2 emu/g。     

Structure, optical, and magnetic properties of Mn-doped ZnO films prepared by sputtering

The microstructural,optical,and magnetic properties and room-temperature photoluminescence(PL) of Mn-doped ZnO thin films were studied.The chemical compositions were examined by energy dispersive X-ray spectroscopy(EDS) and the charge state of Mn ions in the ZnO:Mn films was characterized by X-ray photoelectronic spectrometry(XPS).From the X-ray diffraction(XRD) data of the samples,it can be found that Mn doping does not change the orientation of ZnO thin films.All the films prepared have a wurtzite stru...     

高压高温制备Sb掺杂的P型ZnO及电致发光

以ZnO和Sb_2O_3为前驱物,在5GPa、1100~1450℃条件下,制备出电学性能稳定的掺Sb的p型ZnO(记作ZnO:Sb)。其中1450℃掺杂4.6%Sb时合成了性能最好的P型ZnO:Sb,电阻率为1.6×10~(-2)Ωcm,载流子浓度为3.3×10~(20)cm~(-3),迁移率为12.1cm/V s。p型导电是由位于Zn位的Sb和两个Zn空位组成的复合受主引起的。测定了受主能级为113meV,讨论了压力对p型ZnO的形成和电性能的影响。此外,以高质量ZnO纳米线作为LED的发射层,通过将p型ZnO:Sb中的空穴注入ZnO纳米线中实现了激光发射。当注入电流达到20mA时,电致发光(EL)的功率可达到10mW。     

磁控溅射Ti掺杂NbN薄膜的机械和摩擦学特性研究

为研究Ti掺杂的NbN薄膜的机械和摩擦学特性,采用射频和直流磁控共溅射技术制备了Ti掺杂的NbN(Ti:NbN)薄膜.利用X射线衍射仪(XRD)、能量色散X射线光谱仪(EDX)、扫描电子显微镜(SEM)、纳米压痕仪、高温摩擦磨损实验机分别对Ti掺杂的NbN薄膜的微观结构、组成成分、表面形貌、机械和摩擦学性能进行了研究.XRD测试结果显示,薄膜的结晶性随着Ti靶掺杂功率的增加(从0 W逐渐升高到40 W)而呈明显增强趋势,晶粒尺寸也由18.010 nm增加到21.227 nm.当Ti靶的掺杂功率为30 W时,NbN薄膜的硬度由4.5 GPa(未掺杂)增加到20.4 GPa,弹性模量由145.8 GPa(未掺杂)增加到224.5 GPa; 当Ti靶的掺杂功率为40 W时,NbN薄膜的摩擦系数由0.73(未掺杂)下降到0.51,磨损率由3.3×10^-6 mm³/(N·mm)(未掺杂)下降到2.1×10^-6 mm³/(N·mm).这表明,掺杂Ti可使NbN薄膜的机械性能和摩擦学性能得到很大的改善.     

Cu掺杂量对ZnO∶Cu纳米粉体发光性能的影响

为了考察Cu掺杂量对产物发光性能的影响,本文在PVA溶液中制备出Cu掺杂ZnO纳米粉体的前驱体,经500℃煅烧3h获得ZnO∶Cu纳米粉体.利用XRD、TEM分析了产物的结构和形貌,并采用FS分析了Cu掺杂量对产物发光性能的影响.研究结果表明所制备的产物具有六角纤锌矿结构,Cu的掺杂量不高于3∶100（摩尔比）时不影响产物的晶体结构;制得的粉体呈球形,大小均匀,分散性好,平均粒径为20~25nm.在以325nm波长激发的室温PL光谱中可以观察到Cu掺杂显著地抑制了本征态ZnO粉体的带边发射,随着Cu的掺杂量的增加,在400~428nm范围内出现较弱的蓝紫光发射,发射峰出现红移,且发射强度下降;在458nm和486nm处出现较强的蓝光发射,其中458nm的蓝光发射尤为显著,发射强度随着Cu的掺杂量的增加而下降;由于Cu的掺杂也导致520nm处的绿光发射减弱.     

