基于单根TaON纳米带的光晶体管与紫外到近红外响应（英文）

用Ta_2O_5纳米带模板转化法控制合成TaON纳米带,典型的纳米带长约0.5 cm,横截面积40 nm×200 nm～400 nm×5600 nm。在SiO_2/Si基片上加工出TaON单根纳米带的场效应晶体管;该晶体管的电子迁移率和开关比分别为9.53×10~(–4)cm~2/(V·s)和3.4,在254～850 nm范围内显示良好的光响应。在405 nm (42 mW/cm~2)的光照下,外加5.0 V的偏压时,光响应为249 mA/W,光开关比为11。因此,该器件具有良好的光探测性, TaON纳米带可作为光电子器件的候选材料。另外,实验还控制合成出Ta_2O_5@TaON纳米带,并加工成单根纳米带的场效应晶体管,虽然相同光照条件下的光响应弱于TaON纳米带,但仍算是一种好的光电材料。     

Ta2NiSe5/GaN范德华异质结用于具有超高响应性和耐恶劣环境的紫外光电探测器(英文)

氮化镓由于其直接带隙、固有的紫外吸收和高击穿电压引起了人们对其在紫外光电探测领域的极大研究兴趣.在本工作中,我们成功地将新型三元硫族化合物Ta₂NiSe₅与非故意掺杂的GaN堆叠,形成了具有典型I型能带排列的混合维度的Ta₂NiSe₅/GaN (2D/3D)范德瓦尔斯异质结构.该异质结构表现出优异的紫外探测性能(光开关比为10⁷,响应度为1.22×10⁴A W^-1).此外,在365 nm的光照和4 V的偏压下,探测度提高至1.3×10¹⁶Jones,并表现出1.22/31.6 ms的快速响应速率.值得注意的是,该器件还具有优异的稳定性、可重复性和抗恶劣环境条件(包括高温和酸性条件)的耐受性.得益于光电探测器的高响应度、探测度和光开关比,我们成功地将该异质结构器件集成到紫外光通信中,证明了Ta₂NiSe₅/GaN光电探测器在信息传输中有着优异的应用前景.     

RuO2/ZrO2/TaON复合光催化材料的制备及光解水制氢性能

采用控制水解法制备了细颗粒的ZrO₂/Ta₂O₅复合氧化物粉体, 在氨气流量为90 mL/min、850℃下氮化10 h获得ZrO₂/TaON, 用浸渍法制备含助催化剂RuO₂的复合光催化剂。用XRD、SEM、TEM和UV-Vis漫反射光谱等对所制备的光催化材料进行了表征, ZrO₂、RuO₂的晶粒尺寸约为10 nm,TaON的晶粒尺寸约为25 nm, 复合光催化剂可以吸收波长≤500 nm的可见光。ZrO₂的引入降低了氮化生成TaON的缺陷密度, 提高了TaON的比表面积。光电流及光催化分解水制氢反应定量评价了复合材料的光催化性能, RuO₂含量为2.0wt%时复合光催化剂活性最高, 0.6 V偏压下光电流密度为0.6 mA/cm², 产氢速率为6.0 μmol/h。     

超薄金属性MoO2纳米片可控合成及其范德华接触应用研究(英文)

在二维半导体与金属材料间引入范德华接触构建器件被认为是解决二维材料电接触问题的有效途径之一.然而,迄今为止,研究主要集中在半导体材料合成与改性上,而对金属材料的制备和性能的研究较少.在这项工作中,我们报道了利用化学气相沉积法可控合成厚度从3.5到106 nm的层状MoO₂金属二维纳米片.利用X射线衍射、扫描隧道显微镜和透射电子显微镜对制备的MoO₂纳米片进行了系统表征,结果表明,制备的MoO₂为单斜晶型、晶质质量高、稳定性好.电学表征表明, MoO₂具有优良的导电性能,其导电率超过10⁶S m^-1,可与石墨烯和某些金属相媲美.此外,我们还通过引入MoO₂薄片作为范德华接触材料,探索了其在MoS₂场效应晶体管中的接触应用.所获得的MoS₂场效应晶体管表现出低肖特基势垒(3 6 m e V)和高载流子迁移率(210 cm²V^-1s^-1     

高纵横比单层MoS2纳米-微米带的可控合成及其在高性能光电晶体管中的应用(英文)

