不同退火温度下Mn掺杂ZnO纳米晶的结构和磁性

ZnO的激子束缚能高达60meV,具有优良的光学性质。因此,Mn掺杂的ZnO材料研究在磁性半导体领域广泛开展起来。文章采用溶胶-凝胶法制备了Mn掺杂的ZnO纳米晶,讨论了在不同退火温度下纳米晶的结构和磁性。XRD结果显示,所有样品均为六角纤锌矿结构。退火后,Mn掺杂ZnO纳米晶的晶格常数均略大于纯净ZnO的晶格常数,表明Mn2 已经替代Zn2 进入ZnO晶格。500℃退火的样品在4～300K温度范围内表现为顺磁性。将退火温度提高到900℃后,有少量尖晶石结构的ZnMn2O4存在。室温磁滞回线表明样品具有室温铁磁性,磁性来源于ZnMn2O4。     

锰掺杂ZnO稀磁半导体的制备及铁磁性能

用溶胶-凝胶法,在超声波辅助条件下制备了Mn掺杂ZnO(Zn1-xMnxO,x≤0.05)稀磁半导体(DMS)纳米晶粉末样品.用透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射(XRD)仪、超导量子干涉(SQUID)测磁仪分别对样品形貌、结构和磁性能进行了表征.较低的掺杂浓度下样品很好地保持ZnO的纤锌矿结构,随着掺杂浓度x的增加,样品的晶格常数近似线性增大,没有观察到杂质相.样品Zn0.98Mn0.02O显示了很好的铁磁性,居里温度在350 K以上.     

ZnS∶Mn纳米晶的制备及磁光性能研究

采用水热法制备了Mn掺杂的ZnS纳米晶,通过X线衍射(XRD)谱、扫描电子显微镜(SEM)、磁性曲线、光致发光谱对其微结构、表面形貌、磁学及光学性能进行了探究。结果表明,ZnS∶Mn纳米晶为球形闪锌矿结构,晶体颗粒大小均匀,平均粒径为20nm。在外加磁场的作用下,ZnS∶Mn纳米晶的磁化强度随着Mn掺杂浓度增加而增加。当掺杂x(Mn)=2%(摩尔分数)时,ZnS∶Mn纳米晶发射光谱的强度最强;当x(Mn)=10%时,离子间相互碰撞引发了浓度猝灭效应及高浓度Mn引入的大量缺陷,使光致发光谱的强度减小。     

Bi掺杂ZnO籽晶层生长纳米ZnO薄膜性能研究

采用溶胶 凝胶法制备得到不同浓度Bi3+掺杂ZnO籽晶层,又进一步采用水热法合成了六方纤锌矿结构的ZnO纳米棒。通过X线衍射（XRD）、场发射扫描电子显微镜（FESEM）、光致发光（PL）谱等测试手段对样品结构、形貌和光学性能进行测试和表征。结果表明,在不同浓度Bi掺杂ZnO籽晶层上生长纳米ZnO薄膜,ZnO的晶体结构没有改变,均为六方纤锌矿结构,且(002)晶面的峰强明显高于其他晶面的峰强值;在FESEM电镜观察下发现,不同掺杂浓度Bi掺杂ZnO籽晶层上水热生长的纳米ZnO薄膜均为纳米棒状。PL光谱显示随着Bi掺杂量增加,样品的近紫外发射峰和晶格缺陷峰等峰值明显增大,且有红移现象产生。其中禁带宽度随着Bi掺杂量的增大而减小,说明Bi3+可以有效地调节ZnO的禁带宽度。     

生长温度对Mn掺杂ZnO纳米棒铁磁性的影响

用化学气相沉积法(CVD),在生长温度为600、650和700 ℃条件下,未采用任何催化剂制备了Mn掺杂ZnO纳米棒.研究发现,随着生长温度的升高,样品中O空位的浓度逐渐增加.低浓度的O空位可以增强Mn掺杂ZnO纳米棒的铁磁性,但O空位浓度过高时,Mn掺杂ZnO纳米棒表现出超顺磁性或反铁磁性.在3个样品中,650 ℃的样品具有最好的室温铁磁性,其饱和磁化强度为0.85 μB/Mn,矫顽力为50 Oe.     