基片表面朝向对ZnO纳米线生长机理的影响

采用热蒸发ZnO粉末法,以金膜为催化剂,在两片表面分别朝上和朝下的Si(100)基片上生长ZnO纳米线(样品分别标为1#和2#)。X射线衍射(XRD)图谱上只存在ZnO的(002)衍射峰,说明ZnO纳米线沿(001)择优取向。通过扫描电子显微镜(SEM)表征发现,ZnO纳米线整齐排列在Si基片上,直径在100nm左右,平均长度为4mm。通过分析得出,两种基片上生长的ZnO纳米线的生长机理是不相同的:1#样品,在基片表面上先生长ZnO薄膜,再在薄膜上生长ZnO纳米线;2#样品,ZnO纳米线直接外延生长在基片表面。结果显示基片表面的朝向影响ZnO纳米线的生长机理。     

稀土元素掺杂对ZnO纳米线气敏性能的影响

为解决ZnO基气体传感器在实际应用中存在着灵敏度低、选择性差、响应时间长等问题,以采用物理热蒸发法制备的纯ZnO纳米线和稀土元素（Y2O3、CeO2、La2O3）掺杂的ZnO纳米线为气敏基料,制备成旁热式气敏元件,用静态配气法对浓度均为100 ppm的无水乙醇蒸汽、氨气、甲烷及一氧化碳四种气体进行气敏性能测试.结果表明,稀土元素掺杂后,ZnO纳米线对四种气体灵敏度的最高值都有明显的提高,响应时间和恢复时间分别为4 s和3 s.     

镨对锰掺杂钛酸钡陶瓷结构和介电性能的影响

采用冷压陶瓷技术制备了锰掺杂及镨锰共掺杂钛酸钡陶瓷.1.0%锰在钛酸钡中的掺杂导致形成四方和六方钙钛矿混合结构;镨的进一步掺杂导致六方相消失,形成四方钙钛矿单相结构.同时研究了镨对锰掺杂钛酸钡陶瓷介电性能的影响.     

Coexistence of antiferromagnetic and ferromagnetic in Mn-doped anatase TiO2 nanowires

A series of Mn-doped TiO_2 nanowires (NWs) were prepared by hydrothermal method at the mole fraction of Mn changing from 0 to 12.0%. X-ray powder diffraction (XRD) analysis shows that all the samples have pure anatase structure. SEM and TEM studies show that the diameter and the length of the Mn-doped TiO_2 NWs are larger than those of the undoped TiO_2 NWs. Energy dispersive X-ray spectroscopy (EDX) reveals that the samples are composed of Ti, Mn and O. According to magnetization measurements, all samples show ferromagnetic behavior, but only the undopedTiO_2 NWs are completely ferromagnetic with a saturated magnetization about 1.0 mA·m~2/kg. Mn-doped TiO_2 samples exhibit antiferromagnetic and ferromagnetic (AF-FM) behaviors simultaneously. Photoluminescence (PL) spectra demonstrate the existence of MnO_2 sublattice. These observations indicate that an AF-WF crossover is induced by the coexistence of TiO_2 sublattice and MnO_2 sublattice.     

紫光激发对ZnO纳米线氨气气敏性能的影响

分析了ZnO基气体传感器在应用中存在灵敏度低、响应和恢复时间长的问题.以物理热蒸发法制备的ZnO纳米线为气敏基料,制作成旁热式气敏元件.采用紫光(波长为370~395 nm)激发,用静态配气法对浓度为100 mL/m3的氨气进行了气敏性能的测试.ZnO纳米线气敏元件对氨气检测的灵敏度提高了353%,响应时间和恢复时间分别缩短了4 s和1 s.     

Design and micro mechanical properties of nano-SiO_2 strengthened composite coatings towards remanufacturing

1INTRODUCTION Theapplicationofsurfaceengineeringtech nologieshaspromotedthedevelopmentofremanu facturing,whichplaysanimportantroleinthe sustainabledevelopmentstrategy.Withanewly developednanomaterialsavailable,nanosurfacetechnologies,especiallynanocomposi…     

Ferromagnetism of Zn1−x Cu x O polycrystalline made by solid state reaction

The Zn1-xCuxO polycrystalline materials were prepared by doping CuO into wurtzite ZnO through solid state reaction. The high concentration of copper doping in ZnO exhibited remarkable room temperature ferromagnetism. The Experiments showed that the magnetization saturation rose with the increase of Cu content. For the low Cu content sample, the hysteresis loop was slightly tilted which indicated that the diamagnetism coexisted in this sample. The temperature dependence of magnetization of Zn1-xCuxO revealed that the magnetic exchange coupling depended on the doping concentration of Cu and there were many different local environments for magnetism. The measured hysteresis loop and temperature dependence of magnetization were overall performance of the magnetism coming from a wide distribution of ferromagnetic exchange couplings.     

