磁控溅射法制备ZnO/YBCO异质结及电学特性

利用磁控溅射技术在YBCO上沉积ZnO薄膜,获得ZnO/YBCO异质结.测量其不同温度下的电学性质,样品显示良好的整流特性,并且随着温度的升高,ZnO/YBCO异质结电流逐渐增大.     

水热法制备In2O3/ZnO异质结及其高的光催化性能

采用简单的两步水热法合成了不同In₂O₃质量比的In₂O₃/ZnO异质结复合材料．通过X射线衍射仪(XRD)、紫外-可见分光光度计(UV-vis)和扫描电子显微镜(SEM)对复合材料的结构、形貌和性能进行了表征．同时还使用UV-vis分光光度计测试了异质结降解罗丹明B(RhB)的光催化活性．实验结果表明,与纯ZnO和In₂O₃相比,In₂O₃的引入将ZnO的吸收光谱扩展到可见光区域,从而提高了其光生电子和空穴的分离．此外,In₂O₃/ZnO异质结在可见光照射对RhB具有较高的光催化活性．5 wt%-In₂O₃/ZnO异质结对RhB的降解率为84.3%,且具有良好的光催化稳定性．In₂O₃/ZnO异质结复合材料在有机染料废水的降解中有更广阔的应用前景．     

用卢瑟福背散射/沟道技术研究ZnO/Zn0.9Mg0.1O/ZnO异质结的弹性应变

利用卢瑟福背散射/沟道技术对射频等离子体辅助分子束外延法生长在蓝宝石衬底上的ZnO/Zn_0.9Mg_0.1O/ZnO异质结进行了组分分析，并得到了异质结弹性应变随深度的变化，应变由界面向表面逐渐释放，并由负变正，且在ZnO与Zn_0.9Mg_0.1O界面处轻微增大.负的应变是由于ZnO与衬底的晶格失配和热失配，而逐渐变为正值是Zn_0.9Mg_0.1O与ZnO的晶格常数差异及弹性应变的 关键词： 异质结 卢瑟福背散射/沟道 弹性应变 ZnMgO     

用卢瑟福背散射/沟道技术研究ZnO/Zn0.9 Mg0.1 O/ZnO异质结的弹性应变

利用卢瑟福背散射/沟道技术对射频等离子体辅助分子束外延法生长在蓝宝石衬底上的ZnO/Zn0.9Mg0.1O/ZnO异质结进行了组分分析,并得到了异质结弹性应变随深度的变化,应变由界面向表面逐渐释放,并由负变正,且在ZnO与Zn0.9Mg0.1O界面处轻微增大.负的应变是由于ZnO与衬底的晶格失配和热失配,而逐渐变为正值是Zn0.9Mg0.1O与ZnO的晶格常数差异及弹性应变的逐渐释放所致.     

利用同步辐射光电子能谱技术测量ZnO/PbTe异质结的能带带阶

异质结结构界面的能带带阶是一个非常重要的参数,该参数的精确确定直接影响异质结的光电性质研究以及异质结在光电器件上的应用.利用同步辐射光电子能谱技术测量了ZnO/PbTe异质结结构的能带带阶.测量得到该异质结价带带阶为2.56 eV,导带带阶为0.49 eV,是一个典型的类型I的能带排列.利用变厚度扫描的测量方法发现,ZnO/PbTe界面存在两种键,分别是Pb—O键(低结合能)和Pb—Te键(高结合能).在ZnO/PbTe异质结界面的能带排列中导带带阶较小,而价带带阶较大,这一能带结构有利于PbTe中的激发电子输运到ZnO导电层中.该类结构在新型太阳电池、中红外探测器、激光器等器件中具有潜在的应用价值.     

YBa2Cu3O7-δ薄膜厚度在多层异质结构(Ag/Ba0.1Sr0.9TiO3/YBa2Cu3O7-δ/LaAlO3)中对Ba0.1Sr0.9TiO3介电性能的影响研究

铁电/超导(Ba, Sr)TiO3/YBa2Cu3O7-δ异质结在可调谐微波器件方面具有非常好的应用前景.我们采用1.2°斜切LaAlO3基片,以脉冲激光沉积法(PLD)制备出性能较好的Ba0.1Sr0.9TiO3/YBa2Cu3O7-δ (BST/YBCO)异质薄膜.并进一步研究了YBCO薄膜厚度对BST性能的影响.研究发现当YBCO薄膜厚度增加到180nm附近时,其生长模式由二维step-flow转变为三维岛状模式,严重损害了在YBCO上面生长的BST薄膜的介电性能.具体表现在:BST薄膜的介电常数和可调谐率明显降低,介电损耗和漏电流却大幅度上升.通过测量电容与温度的关系,以应力效应模型对这一实验现象作出解释,认为YBCO薄膜厚度超过临界值,生长模式的转变促使晶格失配应力在YBCO和BST薄膜中得到释放,这导致BST/YBCO界面粗糙,以及BST薄膜中产生了大量的位错和缺陷,BST薄膜的性能因而大为降低.此外,通过对完全相同条件生长的单层YBCO薄膜的表面形貌进行了AFM研究,测试结果进一步验证了YBCO薄膜厚度增加到180nm时,其表面变得异常粗糙,均方根粗糙度(RMS)从120nm厚度时的3nm增加到180nm厚度时的9nm.因此,我们提出:通过严格控制底层YBCO薄膜的厚度,进而控制它的生长模式,能够非常有效地提高BST薄膜的介电性能.     

