微波熔盐沉积制备AlN纳米晶及光致发光特性研究

以高纯AlCl3和Li3N为反应原料,NaCl和KCl为混合熔盐,使用微波熔盐沉积法在700℃制备出A1N纳米晶.利用XRD、SEM、EDS等对纳米晶的物相、形貌进行了定性和定量表征,并使用PL测试了材料的光学性质,分析了主要缺陷类型.XRD测试结果表明,实验获得产物为六方纤锌矿结构的AlN.使用Scherrer公式估算了AlN 产物的晶粒平均粒度大小约为35.6 nm,表明所得确为AlN纳米晶.SEM观测到的纳米晶形貌为方形,分布均匀且晶粒形状几近,平均粒度约为35 nm.EDS测试结果显示AlN纳米晶中Al和N的原子相对百分含量为50.521;和49.479;,其化学配比几近于1∶1物质的量比.室温PL测试发现发光中心在435 nm,缺陷主要是杂质缺陷类型.以上结果充分表明微波熔盐沉积法是一种制备AlN纳米晶的有效方式.     

有机熔盐(OMS)法制备AgInS2纳米针

本文以AgNO3、INCl3·4H2O和硫代尿素为原料,尿素和氯化胆碱为有机熔剂,用有机熔盐法(OMS)在200℃制备出纯度较高的黄铜矿结构AgInS2纳米针.使用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、X射线能谱(EDS)等对纳米针的物相、形貌和化学配比进行了定性和定量表征.XRD测试结果表明,实验获得产物确为黄铜矿结构AgInS2.使用Scherrer公式估算了AgInS2产物的晶粒平均粒度大小约为50 ～ 80 nm,表明所得确为AgInS2纳米晶.SEM观测到的纳米晶形貌外形均匀呈针状,纳米针的几何尺寸基于60 ～80 nm×1000～1500 nm.EDS测试结果显示AgInS2纳米针中Ag、In和S三元素的原子相对百分含量为26.66;、24.82;和50.52;,其化学计量比几近于1:1∶2物质的量比.通过紫外可见透过光谱得到截止波长为661 nm,禁带宽度为1.88 eV.以上结果充分表明OMS法是一种制备AgInS2纳米针的有效方式.     

MOCVD法在(220)CaF2衬底上生长ZnO薄膜及其性能研究

采用金属有机化学汽相沉积(MOCVD)法在(220)CaF2衬底上外延生长ZnO薄膜.利用X射线衍射(XRD)、紫外-可见光谱和光致发光谱(PL)对ZnO薄膜的结构和光学性能进行了分析.XRD结果表明,所制备的ZnO薄膜结晶性能良好,具有高度的(002)的择优取向,002衍射峰的半高宽(FMHM)为0.115°.所制备的ZnO薄膜透明,透过率超过85;.在常温的(He-Cd激光器)PL谱中,只有378.5 nm的带边发射.用同步辐射光源测试的真空紫外光谱中,在低温20K时,出现218 nm、368 nm、418 nm、554 nm发光峰,其中368 nm峰强度随着温度的升高强度逐渐下降,到常温时几乎消失.     

不同缓冲层对ZnO薄膜的性能影响

用射频反应磁控溅射法在玻璃基底上分别以SnO2、SiO2和Al2O3为缓冲层制备ZnO薄膜.利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)、紫外-可见分光光度计和荧光分光光度计对薄膜的结构和光学性能进行了表征.XRD和SEM的分析结果表明,在SiO2和Al2O3缓冲层上生长的ZnO薄膜具有较好的c轴择优取向,薄膜表面光滑平整,薄膜的结晶质量得到改善;透射光谱表明所有样品在可见光范围内的平均透过率超过70;;通过对薄膜光致发光谱的分析,认为422 nm左右的紫峰来自于电子从晶粒边界的界面缺陷能级到价带的辐射跃迁;PL谱中蓝光和绿光的发光机制与薄膜中的本征缺陷有关.     

p-ZnO薄膜及其异质结的光电性质

采用射频磁控溅射法,在不同的Ar∶O2条件下,以高掺磷n型Si衬底为磷掺杂源制备了p型ZnO薄膜和p-ZnO/n-Si异质结.对ZnO∶P薄膜进行了光致发光谱(PL)、霍尔参数、Ⅰ-Ⅴ特性、扫描电镜(SEM)和X射线衍射谱(XRD)等测试.结果表明,获得的ZnO∶P薄膜沿(0002)晶面高取向生长,以3.33 eV近带边紫外发光为主,伴有2.69 eV附近的深能级绿色发光峰,空穴浓度为8.982 × 1017/cm3,空穴迁移率为9.595 cm2/V·s,p-ZnO/n-Si异质结I-V整流特性明显,表明ZnO∶P薄膜具有p型导电特性.     