金属Y和Cr共掺杂W2N薄膜的力学及摩擦学性能研究

采用磁控溅射法,通过改变氩氮比率,在Si(100)衬底上成功制备了W₂N薄膜,当氩氮比率为20:6时薄膜的结晶性最好.为了改善W₂N薄膜的力学和摩擦学性能,采用射频和直流磁控共溅射方法分别在Si(100)和A304不锈钢衬底上制备了软质金属Y和硬质金属Cr共掺杂的W₂N(Y-Cr:W₂N)薄膜.在掺杂功率20～50 W范围内,当掺杂功率为30 W时,薄膜具有最大硬度,为23.71 GPa,此时样品的弹性模量为256.34 GPa; 当掺杂功率为20 W时,薄膜的平均磨擦系数最小,为0.37.这表明,金属Y和Cr的掺入使W₂N薄膜的力学和摩擦学性能有了很大的改善.     

在外加电场下制备ZnO纳米线

为了有效控制ZnO纳米线的生长,采用物理热蒸发法在外加电场的条件下制备ZnO纳米线.通过在沉积区引入外电场,制备出了定向生长的ZnO纳米线、纳米梳子及纳米锥.借助扫描电子显微镜、X射线能谱分析仪和透射电子显微镜以及X射线衍射仪,研究外加电场对ZnO纳米线生长的影响.与没有外加电场的情况相比,ZnO纳米线的生长方式发生了较大的改变,由一点向空间发散生长转变为沿某一方向定向生长,其平均直径约70 nm,长约12μm.结果表明,外加电场能有效控制半导体纳米线的生长,使其生长更具有方向性.     

不同微观形貌的ZnO薄膜的制备及其表征

通过溶胶凝胶法在透明玻璃上制备了ZnO薄膜,分别采用XRD、SEM和AFM等分析方法对所制样品进行表征,分析了样品的结构特性。研究了络合剂及添加剂等因素对ZnO薄膜微观形貌的影响,并且考察了不同计量比下ZnO颗粒的富集程度、纳米线的对称程度差别,得到了致密粒子(0.7μm)和纳米线(0.5μm)的两种微观结构ZnO薄膜。研究表明,纳米线呈倒伏状分布在基体表面,并分析了对称分布的纳米线结构产生的机理。     

Au modified ZnO nanowires for ethanol gas sensing

We demonstrated the application of sensors for ethanol gas detection.The ZnO nanowires based sensors with interdigital electrodes were fabricated,and a platform was constructed to test the properties of the sensors.To acquire better response and shorter response/recovery time,the ZnO nanowires were modified with Au.The ethanol gas sensing performance of the pure sensors and those modified with Au nanoparticles were investigated for comparison,and the optimal test temperature of 350℃ was obtained.We found that the response/recovery time for the modified sensor towards 500 ppm of the ethanol gas was reduced by 1.35 and1.42 times compared with the pure sensors,and the sensitivities towards 500 and 10 ppm of the ethanol gas were also increased by 3.18 and 1.35 times,respectively.These proved the enhancement of the Au nanoparticles in the ZnO nanowires based sensors for ethanol gas sensing.     

氨气退火对ZnO纳米线阵列光致发光性质的影响

采用水热方法在Si（100）衬底上制备ZnO纳米线．利用提拉法在Si衬底上首先制备ZnO晶种层,然后利用水热法在晶种层上生长ZnO纳米线．在不同温度下的NH。气氛中,对zn0纳米线进行退火处理．系统地研究了NHs退火对ZnO纳米线光学性质的影响,在低温光致发光光谱中观察到了-9氮受主相关的光发射,并通过自由电子一受主辐射复合光发射确定受主离化能为129meV．实验结果还表明,随着退火温度的升高,施主一受主对辐射复合发光呈现了微弱红移现象．在700℃退火的条件下制备的ZnO纳米线的低温PL谱中,观察到较为明显的自由激子光发射,并采用理论拟合进行证明．     

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...     

纳米ZnO传感阵列对多组份气体的智能识别

采用物理热蒸发法制备纯ZnO纳米线及Al,Ag,Ni掺杂的ZnO纳米线.以纯ZnO纳米线及Al,Ag,Ni掺杂的ZnO纳米线为基料分别制成气敏传感器;利用气体敏感的差异性,构建纳米ZnO基气敏传感器阵列,结合BP人工神经网络来实现纳米ZnO基气敏元件对目标混合气体组分和相对浓度的识别.结果表明:将传感器阵列输出灵敏度值进行处理后,输入BP神经网络完成训练,能够准确识别混合气体(CO,H2,CH4)的组分与相对浓度。