Cu_2O/ZnO氧化物异质结太阳电池的研究进展

介绍了近年来低成本Cu_2O/ZnO氧化物异质结太阳电池方面的研究进展.应用于光伏器件的吸收层材料Cu_2O是直接带隙半导体材料,天然呈现p型;其原材料丰富,且对环境友好.Cu_2O/ZnO异质结太阳电池结构主要有平面结构和纳米线/纳米棒结构.纳米结构的Cu_2O太阳电池提高了器件的电荷收集作用;通过热氧化Cu片技术获得的具有大晶粒尺寸平面结构Cu_2O吸收层在Cu_2O/ZnO太阳电池应用中展现出了高质量特性.界面缓冲层(如i-ZnO,a-ZTO,Ga_2O_3等)和背表面电场(如p~+-Cu_2O层等)可有效地提高界面处能级匹配和增强载流子输运.10 nm厚度的Ga_2O_3提供了近理想的导带失配,减少了界面复合;Ga_2O_3非常适合作为界面层,其能够有效地提高Cu_2O基太阳电池的开路电压V_(oc)(可达到1.2 V)和光电转换效率.p~+-Cu_2O(如Cu_2O:N和Cu_2O:Na)能够减少器件中背接触电阻和形成电子反射的背表面电场(抑制电子在界面处复合).利用p型Na掺杂Cu_2O(Cu_2O:Na)作为吸收层和Zn_(1-x)Ge_x-O作为n型缓冲层,Cu_2O异质结太阳电池(器件结构:MgF_2/ZnO:Al/Zn_(0.38)Ge_(0.62)-O/Cu_2O:Na)光电转换效率达8.1%.氧化物异质结太阳电池在光伏领域展现出极大的发展潜力.     

YBa_2Cu_3O_(7-δ)/SrTiO_3:Nb异质结光伏特性研究

采用脉冲激光沉积法(PLD)在Sr Ti O3:Nb基底材料上沉积出高质量钇钡铜氧(YBCO)薄膜,并对YBCO/NSTO异质结的光伏特性进行了深入研究。研究发现,YBCO/NSTO异质结在可见光部分出现明显的吸收效应;开路电压和短路电流密度分别达到1.065V和94μA/cm2;YBCO薄膜的氧含量对异质结光伏特性有很大影响。由此可知,氧含量具有明显调节YBCO薄膜正常态带隙的作用,这为YBCO薄膜在光伏发电和光电子器件领域的应用奠定基础。     

细菌纤维素模板法制备p-Co_3O_4/n-ZnO复合材料及气敏特性研究（英文）

本文利用细菌纤维素为模板制备了p型Co_3O_4修饰的n型ZnO纳米复合材料,通过XRD、SEM、HRTEM、EDS和XPS等手段对纳米复合材料的组成、形貌与元素分布进行了相应的表征.相对于纯ZnO来说,p-Co_3O_4/n-ZnO复合材料对有机挥发性气体响应的灵敏度有明显提升,例如复合材料对100 ppm丙酮的灵敏度为63.7(最佳温度为180℃),是纯ZnO(最佳温度为240℃,灵敏度为2.3)的26倍.从材料表面氧空位(缺陷控制)、Co_3O_4的催化活性以及p-n异质结三个方面解释了复合材料对VOCs的高响应特性.同时细菌纤维素可以作为模板设计功能化的异质结复合物用于VOCs的测试或者其他应用.     

