TiO2纳米薄膜微观结构及光学性能研究

用sol-gel法制备了纳米TiO₂薄膜,用原子力显微镜(AFM)观察了薄膜的表面形貌,测量了薄膜的表面粗糙度(RMS)为2.832 nm;用红外光谱(IR)研究了TiO₂薄膜前驱体溶胶的组成; 探讨了TiO₂薄膜的焙烧温度、层数等制备条件对TiO2光催化活性的影响,结果发现在490℃,8层膜的TiO₂活性最高.     

温度条件对反应电子束蒸发制备TiO2薄膜结构和性能的影响

研究基片温度(120～300 ℃)和热处理温度(400℃)对电子束蒸发TiO₂薄膜的结构和光学性能的影响.XRD分析表明,在120 ℃, 200 ℃和300 ℃的普通玻璃基片上采用电子枪加热蒸发制备的TiO₂薄膜具有非晶态结构,沉积态薄膜经过400 ℃保温1 h的热处理后得到的相为具有(004)取向的锐钛矿相,晶粒大小在3.6～8.1 nm之间.透射谱分析表明,薄膜的折射率随着基片温度的升高而增加;热处理后,薄膜的折射率也相应提高,其原因来自于薄膜的晶化.     

N掺杂ZnO薄膜的荧光特性研究

以N₂为掺杂源,通过改变O₂∶N₂比,利用射频磁控溅射法在玻璃衬底上制备了具有[002]择优取向的N掺杂ZnO薄膜,研究了ZnO薄膜的光致发光谱随着N掺入量的不同而变化的规律.结果表明,薄膜主衍射峰为402 nm处的发光峰;由于N掺杂量的不同,有的薄膜在445 nm和524 nm处也有发光发存在,但随着薄膜N含量的不同,其发光峰强度明显不同,其峰位也发生了相应的红移或者蓝移.当O₂∶N₂为10∶15时,制备的薄膜N掺杂量最大,光学性能最好,此工艺为研究ZnO薄膜的缺陷类型及导电类型提供了重要的研究参考.     

Eu3+离子掺杂钛酸盐纳米管的直接水热合成与发光性能

 采用纳米管制备和离子掺杂同步进行的直接水热合成方法，合成了纯钛酸盐纳米管（TNT）和Eu³⁺离子掺杂的纳米管（TNT-Eu）；并利用X射线衍射（XRD）、透射电子显微镜（TEM）、光致发光谱仪研究了纳米管的形貌特征、物相组成、热稳定性和发光性能。结果显示：这种方法简便易行、稳定性好、产率高。钛酸盐纳米管物相可近似表示为(H,Na)₂Ti₃O₇或(H,Na)₂(Ti,Eu)₃O₇。高温处理对钛酸盐纳米管的结构产生很大的影响，450 ℃下纳米管的层状结构被破坏，晶体结构转化为锐钛矿型的TiO₂。TNT-Eu样品的发光性能较强，出现的393.5 nm、593 nm、614 nm的谱带归属于⁵D₀-⁷F₁和⁵D₀-⁷F₂电子的跃迁。     

溶胶-凝胶TiO2和SiO2光学膜的结构

本文研究了TiO₂和SiO₂溶胶-凝胶光学膜在低温热处理下的组分、形貌特征、光散射特性.AES分析结果表明,在TiO₂膜和SiO₂膜的交界面处,Ti和Si相互扩散,从而证实了在多层膜中,膜层之间、膜层和基底之间有Ti-O-Si(或Si-O-Ti,或Si-O-Si)化学键形成.AES和ESCA分析结果显示溶胶-凝胶膜经过低温处理后C的含量较高,这归结为溶胶—凝胶膜的工艺特点.AFM测试结果显示,溶胶—凝胶TiO₂光学膜的表面形貌具有显著的柱状结构,薄膜表面起伏大约是7.5nm.TiO₂,SiO₂单层膜的表面散射率随着热处理温度的提高而变大,对于不同陈化时间的溶液镀制的膜有不同的表面散率.     

