用电化学沉积方法制备钴掺杂的氧化锌薄膜及其光学性质

通过选用乌洛托品作为络合剂,采用电化学沉积的方法成功地制备出钴掺杂的氧化锌薄膜。通过对样品的XRD表征,得出生长的样品为ZnO纤锌矿结构,并没有其他杂相峰,即没有出现分相;通过对样品XPS的分析显示Co离子在薄膜中以+2价的形式存在;为进一步验证Co²⁺离子进入ZnO的晶格,对掺杂不同Co²⁺浓度的样品进行PL谱的测量,从发光光谱上可以看出随着掺杂Co²⁺浓度的增加,带隙逐渐变窄,发光峰位红移,证明Co²⁺部分取代了Zn²⁺而进入了ZnO晶格中。     

Mg掺杂ZnO纳米晶的低温共沉淀法制备及光学性质

采用共沉淀(co-precipitation)法制备了Mg掺杂ZnO纳米晶,分别用X射线衍射(XRD)、傅立叶变换红外光谱(FTIR)、紫外可见吸收(UV-Vis)光谱、光致发光(PL)光谱、透射电镜(TEM)、电子顺磁共振(EPR)等分析手段对样品进行了表征。探究了Mg离子在ZnO纳米晶中的存在状态,ZnO纳米晶颗粒尺寸和发射光谱随Mg掺杂浓度的变化,并对其发光机理进行了分析。结果表明:Mg离子在ZnO晶格中以部分晶格位,部分间隙位的方式存在,没有形成MgO表面壳层结构;随Mg掺杂浓度的增大,ZnO纳米晶的颗粒尺寸变小,发射光的光强增大。发射光的最佳激发波长为342nm,中心波长为500nm,荧光量子产率为22.8%。实验分析表明:Mg离子的掺杂在ZnO纳米晶中引入了锌空位(VZn),间隙位的镁离子(IMg),提供了新的复合中心,从而增强了ZnO纳米晶的光致发光。     

RF溅射钕掺杂ZnO薄膜的结构与发光特性

通过射频磁控溅射技术在Si(111)衬底上制备了未掺杂ZnO薄膜和Nd掺杂ZnO薄膜。应用XRD分析了ZnO:Nd薄膜的晶格结构,通过AFM观察了ZnO:Nd薄膜的表面形貌。结果表明,Nd掺入了ZnO晶格中,由于Nd原子半径大于Zn原子半径,Nd以替位原子的形式存在于ZnO晶格中。ZnO:Nd薄膜为纳米多晶薄膜,表面形貌粗糙。ZnO:Nd薄膜的室温光致发光谱表明,相同条件下制备的未掺杂ZnO薄膜和Nd掺杂ZnO薄膜都出现了395nm的强紫光带和495nm的弱绿光带。我们认为,紫光发射峰窄而锐且强度远大于绿光峰,源于薄膜中激子复合;绿光峰强度较弱,源于薄膜中的氧空位(VO)及氧反位锌缺陷(OZn)。Nd掺杂没有影响ZnO:Nd薄膜的PL谱的发射峰的峰位。由于Nd3 离子电荷数与Zn2 离子电荷数不相等,为了保持ZnO薄膜的电中性,间隙锌(VZn)可以作为Nd替位补偿性的受主杂质而存在,影响ZnO薄膜的激子浓度。同时,Nd掺入使ZnO的晶格畸变缺陷浓度改变增强,因而发射峰的强度随Nd掺杂浓度不同而变化。     

Mn掺杂对ZnO薄膜结构及发光性能的影响

利用脉冲激光沉积的方法在Si衬底上生长出了c轴高度取向的Mn掺杂ZnO薄膜.X射线衍射表明所有样品都具有纤锌矿结构,没有发现其它相,随着掺杂量的增加,c轴晶格常数增大.原子力显微镜结果显示:Mn的掺杂引起了ZnO薄膜表面粗糙度的变化.由光致发光谱发现,在387 nm附近出现了由于近带边自由激子复合引起的紫外峰,还有以4...     