本文报道了一种快速、可控合成单层MoS₂纳米-微米带的方法:通过在蓝宝石衬底上旋涂Na₂MoO₄和NaOH的混合溶液后一步化学气相沉积硫化的方式进行生长.其中,通过改变NaOH的浓度,对气-液-固生长过程中的反应物液滴流动性进行调控,我们实现了对所获得的MoS₂的形貌和取向的调控;同时,通过改变生长时间,可以实现对MoS₂层数的调控.利用这种方法,我们获得了最窄宽度仅为200 nm,纵横比超过100的单层MoS₂纳米-微米带,且表征证明其具有很高的晶体质量.同时,我们还用该MoS₂纳米带作为沟道材料,制备了光电晶体管,测试表明其具有高达9×10⁵的电流开/关比、超过10⁵的光暗电流比以及高达8.6 A W^-1的响应度,展现了其在电子和光电子器件中的应用潜力.     

Yb3+,Tb3+共掺杂Sr2B2O5荧光粉的制备及其下转换发光性能的研究

采用高温固相法合成了Tb³⁺, Yb³⁺共掺杂的Sr₂B₂O₅荧光粉。通过X射线衍射(XRD)和荧光光谱(PL)对样品的物相结构和发光性质进行了表征。XRD结果表明, 合成样品为单斜结构的Sr₂B₂O₅相。分别使用543 nm和980 nm的监测波长, 得到的激发光谱均在354 nm、374 nm处有较强的激发峰, 其中374 nm处最强, 说明Sr₂B₂O₅荧光材料在近紫外光区对太阳光有很强的吸收; 在374 nm( Tb³⁺:⁷F₆→⁵D₃) 紫外光激发下, 观察到Tb³⁺: ⁵D₄→⁷F_J ( J = 6, 5, 4, 3) 可见光区发射光, 并检测到Yb³⁺: ²F_5/2→²F_7/2的近红外发射光。通过研究激发光谱和发射光谱与Yb³⁺掺杂浓度的关系, 发现在单斜晶体Sr₂B₂O₅中, Yb³⁺具有很高的猝灭浓度。     

原位集成光浮栅的多层SnS2/少层MoS2异质结用于高性能光电探测器与光学成像(英文)

自单层MoS₂光电晶体管问世以来,二维层状材料一直被认为是实现下一代新型光电器件与系统的最引人瞩目的候选材料之一.然而,大多数报道的二维层状材料光电探测器都存在一定的缺点,如响应率低、暗电流大、比探测率低、开关比低、响应速率慢等.在本研究中,通过堆叠由大气压化学气相沉积技术所生长的MoS₂和SnS₂纳米片,制备出了多层SnS₂/少层MoS₂范德华异质结.相应的SnS₂/MoS₂异质结光电探测器展示出了具有竞争力的综合性能:大开关比(171)、高响应率(28.3 A W^-1),以及出色的比探测率(1.2×10¹³ Jones).此外,该器件还实现了响应/恢复时间低至1.38 ms/600μs的超快响应速率.其优异的性能与SnS₂/MoS₂异质结的Ⅱ型能带排列以及原位形成的无缝光浮栅的协同作用相关,这有助于分离光激发的电子-空穴对,并延长非平衡载流子的...     

YVO4∶Eu3+,Bi3+红色荧光粉的水热合成及其荧光性能

以Y₂O₃、Eu₂O₃、Bi(NO₃)₃·H₂O、浓HNO₃、偏钒酸铵、氨水、无水乙醇和一缩二乙二醇为原料,采用聚乙烯吡咯烷酮(PVP)辅助水热法合成YVO₄: Eu³⁺, Bi³⁺纳米颗粒。使用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、红外光谱(IR)和荧光光谱(FL)等手段对产品进行了表征和分析。结果表明：合成的样品为YVO₄: Eu³⁺, Bi³⁺纳米颗粒,均具有四方晶相结构,其微结构随反应溶液的的pH值变化。YVO₄: Eu³⁺, Bi³⁺纳米颗粒在619 nm处有较强的红光发射(电偶极跃迁⁵D₀→⁷F₂),在594 nm有较弱的橙光发射(磁偶极跃迁⁵D₀→⁷F₁)。随着Eu/Bi比值的增大材料的荧光先增强后减弱,在Eu/Bi比值为5时样品的红光发射最强。溶液的pH值影响YVO₄: Eu³⁺, Bi³⁺纳米晶的发光强度,其中pH值为10时的样品其红光发射最强。并探讨了YVO₄: Eu³⁺, Bi³⁺纳米晶的发光机理。     