高压对纳米ZnO和ZnO/SnO2复合材料的结构和发光性能的影响

 利用溶胶-凝胶法制备出了纳米晶ZnO与含有3%摩尔分数SnO₂的ZnO/SnO₂复合材料,在六面顶压机上对制备出的两种样品进行了室温下、6GPa的高压处理。采用X射线衍射（XRD）、透射电子显微镜（TEM）和光致荧光谱（PL）等方法,对高压处理前后样品的结构和发光性质进行了表征。结果表明：高压处理后回收到的纳米晶ZnO和ZnO/SnO₂复合材料的平均粒径分别减小5.9%和26.3%;高压处理后ZnO和ZnO/SnO₂复合材料光致发光谱的发光带强度都有所降低,但ZnO/SnO₂复合材料发光带强度降低幅度比纯ZnO小,对产生这些现象的原因进行了讨论。     

多孔TiO2/Al/SiO2纳米复合结构的紫外光吸收特性研究

在SiO₂玻璃衬底上用脉冲激光沉积(PLD)技术，分别沉积Ti和Ti/Al膜，经电化学阳极氧化成功制备了多孔TiO₂/SiO₂和TiO₂/Al/SiO₂纳米复合结构. 其中TiO₂薄膜上的微孔阵列高度有序，分布均匀. 实验研究了Al过渡层对多孔TiO₂薄膜光吸收特性的影响. 结果表明：无Al过渡层的多孔TiO₂薄膜其紫外吸收峰在27     

爆轰法制备纳米TiO2及其参数控制

 采用偏钛酸与炸药混合进行爆轰合成，制备出晶粒尺寸在10 nm到60 nm之间的纳米TiO₂粉末。结合XRD、TEM、BET等表征手段，研究了纳米TiO₂的制备参数与其晶粒尺寸和晶相结构之间的关系。发现当炸药含量增加时，产物晶粒尺寸增大，同时晶相结构随炸药量的增加逐渐由低温的锐钛矿型和板钛矿型向高温的金红石型转变，爆轰温度在这种转变过程中起着极为重要的作用。     

衬底对原位氧化制备的ZnO薄膜结构和光学性质的影响

 采用射频反应溅射法在不同衬底上制备Zn₃N₂薄膜,然后对其原位氧化制备ZnO薄膜。利用X射线衍射分析(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和光致发光谱(PL)等表征技术研究了不同衬底对ZnO薄膜的结晶特性和发光性能的影响。XRD研究结果显示:Zn₃N₂薄膜在500 ℃原位氧化3 h后完全转变为ZnO薄膜,在玻璃和熔融石英衬底上制备的多晶ZnO薄膜无择优取向,而单晶硅（100）衬底上的多晶ZnO薄膜具有较好的沿（002）方向的择优取向。PL测试结果显示:硅和熔融石英衬底上的多晶ZnO薄膜发光性能良好,激子复合产生的紫外发光峰很强,且半高宽较窄,而来自于深能级发射的绿色发光峰很弱;而玻璃衬底上的多晶ZnO薄膜发光性能较差。     

β-FeSi2薄膜制备与发光研究的进展

过渡金属硅化物β-FeSi₂因其原料价格低廉且利于环保而成为理想的硅基发光材料之一。探讨了β-FeSi₂的发光机理,介绍了几种β-FeSi₂薄膜制备方法并比较了不同制备方法的特点,总结了最近几年来β-FeSi₂的研究进展和主要研究结果。结合作者已经取得的结果和积累的经验,提出了提高材料发光性能方法,认为良好的结晶质量和尽可能减少缺陷是β-FeSi₂高效发光的基础,因此有必要探索新的制备方法并改善已有的制备工艺。另外,尝试在β-FeSi₂薄膜中应用其它元素,也有可能增大发光效率;而有效激发β-FeSi₂的p-i-n结构也是提高发光效率的方法之一。最后,讨论了β-FeSi₂的发展趋势,展望了该种材料的发展前景。     