载气流量对氧化锌纳米棒阵列的影响

本文研究了在金属有机化学气相沉积法(MOCVD)生长过程中,锌(Zn)源和氧(O)源载气流量的改变对ZnO纳米棒阵列的影响.通过改变源材料载气的流量,得到了直径从150 nm到20 nm范围、均一性明显改善的ZnO纳米棒.采用扫描电子显微镜(SEM),X射线衍射图谱(XRD),拉曼光谱(Raman)和光致荧光光谱(PL)等测试手段对样品的形貌结构和光学特性进行了表征.SEM和XRD结果表明当Zn源和O源的载气流量均为1 SLM时,所得的纳米棒直径最均匀,排列整齐,垂直于衬底生长,且结晶度最好.PL谱显示纳米棒的紫外带边峰发生了蓝移,可能与表面效应的增加有关.     

超声喷雾热解法制备不同掺杂浓度ZnO∶Eu薄膜

以醋酸锌,氯化铕的混合水溶液为前驱体,采用超声喷雾热解法在ITO导电玻璃衬底上制备了掺杂不同Eu浓度的ZnO∶Eu薄膜。通过扫描电镜(SEM),X射线衍射(XRD)和光致发光(PL)谱对ZnO∶Eu薄膜的形貌,结构和光学性质进行了研究。通过对比掺杂不同Eu浓度的ZnO∶Eu薄膜的结构和光学性能,可知在掺杂浓度为6mol%时薄膜的性能最好。SEM照片表明制备的ZnO∶Eu薄膜为致密的纳米颗粒薄膜,ZnO∶Eu晶粒尺寸大约在200～250 nm。XRD图谱表明当掺杂浓度为6mol%时,ZnO∶Eu薄膜具有很好的六角纤锌矿结构,且在2θ=50.47°处出现Eu2O3的衍射峰。激发光谱测试表明ZnO∶Eu薄膜在280 nm,373 nm,393 nm处有较强的紫外吸收。当用280 nm激发光激发时ZnO∶Eu薄膜在613 nm处具有较强的红光发射。     

Al2O3衬底上生长ZnO薄膜的结构和光学特性

用脉冲激光沉积法在Al2O3(0001)衬底上沉积了ZnO薄膜.衬底温度分别为300℃、400℃、500℃、600℃和700℃.利用X射线衍射(XRD)和光致发光谱(PL)对薄膜的结构和光学性能进行研究.X射线衍射的结果表明在不同温度下生长的ZnO薄膜均具有高度c轴择优取向,衬底温度400℃时,膜的应力较小质量较高.ZnO薄膜有很强的紫外发光峰,紫外发光峰的强度与衬底温度密切相关,并发现当衬底温度从300℃增到400℃时,紫外发射峰出现6nm的蓝移.     

超细Si/SiOx纳米线和纳米花等离子体辅助生长及光致发光

采用等离子体辅助直流弧光放电技术,以Si粉和SiO2粉为反应原料,制备了不同形貌的超细Si/SiOx纳米线和纳米花.通过X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、能量色散X射线光谱(EDS)对Si/SiOx纳米线的形貌和组分进行表征与分析.Si/SiOx纳米线紫外可见吸收光谱证实了样品的光学带隙为4.58 eV.Si/SiOx纳米线光致发光光谱(PL)表明其在305 nm、495 nm处有较强的发光峰,具有良好的发光性能.     

螺旋波等离子体化学气相沉积法制备纳米碳化硅薄膜

采用螺旋波等离子体化学气相沉积 (HWP-CVD)技术在Si(100)和石英衬底上合成了具有纳米结构的碳化硅薄膜.通过X射线衍射(XRD)、傅立叶红外透射(FTIR)和原子力显微镜(AFM)等技术对所制备薄膜的结构、组分和形貌进行了分析,利用光致发光技术研究了样品的发光特性.分析表明,在700℃的衬底温度和1.33Pa的气压条件下所制备纳米SiC薄膜的平均颗粒度在3nm以下,红外透射谱主要表现为Si-C吸收.结果说明HWP-CVD为制备高质量纳米SiC薄膜的有效技术,所制备样品呈现出室温短波长可见发光特性,发光谱主峰位于395nm附近.     