添加Ta2O5对NiCuZn铁氧体显微结构及磁性能的影响

采用固相反应法制备添加Ta₂O₅的NiCuZn铁氧体, 研究了不同Ta₂O₅含量对NiCuZn铁氧体显微结构, 静磁性能和高频损耗的影响。结果表明: Ta₂O₅具有细化NiCuZn铁氧体晶粒的作用, 可降低材料的烧结密度。随着Ta₂O₅含量的增加, 样品的饱和磁感应强度和起始磁导率单调减小, 矫顽力则逐渐增大, 截止频率逐渐升高, 而高频损耗呈先降低后增加的趋势, 其主导因素由剩余损耗逐渐过渡到磁滞损耗。当Ta₂O₅含量为0.12wt%时, 样品在3 MHz、10 mT、100℃下总损耗最小, 为139 mW/cm³, 其中磁滞损耗和剩余损耗分别为93 mW/cm³和46 mW/cm³。     

一种同时具备显著增强的双折射和二次谐波效应的类BBO三聚硫氰酸盐（英文）

在新兴的自旋轨道角动量光子技术领域,对兼具强二次谐波和大双折射的非线性光学晶体有很大的需求.基于此,本文采用具有大π共轭效应的[HC₃N₃S₃]^2-和碱金属阳离子K⁺相结合,成功合成了一例新型类β-BaB₂O₄ (BBO)手性三聚硫氰酸盐K₄(HC₃N₃S₃)₂·H₂O (1).与具有最优排列的π共轭[B₃O₆]^3-环的BBO相比,1中[HC₃N₃S₃]^2-环的排列并不理想,但倍频响应和双折射显著增强(1.8×BBO;Δn=0.402@550 nm,～3.3×BBO).第一性原理计算分析表明,π共轭[HC₃N₃...     

Sputtered Ta2O5 antireflection coatings for silicon solar cells

Ta₂O₅ thin films were deposited onto monocrystalline silicon surfaces by magnetron reactive sputtering. When the Ta₂O₅ films are employed as antireflection coatings, the reflectance of the original silicon surface diminishes from about 30% to approximately 3%. At the same time, a very low absorption coefficient (less than 10³ cm^-1) for the Ta₂O₅ films below their fundamental absorption edge (hv < 4.2 eV) is obtained from reflectance and transmittance spectra of Ta₂O₅ deposited onto quartz substrates. Finally, the technique of reactive sputtering is considered from the point of view of preparing antireflection coatings for solar cells.     

共沉淀纳米粉体制备Yb:CaF2激光陶瓷及其性能研究

利用共沉淀法合成的粉体, 通过真空烧结结合热压烧结后处理制备了掺镱的氟化钙透明陶瓷(Yb:CaF₂)。在600 ℃预烧1 h, 700 ℃热压烧结2 h制备的5at%Yb:CaF₂透明陶瓷在1200 nm处的直线透射率达到92.0%。对陶瓷的显微结构、光谱特性和激光性能进行了测试和讨论。研究结果表明, 陶瓷样品的显微结构均匀, 平均晶粒尺寸为360 nm。此外, 计算得到Yb:CaF₂陶瓷在977 nm处的吸收截面和1030 nm处的发射截面分别为0.39×10 ^-20和0.26×10 ^-20cm ²。最后, 对Yb:CaF₂陶瓷激光性能进行了表征, 得到最大输出功率为0.9 W, 最大斜率效率为23.6%。     

Measurement of the current transient in Ta2O5 films

Current vs. time (I−t) measurements were performed on Ta₂O₅-based devices. Charge build-up at the Ta₂O₅/SiO₂ interface was used to explain the transient. The interfacial charge density was calculated from the I−t curve and the maximum was found to be 398 nC cm^-2 and 317 nC cm^-2 for Al/Ta₂O₅/Si and Al/Ta₂O₅/SiO₂/Si capacitors respectively. The value for MTOS was comparable with the value obtained by quasi-static measurements.     