工作气压对ZnO:Mn薄膜结构特性的影响

利用射频磁控溅射方法在玻璃衬底上沉积了一系列ZnO:Mn薄膜,结合Raman光谱、XRD衍射谱和SEM分析了工作气压对ZnO:Mn薄膜结构特性的影响。Raman拟合光谱显示,在工作气压从1 Pa增加至4 Pa的过程中,ZnO:Mn薄膜始终保持着六角纤锌矿结构。但是,随着气压的降低,对应于E2(High)振动模式的Raman散射峰以及与Mn掺杂相关的特征峰左移,说明在低工作气压时,ZnO:Mn薄膜内晶格缺陷更多,晶格更加无序。这一结论也得到了XRD和SEM结果的证实。     

铕掺杂纳米氧化锌晶体结构和荧光光谱的研究

以醋酸锌、氧化铕、氢氧化钠为主要原材料,利用共沉淀法制备ZnO∶Eu3+纳米晶体.在X射线衍射谱中,只观察到氧化锌的峰,没有观察到氧化铕的特征峰.比较了ZnO和ZnO∶Eu3+拉曼光谱,在ZnO∶Eu3+样品拉曼光谱中观察到新的局部振动模.这些现象表明铕离子已经进入氧化锌晶格中.SEM形貌显示Eu3+离子掺入使ZnO晶...     

Mn和N共掺ZnO稀磁半导体薄膜的研究

使用对Zn₂N₃:Mn薄膜热氧化的方法成功制备了高含N量的Mn和N共掺ZnO的稀磁半导体薄膜.在没有N离子共掺的情况下,ZnO:Mn薄膜的铁磁性非常微弱;如果进行N离子的共掺杂,就会发现ZnO:Mn薄膜在室温下表现出非常明显的铁磁性,饱和离子磁矩为0.23 μ_B—0.61 μ_B.这说明N的共掺激发了ZnO:Mn薄膜中的室温铁磁性,也就是受主的共掺引起的空穴有利于ZnO中二价Mn离子的铁磁性耦合,这和最近的相关理论研究符合很好. 关键词： 磁性半导体 受主掺杂 空穴媒介的铁磁性     

Mn掺杂ZnO薄膜的结构及光学性能研究

通过脉冲激光沉积(PLD)法在SiO₂基片上制备了不同含量的Mn掺杂ZnO薄膜.X射线衍射、X射线能谱、原子力显微镜与紫外-可见分光光度计测试结果表明：少量的Mn离子的掺杂并没有改变薄膜的结构，薄膜具有(103)面的择优取向；PLD法制备的ZnO薄膜的成分与靶材基本一致，实现了薄膜的同组分沉积；薄膜表面比较平坦，起伏度小于80nm，颗粒尺寸主要集中在25nm附近；但是Mn离子的掺杂改变了ZnO薄膜的禁带宽度，随Mn掺杂含量的增加，ZnO薄膜的禁带宽度增加；当薄膜中Mn含量从6%增加到 关键词： PLD ZnO薄膜 Mn掺杂 吸收谱     

ZnO晶体中Mn2+与Fe3+杂质中心的缺陷结构研究

用建立在强场图像和自旋轨道耦合机理的高阶微扰公式研究了ZnO晶体中Mn2+和Fe3+杂质中心的零场分裂.研究发现:Mn2+和Fe3+离子不能占据准确的Zn2+位置,而是沿c3轴方向各自位移一段距离ΔR.这些位移及与此相关的缺陷结构也为Newman叠加模型所证实 关键词： 零场分裂 ZnO晶体 晶格畸变 叠加模型     

纳米二氧化钛的制备及Eu3＋掺杂发光研究

以钛酸四丁酯为前驱物,采用溶胶-凝胶法制备了四种不同配方Eu3+掺杂的TiO2纳米晶.利用扫描电镜（SEM)、EDS能谱、光致发光光谱对样品的形貌、成份及性能进行了表征.研究了退火温度、稀土Eu3+离子掺杂摩尔分数、溶剂乙醇量等对发光性能的影响,并对其发光机理进行了探讨.结果表明:稀土Eu3+掺杂TiO2纳米晶样品,掺杂均匀、颗粒大约在30~80 nm|从EDS能谱分析可得Ti:O原子个数比并不是按化学计量TiO2满足1:2,这是因为在TiO2中形成的是Ti-O-Ti键,Eu3+离子很可能取代了Ti4+离子,同时又形成了氧空位,表明稀土Eu3+离子进入TiO2晶格中|样品的主发射峰在614 nm(5D0→7F2)处发光最强,且在593 nm(5D0→7F1)处出现了属于磁偶极跃迁的发射峰,制备Eu3+∶TiO2纳米晶的组分、退火温度、溶剂乙醇的量不同,发射光谱的强度也不同.     

