Be掺杂对ZnO电子结构和光学性质的影响

基于密度泛函理论（DFT）第一性原理计算了Zn1-xBexO化合物的电子结构和光学性质. 计算结果表明Zn1-xBexO带隙随掺杂浓度的增加而变大. 这种现象主要是由于价带顶O2p随掺杂量x的增加几乎保持不变,而Zn4s随掺杂量x的增加向高能端移动. 光学介电函数虚部计算结果表明：在2.0, 6.76eV位置随掺杂浓度的增加峰形逐渐消失,是由于Be替代Zn导致Zn3d电子态逐渐减少所致;而9.9eV峰形逐渐增强,是由于逐渐形成的纤锌矿结构BeO的价带O2p到导带Be2s的跃迁增加所致.     

纳米复合β-Ni(OH)2电极材料的制备与电化学性能

氢氧化镍(Ni(OH)2)是碱性二次电池的正极材料,本文采用化学沉淀法制备了纳米Ni(OH)2超微粉体,XRD检测证实晶型为β相，用TEM对粉体进行形貌分析，结果表明所得产物是颗粒状纳米晶，粒径20nm左右．将纳米Ni(OH)2粉以10％的比例掺杂到常规球镍中制得纳米复合β-Ni(OH)2电极材料，其电化学容量和放电平台较常规球镍有很大提高，大电流放电时，纳米复合β—Ni(OH)2电极材料的电化学容量比常规球镍提高达40．9％。     

热氧化制备纳米氧化锌薄膜的光致发光和室温紫外激光发射

利用低压 -金属有机汽相外延 (L P- MOCVD)工艺首先在二氧化硅衬底上生长硫化锌 (Zn S)薄膜 ,然后 ,将硫化锌薄膜在氧气中于不同温度下进行热氧化 ,制备出高质量的纳米氧化锌 (Zn O )薄膜 .X射线衍射 (XRD)结果表明 ,氧化锌具有六角纤锌矿晶体结构 .90 0℃氧化样品的光致发光 (PL )谱中 ,在波长为 3.3e V处观察到一束强紫外光致发光和相当弱的深能级发射 .紫外发光强度与深能级发射强度之比是 80 ,表明纳米 Zn O薄膜的高质量结晶 .在受激发射实验中观察到紫外激光发射 .     

ZnO材料的电子输运特性

用全带Monte Carlo方法模拟了纤锌矿Zn O材料电子的稳态和瞬态输运特性.稳态输运特性包括稳态平均漂移速度-电场特性、电子平均能量-电场特性和在不同电场下电子按能量的分布.在平均漂移速度-电场特性中发现了微分负阻效应.Zn O的瞬态输运特性包括平均漂移速度-位移关系曲线、渡越时间-位移关系曲线等.在平均漂移速度-位移关系曲线中发现了过冲现象,这种现象是电子从低能谷到高能谷跃迁过程中的弛豫时间产生的.     

ZnO单晶薄膜光电响应特性

对采用MOCVD方法沉积的ZnO单晶薄膜的欧姆接触特性、光电特性进行了研究,并对比研究了射频溅射沉积SiO2抗反射膜对ZnO薄膜I-V、光电特性的影响.实验结果表明,非合金Al/ZnO金属体系与n型ZnO形成了良好的欧姆接触,溅射沉积SiO2在ZnO表面引入了载流子陷阱,影响I-V特性,延长了光响应下降时间.ZnO单晶薄膜光电导也具有时间退化现象.     