喷墨打印金属氧化物异质结晶体管

通过用喷墨打印制备的ZnO/IGZO异质结代替单层半导体沟道克服了氧化物缺陷导致的电子传输限制。ZnO/IGZO异质结晶体管表现出带状电子传输,迁移率比单层IGZO或ZnO TFT分别增大了约9倍和19倍,达到6.42 cm~2/(V·s)。开关比分别增大了2个和4个数量级,达到1.8×10~8。性能的显著改善源自于IGZO和ZnO异质界面间由于导带的大偏移量而形成的二维电子气。     

在金属基片上激光沉积YBCO超导薄膜

介绍了在金属基片上激光沉积缓冲层和ＹＢａ２Ｃｕ３ｏ７－ｘ（ＹＢＣＯ）高温超导薄膜的研究结果。在带ｙｔｔｒｉａ－ｓｔａｂｉｌｉｚｅｄ－ｚｉｒｃｏｎｉａ（ＹＳＺ）缓冲层的ＮｉＣｒ合金基片上,激光原位沉积出ＹＢＣＯ超导薄膜,薄膜的零电阻转变温度度４８Ｋ,７７Ｋ时临界电流密度约为２００Ａ／ｃｍ＾２;缓冲层的取向可以通过选择适当的沉积参数来改善;用扫描隧道电子显微镜对ＹＢＣＯ薄膜的微观结构分析表明：完善的螺     

Observation of defects and growth orientations of YBa2Cu3Ox thin films with YSZ buffer layers on Si

We have investigated defects and in-plate orientations of YBa₂Cu₃O_x thin films prepared by pulsed laser deposition (PLD) with YSZ as a buffer layer. The films showed c-axis oriented growth with the transition temperature T_co up to 87 K. Several types of defects including thermally induced cracks, grain boundaries and outgrowths were observed by scanning electron microscopy (SEM) and high resolution transmission electron microscopy (HRTEM). The grain boundary provided a favorable path for crack propagation. The outgrowths nucleated on the YSZ surface grew with stoichiometric composition. According to X-ray diffraction (XRD) and HRTEM studies the YSZ buffer layer grew with the orientation relationship, YSZ110//Si110 and YSZ(001)//Si(001) up to the YBCO/YSZ interface. The superconducting YBCO films on top grew mainly with YBCO100//Si110 and YBCO(001)//Si(001), with some minor portions of YBCO110//Si110 and YBCO(001)//Si(001).     

Improved initial epitaxial growth of superconducting YBa2Cu3O7 thin films on Y–ZrO2 substrates with a La1.85Sr0.15CuO4 buffer layer

Epitaxial thin films of YBa₂Cu₃O₇ (YBCO) have been deposited on Y–ZrO₂ (YSZ) substrates by means of the pulse laser deposition technique. It has been found that the initial epitaxy of YBCO thin films grown on YSZ can be significantly improved by using La_1.85Sr_0.15CuO₄ (LSCO) as a buffer layer. X-ray diffraction measurements show that the epitaxial YBCO films have single in-plane orientation with YBCO [100]LSCO [100] and LSCO [100]YSZ [110]. The real-time resistance measurements reveal that with LSCO buffer layers the initial formation of the YBCO ultra-thin films changes from the island growth to the layer-by-layer growth.     

(Al,Ga,In)和2N择优位向重共掺对ZnO导电性能影响的研究

目前,虽然Zn1-xT Mx O1-y Ny(TM=Al,Ga,In)p型掺杂的理论计算研究已有报道,但是,掺杂均是随机的,没有考虑ZnO的非对称性进行择优位向掺杂.因此,本研究采用基于密度泛函理论框架下的第一性原理平面波超软赝势方法,构建TM:N=1:2比例择优位向共掺,共设六种不同的Zn1-xT Mx O1-y Ny(TM=Al,Ga,In.x=0.03125,y=0.0625)超胞模型,并分别进行几何结构优化、态密度分布和能带结构分布的计算.结果表明,重掺杂条件下,择优位向共掺后,同类择优位向共掺的体系中,TM-N沿c轴方向成键体系的电导率大于垂直于c轴方向成键体系的电导率.不同类TM-N沿c轴方向成键共掺的体系中,In-N沿c轴方向成键共掺时ZnO的电导率最强,电离能最小,Bohr半径最大,In-N沿c轴方向成键共掺对ZnO p型导电更有利.因此,TM:N=1:2比例择优位向共掺,对设计和制备导电性能更强的ZnO功能材料具有一定的理论指导作用.     

阴极电沉积ZnO薄膜的取向控制生长

采用阴极电沉积法,在Zn(NO3)2水溶液中,以304不锈钢为衬底制备了ZnO薄膜,研究了Zn2+浓度和电流密度对ZnO薄膜择优取向的影响规律。XRD结果表明:随着Zn2+浓度和电流密度增大,ZnO薄膜逐渐由(002)面择优取向生长转变为(101)面择优取向生长;当Zn2+浓度为0.005mol.L-1、电流密度为2.0mA.cm-2或Zn2+浓度为0.05mol.L-1、电流密度为0.5mA.cm-2时,可以得到(002)面择优取向生长的ZnO薄膜;当Zn2+浓度为0.05mol.L-1、电流密度为2.0mA.cm-2时,可以得到(101)面择优取向生长的ZnO薄膜。根据二维晶核理论,通过分析不同生长条件下的过饱和度及其对ZnO的(002)型和(101)型二维晶核形核活化能的影响,对这一规律进行了解释。可见,通过改变Zn2+浓度和电流密度能够实现阴极电沉积ZnO薄膜的取向可控生长。     