ZnO-Si不同退火条件对生长ZnSe薄膜的影响

研究了作为缓冲层的ZnO薄膜在不同的退火时间、退火温度下退火对Si衬底上生长ZnSe膜质量的影响。当溅射有ZnO膜的Si(111)衬底的退火条件变化时，从X射线衍射谱（XRD）和光致发光谱（PL）中可见，ZnSe(111)膜的晶体质量有较大的变化。变温的PL谱表明，Si衬底上生长的具有ZnO缓冲层的ZnSe膜的近带边发射峰起源于自由激子发射。     

Morphology and photoluminescence study of electrodeposited ZnO films

ZnO films on ITO substrates and Au coated ITO substrates were fabricated by using electrodeposition technique. We carried out the experiments by adjusting the concentration of solution, potential, substrate, and temperature. The effect of temperature on the growth of the film has been examined. SEM images have shown that there are several kinds of grown competitions for the deposition of ZnO films, but three kinds of them are dominant. One is the discrete hexagonal column structure, the other is the pentagonal structure, and the third one is of well-oriented hexagonal columns with well-aligned structure. The explanation on the grown competition is discussed. ZnO hexagonal column structures with well-aligned and well-perpendicular to the surface were successfully obtained on Au/ITO substrate in aqueous solvent of electrolyte. Clearly the main columns in the film were obtained by increasing the temperature. Its photoluminescence (PL) study at low temperature exhibited the optical properties as wurtzite ZnO and indicated the existence of macrocrystalline ZnO. A better quality of ZnO columnar structures after annealing was demonstrated from PL analysis and discussion on the existence of 370 nm, 384 nm and 639 nm in the emission bands before and after annealing.     

稀土Tb3+掺杂纳米ZnO的发光性质

ZnO是一种优良的直接宽带隙半导体发光材料(Eg=3.4 eV),具有优异的晶格、光学和电学性质,稀土离子掺杂浓度和热处理温度对ZnO∶Re3 纳米晶发光强度、峰位变化等光学性质具有重要影响.利用溶胶-凝胶法(Sol-Gel),在不同退火温度下,制备了不同浓度的ZnO∶Tb3 纳米晶.室温下,测量了样品的X射线衍射谱(XRD)、光致发光谱(PL)和激发谱(PLE).观察到纳米ZnO基质在520 nm附近宽的绿光可见发射和稀土Tb3 在485,544,584和620 nm附近的特征发射.通过ZnO基质可见发射强度和稀土Tb3 特征发射强度随Tb3 掺杂浓度、退火温度的变化关系,获得了5D4→7F5跃迁的绿色主发射峰最强的样品制备工艺参数,其退火温度为600℃、掺杂浓度为4 at%;给出了稀土Tb3 的激发态5D4→7F6(485 nm),5D4→7F5(544 nm)和5D4→7F4(584 nm)的发射机制;证实了稀土Tb3 与纳米ZnO基质之间存在双向能量传递.     

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。     

两步溶液法制备亚微米ZnO棒阵列及其退火后的发光

通过改变溶液浓度、酸碱度等生长条件,用两步化学溶液沉积法在玻璃衬底上制备出有序排列的亚微米级ZnO棒阵列,棒的截面呈正六边形,直径约为200~500nm。测量了样品的XRD谱和扫描电镜像,证明这些样品都是六方纤锌矿结构的ZnO单晶,且以[002]方向择优生长。将样品退火前后的PL光谱进行比较分析,发现退火后样品的发射光谱中紫外峰消失而长波段的红色发光峰红移并且增强(峰位由630nm左右移到720nm),而其激发光谱中的室温激子激发峰也增强。当退火时间增加到6h后,出现了由430nm的蓝峰和505nm绿峰组成的宽谱带蓝绿色发射。并对发光机理进行了讨论。     