纳米晶ZnO:Er~(3+)的光致发光特性

为了探讨稀土Er3 与纳米ZnO基质之间的能量传递,利用化学沉淀法制备了纳米ZnO:Er3 粉体材料,测量了样品的X射线衍射谱(XRD)、光致发光谱(PL)和激发谱(PLE)。 X射线衍射结果表明: ZnO:Er3 具有六角纤锌矿晶体结构。室温下,在365 nm激发下,在纳米ZnO宽的可见发射背景上,观测到了 Er3 的激发态4S3／2(5-49 nm)、 2H11／2(522 nm)和4F5／2(456 nm)的特征发射, ZnO:Er3 的紫外近带边发射与未掺杂的纳米晶ZnO的近带边发射比较,强度明显减弱,绿光深能级发射略有增强。分析了稀土Er3 的4S3／2、2H11／2和4F5／2激发态发射,证实了纳米ZnO基质与稀土Er3 离子之间存在能量传递。     

同质缓冲层对ZnO薄膜光学性质的影响

利用射频磁控溅射技术,在单晶硅衬底上生长出高质量(0002)晶面取向的ZnO外延薄膜。通过XRD、AFM、吸收光谱、光致荧光发光谱的实验研究,发现加入适当厚度的、低温生长的ZnO同质缓冲层,可有效降低晶格失配和因热膨胀系数不同引起的晶格畸变。在衬底温度200℃、沉积时间5min的ZnO缓冲层上,以450℃衬底温度溅射ZnO薄膜主层,得到的ZnO样品的晶体结构、表面形貌和光学性质均有较明显的改善。     

基于PLD法制备ZnO:Eu3+,Li+薄膜的发光性质研究

采用脉冲激光沉积(PLD)技术在Si(111)衬底上生长了Eu3+、Li+共掺杂的ZnO薄膜。分别对样品进行了X射线衍射(XRD)谱测试和光致发光(PL)谱分析,重点研究了退火处理对样品结构和发射光谱的影响。XRD谱测试表明,样品具有很好的C轴择优取向。PL谱研究表明,当用325nm光激发样品时,样品的发射光谱仅由ZnO基质的紫外发射和蓝光发射组成,并没有发现稀土Eu3+的特征发光峰;样品的蓝光发射源于电子从Zn填隙形成的浅施主能级到Zn空位形成的浅受主能级跃迁;和真空中退火的样品相比,O2中制备的样品的蓝光发射减弱,紫外发光增强。用395nm的光激发时,退火前样品分别在594nm和613nm处存在两个明显的Eu3+特征发光峰,退火后的样品仅发现Eu3+位于594nm的特征发光峰,这表明,退火处理不利于稀土离子的特征发射,但O2中退火的样品ZnO基质红绿波段发射光谱明显增强。     

p型ZnO薄膜制备的研究进展

ZnO是一种性能优异的"低温蓝光工程"宽带隙Ⅱ-Ⅵ族半导体材料,但因本征施主缺陷和施主杂质引起的自补偿效应等使ZnO很难有效地实现n型向p型导电的转变。为此,阐述了ZnO薄膜的p型掺杂机理,介绍了国内外研究者在抑制自补偿、提高受主掺杂元素固溶度及寻求合适的受主掺杂元素等方面p型ZnO薄膜的最新研究进展。研究表明:增加ZnO材料中N原子固溶度的各种办法如施主-受主共掺杂、超声雾化气相淀积及本征ZnO薄膜在NH3气氛下后退火等和选择IB族中的Ag为受主掺杂元素是实现ZnO薄膜p型导电的有效措施。期望通过本综述能为国内ZnO基器件应用的p型ZnO薄膜的制备提供新思路。     

In2O3：Sn和ZnO：Al透明导电薄膜的结构及其导电机制

基于对锡掺杂三氧化铟(Sn-doped In2O3,简称ITO)和铝掺杂氧化锌(Al-doped ZnO,简称ZAO)薄膜退火前后XRD数据的分析,研究了薄膜晶格常数畸变的原因,同时讨论了ITO和ZAO薄膜的导电机制.结果表明,低温沉积ITO薄膜的晶格膨胀来源于Sn2+对In3-的替换,导电电子则由氧缺位提供;高温在位制备和退火处理后薄膜的晶格收缩来源于Sn4+对In3+的替换,导电电子则主要由Sn4+取代In3+后提供.低温ZAO薄膜的晶格畸变来源于薄膜中的残余应力,导电电子的来源则同高温在位和退火处理后的薄膜一致,即由Al3+对Zn2+的替换和氧缺位两者共同提供