钛酸锶钡薄膜的室温光学性能研究

采用溶胶-凝胶法制备了(Ba0.75Sr0.25)TiO3薄膜,研究了不同退火温度下样品的物相结构、薄膜的光致发光性能和光学透过率。结果表明:室温下非晶钛酸锶钡薄膜在蓝光激发下具有明显的发光现象,发光波长范围是500～650 nm,峰值在525 nm附近。延长非晶态薄膜的退火时间能够显著提高样品的发光强度,且发光强度随薄膜厚度增加而增大。晶态薄膜有微弱的发光现象。透射谱测试结果表明,钛酸锶钡薄膜在可见光范围内具有良好的光学透过率。     

退火对溶胶-凝胶法制备的ZnO薄膜结构和光致发光的影响

采用溶胶-凝胶法在n-Si(100)衬底上制备ZnO薄膜并从三个方面对其研究。X射线衍射结果表明,在含氧气氛中退火的ZnO薄膜为多晶六角纤锌矿结构,有明显的c轴择优结晶取向;退火时间的长短和温度的高低对结晶取向性和粒径均有较大影响,通过进一步的研究发现最佳处理温度在500℃左右。用扫描电子显微镜观察样品的表面和侧面形貌,晶体的生长比较均匀,粒径平均在70~160nm范围内,与XRD测量结果相一致。室温下ZnO胶体的光致发光谱表明,随着胶体老化时间的延长,胶体的紫外峰位发生了蓝移。室温下ZnO薄膜的光致发光谱表明,紫外部分的发光峰位在365,390nm,发光强度较强;在可见光区的发光强度相对较弱,但是还没有被氧完全抑制掉。     

ZnO/Ag/ZnO多层结构薄膜的光电性质

通过磁控溅射方法生长了不同银层厚度的ZnO/Ag/ZnO多层结构的薄膜,并对其形貌、光吸收谱、光致发光和光响应特性进行了比较研究.结果表明ZnO薄膜中银薄层的加入使得光致发光的强度增强.银层厚度为6 nm样品制成的器件在350 nm处的光响应度为0.06 A/W,相对于ZnO薄膜提高了一个数量级.而当银层厚度达到15 ...     

(Li,Cu)掺杂ZnO薄膜的发光性质

利用溶胶-凝胶(Sol-gel)法在n型si(100)衬底上制备(Li,Cu)掺杂ZnO薄膜,研究了室温下薄膜的结构、形貌和光致发光性能.研究结果表明,随着Li掺杂浓度的增加,可见光发光强度增加,可见光发射可能是源于单电离氧窄位到价带顶以及单电离氧空位到Li替位Zn(Lizn)受主跃迁的双重作用.与此类似,Cu掺杂Zn...     

Pure UV photoluminescence from ZnO thin film by thermal retardation and using an amorphous SiO2 buffer layer

ZnO/SiO₂ thin films were fabricated on Si substrates by E-beam evaporation with thermal retardation. The as-prepared films were annealed for 2 h every 100 °C in the temperature range 400-800 °C under ambient air. The structural and optical properties were investigated by X-ray diffraction (XRD), atomic force microscopy (AFM) and photoluminescence (PL). The XRD analysis indicated that all ZnO thin films had a highly preferred orientation with the c-axis perpendicular to the substrate. From AFM images (AFM scan size is 1 μm×1 μm), the RMS roughnesses of the films were 3.82, 5.18, 3.65, 3.40 and 13.2 nm, respectively. PL measurements indicated that UV luminescence at only 374 nm was observed for all samples. The optical quality of the ZnO film was increased by thermal retardation and by using an amorphous SiO₂ buffer layer.     

Fabrication and optical properties of InGaN/GaN multiple quantum well light emitting diodes with amorphous BaTiO3 ferroelectric film