Effect of Ag doping on the photoluminescence properties of ZnO films

ZnO:Ag films were grown on Si (1 0 0) substrates by ultrasonic spray pyrolysis at various substrate temperatures. The effect of deposition temperature on the structural and the room temperature photoluminescence (RT-PL) properties of ZnO:Ag films was studied. With the deposition temperature rising to 550 °C, the intensity of the near-band edge (NBE) emission at 378 nm decreased and a new emission peak at 399 nm was observed. On the basis of the X-ray diffraction pattern (XRD), the X-ray photoelectron (XPS) spectra of ZnO:Ag films, and the effects of annealing on the PL, we suggest that the 399 nm emission should be attributed to the electron transition from the conduction band to Ag_Zn-related complexes defects radiative centers above the valence band.     

PLD方法制备的ZnO纳米柱结构及光学特性

采用无催化脉冲激光沉积(PLD)方法,在InP(100)衬底上生长纳米ZnO柱状结构。采用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)以及光致发光(PL)谱等表征手段对ZnO纳米柱的形貌、晶体结构和光学特性进行了观察。SEM图像观察到ZnO纳米柱状结构具有一定的取向性;XRD测试在2θ=34.10°处观测到强的ZnO(002)衍射峰,证实ZnO纳米柱具有较好的c轴择优取向;室温PL谱在379nm处观察到了强的自由激子发射峰(半峰全宽为19nm),未探测到深能级跃迁发射峰,表明生长的纳米ZnO结构具有很高的光学质量。     

金属有机化学气相沉积生长Zn1-xMnxSe薄膜的发光和磁光性质

利用金属有机化学气相沉积(MOCVD)方法在GaAs衬底上生长了不同组分的Zn_1-xMn_xSe薄膜。X射线衍射和X射线摇摆曲线证明样品具有较好的结晶质量。在低温、强磁场下对样品的发光进行了研究,在带边附近观察到两个发光峰的相对强度随着磁场增强发生了变化。通过变温光谱探讨了这两个发光峰的来源,并被分别归因于自由激子跃迁和与Mn有关的束缚态激子跃迁。同时随着磁场的增强,ZnMnSe带隙发光红移是由于类S带和类P带电子与Mn离子的3d⁵电子的自旋交换作用。     

基于SSCVD方法的a-b轴取向ZnO薄膜制备

以Zn₄(OH)₂(O₂CCH₃)₆·2H₂O为单一固相有机源,采用单源化学气相沉积法(Single sour cechem icalvapor deposition,SSCVD)在Si(100)衬底上制备ZnO薄膜,用X射线衍射(XRD)、原子力显微镜(AFM)分析ZnO薄膜样品的晶体结构和微观形貌,并用X射线光电子能谱(XPS)对薄膜的锌氧化学计量比进行了分析。研究结果表明:在非平衡条件下所得到的ZnO薄膜沿a-b轴取向生长,基片温度对ZnO薄膜生长过程影响较大,随着基片温度的升高,薄膜呈现c轴生长趋势;晶粒成柱状、尺寸均匀、膜层结构致密;薄膜样品中n_Zn:n_O=0.985。     

Green photoluminescence from highly oriented ZnO thin film for photovoltaic application

We report here the fabrication of ZnO nanoparticles embedded on glass substrate by sol–gel and spin coating technique. Transmission electron microscope images revealed that the thin film is composed of ZnO nanoparticles. X-ray diffraction data confirms that the fabricated ZnO nanoparticles have hexagonal unit cell structure. The ZnO nanocrystals of the thin film are oriented along the c-axis of the hexagonal unit cell. UV–vis absorption spectroscopy shows that the absorption occurring at 373 nm in the ZnO thin film. The band gap was calculated from the absorption data and found to be 3.76 eV. This band gap enhancement occurs due to size effect in the nanoscale regime. Room temperature photoluminescence spectrum shows strong green emission at 530 nm owing to the singly ionized oxygen vacancy. This green emission was further investigated by annealing the thin film at different temperature. This singular green emission will be very useful in optoelectronic and nanophotonic devices.