硫镓银晶体的化学腐蚀研究

采用改进的垂直布里奇曼(Bridgman)法自发成核生长AgGaS2晶体,在生长初期对生长安瓿籽晶袋进行上提回熔,生长出外观完整、无裂纹的大尺寸AgCaS2单晶体.采用XRD对晶体进行分析,获得了(112)、(001)和(101)面的高强度尖锐衍射峰.采用不同配比的腐蚀剂对晶体(101)、(112)及(001)晶面进行化学腐蚀,然后采用金相显微镜和扫描电镜观察,结果显示,(101)晶面蚀坑为清晰的近似三角形的四边形蚀坑,(112)晶面蚀坑为清晰的近似三角锥形,(001)晶面则呈现互相垂直的腐蚀线.初步分析了不同蚀坑的形成原因,计算出(101)和(112)面蚀坑密度约为105/cm2数量级.结果表明,改进方法生长出的大尺寸AgGaS2单晶体结构完整、位错密度低,质量较好.     

Preparation and optical properties of AgGaS2 nanofilms

In this paper, AgGaS₂ nanofilms have been prepared by a two‐step process involving the successive ionic layer absorption and reaction (SILAR) and annealing method. Using AgNO₃, GaCl₃ and Na₂S₂O₃ as reaction sources, the mixture films were firstly deposited on quartz glass substrates at room temperature, and then annealed in Ar environment at 200–500 °C for 4 h, respectively. The effects of annealing temperature on structural and optical properties were investigated by XRD, UV‐Vis, EDS and photoluminescence (PL) spectra. It was revealed in XRD results that α‐Ag₉GaS₆ was contained in the samples annealed at 200 °C, and this phase was decreased with increase of the annealing temperatures. When the sample was annealed at above 400 °C, the chalcopyrite AgGaS₂ nanofilm was obtained. The preferred orientation was exhibited along the (112) plane. It was shown in atomic force microscopy (AFM) results that the grain sizes in AgGaS₂ nanofilms were 18‐24 nm and the thin films were smooth and strongly adherent to the substrates. When the annealing temperature was higher than 400 °C, it is an optimum condition to improve the structural and optical properties of the AgGaS₂ thin films. The room temperature PL spectra of AgGaS₂ nanofilms showed prominent band edge emission at 2.72 eV. Based on all results mentioned above, it can be concluded that the SILAR‐annealing method is preferable to preparing high‐quality AgGaS₂ nanofilms. (© 2011 WILEY‐VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim)     

硫镓银晶体(112)面蚀坑形貌研究

本文报道了一种能在室温下对硫镓银晶体(112)面进行择优腐蚀的新腐蚀液配方,采用新腐蚀液对改进的Bridgman法生长的AgGaS2晶体进行腐蚀,用扫描电镜对蚀坑进行了观察,得到了清晰的(112)面蚀坑形貌,形状为三角锥形.初步解释了蚀坑的形成原因.AgGaS2晶体低指数的{100}面的腐蚀速度较慢,在腐蚀过程中逐渐显露出来,最终使晶体(112)面呈现出三角锥形蚀坑形貌.     

石英安瓿下降法生长硫镓银晶体的研究

分析了硫镓银晶体的反常热膨胀,主要是由于晶体结构中Ag,Ga,S三种原子形成的四面体随着温度变化发生了畸变;通过采用改变生长安瓿的直径和壁厚,并在生长安瓿外面加一层套管的方法来减小晶体在降温过程中的反常热膨胀作用,有效避免了反常热膨胀可能造成的晶体破裂现象,生长出了完整性较好的大尺寸硫镓银单晶体.     

直流电弧等离子体制备NiO纳米颗粒研究

采用直流电弧等离子体技术成功制备了NiO纳米颗粒,并利用X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)和相应选区电子衍射(SAED)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)、BET氮吸附等测试方法对样品的成分、形貌、晶体结构、比表面积、粒度分布、红外吸收性能进行表征分析.实验结果表明:直流电弧等离子体制备的NiO纳米颗粒为fcc结构的晶态,形貌呈规则的球形,粒度均匀,分散性良好,粒径范围在15～45 nm,平均粒径为25 nm,比表面积为33 m2/g.与普通块体NiO相比,红外吸收峰发生了红移.     