Fabrication of YBCO／YSZ and YBCO／MgO thick films using electrophoretic deposition with top-seeded melt growth process

Superconducting thick films were grown on single crystals MgO and YSZ by electrophoretic deposition with Y_2BaCuO_5(Y211) addition. YBCO thick films were then accomplished by sintering the precursor films above the peritectic temperature. Single crystals of MgO (3×3×0.5 mm^3) were used as top-seed to control crystal structure of the thick films. As shown by scanning electron microscopy, the morphologies of YBCO/YSZ and YBCO/MgO thick films are spherulitic texture and platelet type. The critical temperature is ～89 K for the YBCO/YSZ thick film; the onset transition temperature is 86.4 K and the transition width is ～3 K for YBCO/MgO thick film. The critical current densities (as determined by Bean model) are, in A/cm^2, 3870 (77 K) for YBCO/YSZ thick films and 2399 (77 K) for YBCO/MgO thick films, which are comparable to the best J_c reported of the thick films prepared by the same method.     

快速前处理TFA-MOD制备YBCO超导薄膜的研究

三氟乙酸盐金属有机物沉积(TFA-MOD)方法是制备YBa2Cu3O7(YBCO)超导薄膜最有应用前景的方法之一。采用快速前处理TFA-MOD的方法在LaAlO3单晶基片上生长YBCO薄膜并与常规的TFA-MOD方法进行对比研究。XRD分析表明用快速前处理TFA-MOD方法制备的YBCO薄膜的c轴取向一致性,没有常规的TFA-MOD制备的YBCO薄膜好。SEM的分析表明快速前处理TFA-MOD制备的YBCO超导薄膜表面有孔洞和YBCO(103)取向生长的晶粒,常规方法制备的YBCO薄膜表面比较光滑,孔洞较少。虽然较常规方法制备的薄膜的临界电流密度(JC)低,但超导电性能分析表明,快速前处理方法制备的YBCO薄膜JC达到1mA/cm2以上,且前处理时间大幅缩短,对于提高YBCO薄膜制备的效率非常有效。     

复层籽晶制备单晶畴YBCO超导块材

本文介绍了沿c轴方向排布复层籽晶制备YBCO超导单畴的方法.该方法能够使123晶畴在不同深度进行生长.通过c轴方向籽晶的排布,研究了YBCO单畴中的(001)/(001)晶界.虽然由于压模中籽晶ab面的倾斜,造成部分(001)/(001)晶界出现大角晶界,使晶界上残余有液相,但仍有晶界连接良好、晶界上不存在残余液相和211粒子、错配角小于5°的(001)/(001)晶界的形成.对于制备有深度要求的单畴块材,复层籽晶法是一种有效的生长方法.在定向控制好籽晶方向的条件下,该方法可以提高超导单畴的生长深度.在77K,0.5T下,测试该样品磁悬浮力达到37N.     

GROWTH MODE OF Cu-RICH PARTICLES ON LASER-ABLATED YBa2Cu3O7 THIN FILMS

The microstructure of the laser-ablated YBa₂Cu₃O₇ (YBCO) thin film deposited on heated (100) SrTiO₃ substrate was examined by transmission electron microscope. The par-ticles on the film mainly consist of CuO and few CuYO₂. Most of these non-superconducting particles nucleate on or near the surface of the film and protrude about 100-400 nm in height, A large amount of a-axis YBCO grains also exist in the film, which nucleate at the substrate surface and grow perpendicularly above the c-axis YBCO film. The YBCO thin film deposited under low oxygen pressure has very different microstructure compared with YBCO thin film deposited under high oxygen pressure.     

Effect of crystallinity of ZnO buffer layer on the properties of epitaxial (ZnO:Al)/(ZnO:Ga) bi-layer films deposited on c-sapphire substrate

Bi-layer ZnO films with 2 wt.% Al (AZO; ZnO:Al) and 4 wt.% Ga-doped (GZO; ZnO:Ga) were deposited on the ZnO buffered and annealed ZnO buffered c(0 0 0 1)-sapphire(Al₂O₃) substrates respectively by Pulsed Laser Deposition (PLD). The effect of crystallinity of ZnO buffer layer on the crystallinity and electrical properties of the AZO/GZO bi-layer thin films was investigated. It was seen that the crystallinity of ZnO buffer layer had a great influence on the orientation and defect density of AZO/GZO bi-layer thin films from X-ray Diffraction (XRD) peaks and High Resolution Transmission Electron Microscopy (HRTEM) images. In a word, it was found in the films that more preferred c-axis orientation texture and reduction of the defects such as stacking faults and dislocations, with increasing of the crystallinity of ZnO buffer layer.