溶胶-凝胶法制备Co,Cu共掺杂ZnO薄膜 结构及光学特性

采用溶胶-凝胶法在玻璃基片上制备了纯ZnO薄膜和高浓度Cu掺杂的Co,Cu共掺ZnO(Zn0.90CoxCu0.1-xO,x=0.01,0.03,0.05)薄膜。扫描电镜观察到无论是纯ZnO还是掺杂ZnO薄膜表面都有均匀分布的颗粒,但是在Cu含量较高时均匀性更好。X射线衍射揭示所有样品都具有纤锌矿结构,但是Cu掺杂量的增加使晶格常数略有减小,而晶粒尺寸却略有增大。XPS测试结果表明样品中Co离子的价态为+2价和+3价,Cu离子的价态为+2价和+1价共存。室温光致发光测量在所有样品中均观察到较强的紫外发光峰、蓝光双峰和较弱的绿光发光峰。     

掺杂氧化锌薄膜的最新进展

掺杂氧化锌(ZnO)薄膜是一种新型的透明导电氧化物(TCO)材料,因有替代氧化铟锡(ITO)的潜能而成为当今TCO材料中的研究热点,其优异的光学和电学性能使其在平板显示器、太阳能电池等光电器件中具有光明的应用前景.文章对ZnO基半导体材料的结构和性能进行了介绍,综述了近年来以ZnO薄膜为基体的n型和p型掺杂的研究进展,并在此基础上对未来的发展方向进行了展望.     

不同掺杂浓度的CdS：Mn/SiO_2核壳纳米结构的光致发光

通过反胶束法合成了分散性较好的Mn2＋掺杂的CdS/SiO2核壳纳米结构,在合成过程中,没有添加任何偶联剂。利用高分辨透射电镜和电子衍射仪器对合成的纳米颗粒的结构进行了表征。进一步研究了这些纳米颗粒的光致发光谱、光致发光激发谱和电子自旋共振谱,对于不同的Mn2＋掺杂的CdS/SiO2核壳纳米结构的发光特性和机制进行了详细的分析。这些稳定的荧光纳米颗粒可望在生物、医学等方面以及与材料相关的领域内有广泛的应用。     

Mn+离子注入的GaN薄膜的光学性质及其磁性

利用离子注入法将磁性离子Mn+注入到采用金属有机化学气相沉积法制备的GaN薄膜中,获得了稀磁半导体(Ga,Mn)N.光致发光谱结果显示由于Mn的注入,使GaN中常见的黄带发射被大大抑制.在反射和吸收光谱中,观察到锰引入的新吸收带,分析表明该带是由电荷转移过程和锰引入能级(价带顶上310meV处)的吸收组成的.透射光谱显示(Ga,Mn)N的光学带隙发生了红移,计算表明该红移量为30±5meV.震动样品磁强计的测量结果证实了Mn掺杂的GaN样品在室温下具有铁磁性.     

Mn掺杂对BST热释电陶瓷性能的影响

采用常规电子陶瓷工艺,制备了不同Mn掺杂含量的钛酸锶钡(BST)陶瓷,分别用X-射线衍射(XRD)和显微镜对其进行了表征,讨论了Mn掺杂对BST材料性能的影响。结果表明,适量的Mn掺杂,对介电常数影响不大,但可明显降低材料的介电损耗;其铁电性能变差,但热释电性能变好。最终可制备出最低损耗达0.4%、介电常数为3 200、热释电系数达20×10-8C.cm-2.K-1的样品。     

Influence of Mn-doping concentration on the microstructure and magnetic properties of ZnO thin films

The microstructure and magnetic properties of Mn-doped ZnO films with various Mn contents, synthesized by magnetron sputtering at room temperature, are investigated in detail. X-ray diffraction (XRD) measurement results suggest that the doped Mn ions occupy the Zn sites successfully and do not change the crystal structure of the ZnO films. However, the microstructure of the Mn-doped ZnO films apparently changes with increasing the Mn concentration. Arrays of well-aligned nanoscale rods are found in the Mn-doped ZnO films with moderate Mn concentrations. Magnetic measurement results indicate that the ZnO films doped with moderate Mn concentration are ferromagnetic at room temperature. The possible origin of the ferromagnetism in our samples is also explored in detail.     

Influence of Mn doping on the microstructure and optical property of ZnO

Undoped and Mn-doped ZnO samples with different percentage of Mn content (1, 2 and 3 mol%) were synthesized by a simple solvo-thermal method. We have studied the structural, chemical and optical properties of the samples by using X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscopy (SEM), energy dispersive X-ray (EDX) analysis, Fourier transform infrared (FTIR) spectroscopy and UV–VIS spectroscopy. The XRD spectra show that all the samples are hexagonal wurtzite structures. The lattice parameters calculated for the Mn-doped ZnO from the XRD pattern were found to be slightly larger than those of the undoped ZnO, which indicates substitution of Mn in ZnO lattice. SEM photograph shows that the grain size of undoped ZnO is bigger than the Mn-doped ZnOs, indicating hindrance of grain growth upon Mn doping. As the Mn doping increases the optical band gap decreases for the range of Mn doping reported here.     