氩氧流量比对CeOx-SnOx膜微观结构及光学性能的影响

采用磁控反应共溅射的方法,以金属Ce和Sn为金属源,成功地制备出CeOx-SnOx薄膜.利用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)和X射线光电子能谱(XPS)等测试手段对薄膜的结构、表面形貌及成分进行了分析和表征.结果表明薄膜以岛状模式生长,随氩氧比降低,结晶性增强,出现CeO2和SnO相.此外,利用紫外-可见分光光度计对薄膜的光学性能进行了研究,测试结果表明薄膜对紫外光有极强的吸收作用.当氩氧流量比为3∶1时,紫外光平均透过率仅为5.80;,而可见光平均透过率为81.48;.     

溶胶-凝胶法制备CuAlO2微晶及其合成活化能研究

采用溶胶-凝胶法制备了铜铁矿结构的CuAlO2微晶,利用示差扫描量热法(DSC)对其合成活化能进行了初步研究;通过XRD、TEM等分析方法对CuAlO2微晶的物相组成和显微结构进行表征.结果表明,以乙酸铜、硝酸铝和乙二醇为反应原料,采用溶胶-凝胶法可以成功制备CuAlO2微晶.前躯体在烧结过程中,首先生成了CuAl2O4和CuO中间相,然后继续反应再形成了CuAlO2微晶.DSC分析表明CuAlO2的合成温度在1181 ℃左右,计算得到其合成活化能为88.25 kJ/mol.利用紫外-可见光谱分析,CuAlO2微晶的光学带隙约为3.85 eV.     

超临界水中制备FeIn_2S_4纳米颗粒

采用硫代乙酰胺(TAA)、三氯化铁和四氯化铟为原料,超临界水为反应介质,用简单的一步法成功地合成出了FeIn_2S_4纳米颗粒.利用粉末X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)以及透射电子显微镜(TEM)等手段对产物进行了表征.实验结果表明,所得产物为立方相的、面心晶格结构的FeIn_2S_4,电镜结果显示FeIn_2S_4纳米颗粒具有片状形貌,颗粒大小在50～100 nm之间,并具有较好的分散性.     

Preparation of shuttle‐like Sb2S3 nanorod‐bundles via a solvothermal approach under alkaline condition

Uniform shuttle‐like Sb₂S₃ nanorod‐bundles were synthesized via a polyvinylpyrrolidone (PVP) assisted solvothermal approach under alkaline condition, using antimony chloride (SbCl₃) and thiourea (CH₄N₂S, Tu) as the starting materials in ethanol. The phase structure, composition and morphology of the product were characterized by means of X‐ray diffraction (XRD), energy dispersive X‐ray spectrometry (EDS), transmission electron microscopy (TEM), and high‐resolution transmission electron microscopy (HRTEM). XRD and EDS results confirm that the synthesized Sb₂S₃ nanorod‐bundles have an orthorhombic structure and an atomic ratio of 3:2 for S:Sb. TEM and HRTEM results show that the shuttle‐like Sb₂S₃ bundles are composed of nanorods with a size distribution of 20‐40 nm and growing along c‐axis. Furthermore, experiments under different reaction conditions were carried out and the mechanism for the growth of nanorod‐bundles was discussed (© 2010 WILEY‐VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim)     

一维ZnE(E=S,Se)网状微米晶须的化学气相合成及生长机理研究

以Zn粉为原料,在CuE(E=S, Se)微米球的辅助下,采用化学气相沉积(CVD)法在Si衬底上成功制备出微米级ZnE(E=S, Se)网状晶须.用XRD,EDS,SEM和PL谱分别对产物的结构、成分、形貌和结晶质量进行了测试和分析.结果表明:生长的ZnS和ZnSe微米晶须均为立方闪锌矿结构,长度达300 μm以上,具有接近理想化学计量比的成分和较高的结晶质量.ZnE微米晶须的生长符合氧化还原反应下的气-液-固生长机制,Cu3Zn合金充当了实际的微米晶须生长催化剂,在晶须生长过程中Cu3Zn合金汇聚在一起使ZnE微米晶须形成交叉网状结构.