BaTiO3 （BTO） ferroelectric thin films are prepared by the sol,el method. The fabrication and the optical properties of an InGaN/GaN multiple quantum well light emitting diode （LED） with amorphous BTO ferroelectric thin film are studied. The photolumineseence （PL） of the BTO ferroelectric film is attributed to the structure. The ferroeleetric film which annealed at 673 K for 8 h has the better PL property. The peak width is about 30 nm from 580 nm to 610 nm, towards the yellow region. The mixed electroluminescence （EL） spectrum of InGaN/GaN multiple quantum well LED with 150-nm thick amorphous BTO ferroelectric thin film displays the blue-white light. The Commission Internationale De L＇Eclairage （CIE） coordinate of EL is （0.2139, 0.1627）. EL wavelength and intensity depends on the composition, microstructure and thickness of the ferroelectric thin film. The transmittance of amorphous BTO thin film is about 93% at a wavelength of 450 nm-470 nm. This means the amorphous ferroelectrie thin films can output more blue-ray and emission lights. In addition, the amorphous ferroelectric thin films can be directly fabricated without a binder and used at higher temperatures （200 ℃-400 ℃）. It is very favourable to simplify the preparation process and reduce the heat dissipation requirements of an LED. This provides a new way to study LEDs.     

Structural and optical properties of ZnO thin films on (111) CaF2 substrates grown by magnetron sputtering

ZnO thin films were grown on (111) CaF₂ substrates by magnetron sputtering at room temperature. Structural and optical properties of the ZnO thin films were studied. XRD analysis showed that the ZnO thin films had the (002) preferential orientation. The transmittance of ZnO thin films was over 80% in the visible range. The optical band gap of the ZnO thin films was 3.26 eV. The optical constants (n,k)$(n,k)$ of the ZnO thin films in the wavelength range 300–1000 nm were obtained by infrared spectroscopic ellipsometry measurement. PL spectra of ZnO thin films showed strong UV near-band-edge emission peak at 376.5 nm and weak visible red emission at 643.49 nm using He–Cd laser as the light source, using a synchrotron radiation light source PL spectra showed three emission peak at 320 nm, 410 nm and 542 nm respectively.     

高浓度Er/Yb共掺ZnO薄膜的结构及室温光致发光特性

采用射频磁控溅射方法制备了Er/Yb共掺ZnO薄膜,研究了退火处理对高浓度Er/Yb共掺ZnO薄膜的结构演化和光致发光(PL)特性的影响。X射线衍射分析结果表明:Er/Yb掺杂导致ZnO薄膜的晶粒细化及择优取向性消失,ZnO晶粒随退火温度的增加而逐渐长大。900℃退火时,出现Er3 、Yb3 偏析,退火温度高于1000℃时,薄膜与基体间发生了界面反应,1200℃时,ZnO完全转变为Zn2SiO4相。光致发光测量结果表明:高于900℃退火处理后,Er/Yb共掺ZnO薄膜在1540 nm附近具有明显的光致发光,发光强度在退火温度为1050℃时达到最大值;光致发光光谱呈现典型的晶体基质中Er3 离子发光光谱所具有的明锐多峰结构特征。此外,探讨了薄膜结构演化及其对光致发光光谱的影响。     

脉冲激光沉积方法制备ZnO薄膜生长参量对发光特性的影响

用脉冲激光沉积（PLD）方法在Si（111）衬底上制备了ZnO薄膜。以325nmHe-Cd激光器为光源对薄膜进行了荧光光谱分析,用X射线衍射仪（XRD）和原子力显微镜（AFM）分别对薄膜的结构和形貌进行了分析。脉冲激光沉积方法的主要生长参量为氧压、激光重复频率、生长温度和激光能量。通过控制这些参量变量,研究了这些参量对ZnO薄膜发光特性的影响,得到了用于紫外发光的ZnO薄膜生长的优化条件：发现在温度为650℃左右、氧压50Pa左右、频率5Hz左右的范围内能得到半峰全宽较窄,强度较大的紫外发光峰。分析认为紫外峰主要是由激子辐射复合发光形成的,绿光带主要和Ozn的存在密切相关,氧空位是蓝光发射的重要原因。     

ZnO薄膜的制备和发光特性的研究

用射频磁控溅射的方法在石英衬底上沉积了氧化锌薄膜，在室温下测量了样品的XRD曲线、吸收光谱以及光致发光光谱。探讨了气氛中氧气与氩气比对制备薄膜的影响，从XRD谱中可以看出，样品具有较好的结晶状态。另外，样品在紫外有较强的吸收，而其光致发光也是较强的紫外发射，这表明带间跃迁占了主导地位，以上结果说明：用溅射方法制备的ZnO薄膜结晶质量较好，富锌状态有所改善。