Enhancement of red emission assigned to inversion defects in ZnAl2O4:Cr3+ hollow spheres

ZnAl₂O₄:Cr³⁺ hollow spheres composed of secondary nanoparticles with single spinel phase were fabricated using carbon templets. Monitoring the emission of 687 nm, two wide excitation bands attributed to the electrons of Cr³⁺ transiting from ⁴A_2g (⁴F) → ⁴T_1g (⁴F) and ⁴A_2g (⁴F) → ⁴T_2g (⁴F) were observed. The broad excitation band at about 397 nm was asymmetric and consisted of two peaks, indicating that there was a trigonal distortion existing in the lattices. The intensity of all emitting peaks revealed sharp increasing trend with the sintering temperature increase, and the intensity of emission at 698 nm assigned to inversion defects was more intense than that of emission at 687 nm assigned to octahedral Cr³⁺ ions in the undistorted spinel lattice. The samples with higher synthesized temperature revealed longer decay time, and the relative weightage of shorter decay time component decreased with the increase of sintering temperature, indicating that the surface defects decreased.     

(Lu0.5In0.5)2O3:Tm3+,Yb3+超细粉末的合成和上转换发光

先用液相沉淀技术合成Lu/In/Tm/Yb四元体系水合碱式碳酸盐类沉淀前驱体,然后将其在1100℃煅烧制备出一系列类球状平均粒度约为110 nm的[(Lu_0.5In_0.5)_0.999-xTm_0.001Yb_x]₂O₃ (x=0~0.05)氧化物固溶体。在980 nm泵浦激光激励下这种氧化物粉体在可见光区发射出强烈的蓝青光(450~510 nm,源于Tm³⁺离子4f¹²电子组态内¹D₂→³H₆,³F₄电子跃迁)和较弱的红光(650~670 nm,源于Tm³⁺离子的¹G₄→³F₄电子跃迁),二者的上转换过程均为双光子吸收。随着Yb³⁺离子浓度的提高1931CIE色坐标上的发射光颜色逐渐由绿光(0.31, 0.54)移向蓝光(0.01, 0.19)。Yb³⁺离子共掺提高了Tm³⁺离子的上转换发光强度,其最佳含量为2.5%。发射474 nm蓝光和654 nm红光的粉体,其荧光寿命分别约为0.84和0.97 ms。     

Electrical properties of Ta2O5 thin films deposited on Cu

The electrical and dielectric properties of reactively sputtered Ta₂O₅ thin films with Cu as the top and bottom electrodes forming a simple metal insulator metal (MIM) structure, Cu/Ta₂O₅/Cu/n-Si, were studied. Ta₂O₅ films subjected to rapid thermal annealing (RTA) at 800°C for 30 s in N₂ ambient crystallized the film, decreased the leakage current density and resulted in reliable time-dependent dielectric breakdown characteristics. The conduction mechanism at low electric fields (<100 kV/cm) is due to Ohmic conduction; however, the Schottky mechanism becomes predominant at high fields (>100 kV/cm). Present studies demonstrate the use of Cu as a potential electrode material to replace the conventional precious metal electrodes for Ta₂O₅ storage capacitors.     

Nd3+:Lu2O3放电等离子烧结及光学性能

Lu₂O₃是具有高热导率而成为极具潜力的高功率激光介质材料。实验以商用氧化物粉体为原料, LiF为烧结助剂, 采用放电等离子烧结法制备了不同Nd³⁺掺杂浓度(C_Nd=0, 1at%, 3at%和5at%) Lu₂O₃透明陶瓷, 并研究了Nd³⁺掺杂浓度对Lu₂O₃陶瓷的物相、烧结性能、微观结构及光学性能的影响。结果表明：在高Nd³⁺浓度(5at%)掺杂后烧结样品仍为纯Lu₂O₃相;Nd³⁺掺杂对Lu₂O₃陶瓷烧结性能及微观形貌的影响有限;所有样品最终均表现出高致密性(99.5%以上)和优异的透光性能, 其中3at% Nd³⁺:Lu₂O₃的透过率最高, 在1064和2000 nm处的透过率分别为82.7和83.2%。Nd³⁺:Lu₂O₃透明陶瓷的最强发射峰位于1076和1080 nm;且随着Nd³⁺掺杂浓度的增加, 荧光强度降低, 寿命变短, 发生浓度淬灭。