掺Mn纳米ZnO的光谱学研究

在无表面活性剂的条件下,采用水热反应法制备出单晶结构的掺杂过渡族金属粒子Mn的纳米ZnO颗粒,通过X射线衍射仪(XRD)对其微结构进行了表征,并对其紫外及可见光吸收光谱和X光衍射光谱进行了分析和研究。XRD测试结果表明:产物为纯纤锌矿结构,没有其他杂质成分存在。对其紫外及可见光吸收光谱研究表明:掺Mn的ZnO纳米颗粒具有介电限域效应,使其吸收光谱发生"蓝移"现象。     

Ferromagnetism of Mn-doped ZnO nanoparticles prepared by sol-gel process at room temperature

Mn-doped ZnO diluted magnetic semiconductor nanoparticles are prepared by an ultrasonic assisted solgel process. Transmission electron microscopy shows pseudo-hexagonal nanoparticles with an average size of about 24 nm. From the analysis of X-ray diffraction,the Mn-doped ZnO nanoparticles are identified to be a wurtzite structure without any impurity phases. The magnetic properties are measured by using superconducting quantum interference device. For the ZnO with 2 % Mn doping concentration, a good hysteresis loop indicates fine ferromagnetism with a Curie temperature higher than 350 K.     

退火对用PLD法制备ZnO薄膜的发光影响

用脉冲激光沉积(PLD)方法在Si(111)和蓝宝石衬底上制备的氧化锌薄膜,在不同的退火温度和不同的退火氛围中进行了退火处理.退火温度及退火氛围对ZnO薄膜的结构和发光特性的影响用X射线衍射(XRD)谱和光致发光谱进行了表征.实验结果表明,随着退火温度的提高,ZnO薄膜的压应力减小,并向张应力转化.在不同的退火温度退火...     

Cu掺杂对sol-gel法制备的ZnO:Co薄膜发光特性的影响

采用溶胶-凝胶法制备了Cu、Co共掺的Zn0.95-xCo0.05CuxO(x=0,0.01,0.03,0.05)薄膜,并用金相显微镜和X射线衍射(XRD)研究了样品薄膜的形貌和结构,结果发现掺杂量影响着衍射峰的强度和位置。测量了样品的室温光致发光谱(PL谱),所有样品均观察到紫外发光带和蓝光发光带,同时伴随有较弱的绿光发光带。微量Cu掺杂能够显著提高ZnO∶Co薄膜的发光强度,对样品的发光机制进行了讨论。     

PLD法制备ZnO薄膜的退火特性和蓝光机制研究

通过脉冲激光沉积(PLD)方法,在O2中和100～500℃衬底温度下,用粉末靶在Si(111)衬底上制备了ZnO薄膜,在300℃温度下生长的薄膜在400～800℃温度和N2氛围中进行了退火处理,用X射线衍射(XRD)谱、原子力显微镜(AFM)和光致发光(PL)谱表征薄膜的结构和光学特性。XRD谱显示,在生长温度300℃时获得较好的复晶薄膜,在退火温度700℃时获得最好的六方结构的结晶薄膜;AFM显示,在此退火条件下,薄膜表面平整、晶粒均匀;PL谱结果显示,在700℃退火时有最好的光学特性。     

厚度对Si衬底上生长的ZnO薄膜性能的影响

采用金属有机化学气相沉积方法,在Si(100)衬底上生长出具有高度C轴择优取向的ZnO薄膜.通过X射线衍射、原子力显微镜和室温光致发光谱研究了厚度对ZnO薄膜的结构、表面和光学性能的影响.X射线衍射图显示ZnO薄膜只有单一的(0002)峰,具有高度择优取向.AFM和PL测试表明,在取样薄膜厚度范围内,薄膜的表面质量和发光性能没有随着薄膜厚度的增加而提高.这是因为薄膜在厚度增加的生长过程中,生长模型变化且晶粒增大.     

Mg_xZn_(1-x)O单晶薄膜和MgZnO/ZnO异质结构的光学性质

报道了利用等离子辅助分子束外延技术,在蓝宝石c平面上外延生长的Mgx Zn1 - x O单晶薄膜以及Mg Zn O/Zn O异质结构的光学性质.室温下随着Mg浓度增加,合金薄膜样品的发光峰与吸收边均向高能侧移动.研究了样品紫外发光的起因,将Mgx Zn1 - x O合金薄膜的发光归结为束缚激子的复合.在Mg0 .0 8Zn0 .92 O/ Zn O样品中,观察到了分别来自于Zn O层和Mg Zn O盖层的发光和吸收,并将其归因于来自Zn O层的自由激子和Mg Zn O盖层的束缚激子发射