兰州化物所金属硫化物纳米薄膜设计制备和性能研究获进展

金属硫化物纳米材料因其具有优异的光电特性而成为太阳能量转换、光电器件、催化等前沿领域的研究热点。通过对金属硫化物纳米结构的设计及其薄膜材料的可控合成和组装,可使其在太阳能利用和光电子集成器件等应用上发挥更大作用。中国科学院兰州化学物理研究所固体润滑国家重点实验室贾均红研究员带领的课题组,在对金属硫化物纳米材料及其功能薄膜的设计、制备和性能研究方面,取得了一系列突破和重要进展。他们利用化学浴沉     

氧化镓单晶在酸碱条件下的腐蚀坑形貌研究

氧化镓晶体材料由于其优异的性能以及可以用熔体法生长的优势，在功率器件、光电领域有着巨大的潜力。近年来，国内外众多专家也随之开展对氧化镓单晶材料的研究工作，高质量低缺陷的氧化镓单晶材料对后续的外延、器件的制备极其重要。目前，国际上主流的生长方法是导模法，导模法具有生长周期短、尺寸大及生长稳定等优点，然而在晶体缺陷控制方面还有很大的进步空间。本文围绕氧化镓单晶的腐蚀坑形貌，对导模法生长的氧化镓单晶进行加工制样，进行了不同酸碱条件下的腐蚀实验。详细介绍了观察到的不同腐蚀坑形貌，分析了晶体缺陷对腐蚀坑形貌的影响，对今后氧化镓单晶生长机理和晶体缺陷的研究具有重要意义。     

基于纳米压痕的氧化镓晶体断裂韧度检测方法研究

为了快捷、精准测量脆性易解理氧化镓晶体的断裂韧度,为氧化镓精密加工提供理论依据.采用G200纳米压痕仪对氧化镓晶体进行纳米压痕试验,通过扫描电子显微镜分析压痕形貌,分别采用纳米压痕法、能量法两种方法计算断裂韧度.纳米压痕法测得(010)面氧化镓晶体的断裂韧度为0.769 MPa·m1/2;能量法测得其断裂韧度为0.782 MPa·m1/2.与传统的断裂韧度检测方法相比,基于纳米压痕仪的压痕法和能量法能够微损伤快速检测脆性材料的断裂韧度.能量法是更精准、更便捷的纳米级断裂韧度检测方法.     

新型ZnO一维纳米材料的制备及其应用

近年来新型的一维ZnO纳米材料如取向ZnO纳米线、纳米带、纳米环、纳米螺旋等不断被发现,它们表现出不同于其他结构的优异的光、电、磁性能吸引了研究人员的广泛注意.基于这些新结构的新器件如纳米发电机、纳米线场效应晶体管、纳米线传感器、纳米线太阳能电池等为解决能源、环境、生物、电子、光电、空间等方面的问题提供了新的有效的解决方案.本文就新型的ZnO一维纳米材料的制备方法、生长机理以及它们新的应用作一个综述.     

“新颖光电纳米材料及其原型器件研发”项目通过验收

11月16日,福建省科技厅组织专家组对中国科学院福建物质结构研究所承担的福建省科技重大专项专题"新颖光电纳米材料及其原型器件研发"(项目编号:2009HZ0006-1)通过验收。该专题立足福建省电子信息产业需求和技术基础,研发应用于显示和发光中的强荧光纳米高聚物材料、低核有机金属电致发光纳米材料、蓝光/紫外激光材料等纳米光电材料与器件,取得了以下主要成果:     

纳米材料塑性变形机制研究获新进展

纳米结构材料由于特殊的微观结构和塑性变形机制，使其具有优异的力学性能，因此，纳米材料的塑性变形机制、拉伸延伸率内禀特性及影响因素、塑性变形诱导纳米组织的形成机理等成为力学和材料科学共同关注的前沿课题。近期，中国科学院力学所洪友士研究员课题组与金属所卢柯研究员课题组在纳米材料塑性变形机制的合作研究方面取得了新进展。     

超宽禁带半导体 β-Ga2O3单晶生长突破2英寸

<正>氧化镓(β-Ga_2O_3)单晶是一种第四代超宽禁带氧化物半导体,其禁带宽度为4.8~4.9eV,具有独特的紫外透过特性(吸收截止边~260nm);击穿电场强度高达8MV/cm,是Si的近27倍、SiC及GaN的2倍以上,巴利加优值分别是SiC、GaN的10倍、4倍以上,并且可以采用熔体法生长大尺寸体单晶,因此β-Ga_2O_3已成为超高压功率器件和深紫外光电子器件的优选材料之一。由于其在军事、能源、医疗、环境等领域的重要应用价值,近年来,氧化镓材料及器件的研究与应用成为当前美国、日本、德国等国家的研究热点和竞争重     

中科院上硅所所在空心球结构纳米材料制备方法研究中取得进展

目前,纳米材料的结构控制和性能研究已成为全球纳米技术的研究热点。发展具有结构可控和优异性能的纳米功能材料成为材料科学领域的首要任务之一。空心球纳米材料是一大类重要的纳米结构材料,其制备技术已日趋成熟并逐步实用化,在药物释放、气敏等领域具有很多重要的应用。然而,常规制备空心球纳米材料的技术,如模板法和Oswald熟化生长等需要相对复杂的操作工艺,通用性不好,有一定的局限性。     

基于黑磷纳米材料场效应管的电特性研究

以红磷、锡和四碘化锡为原料制备黑磷,并用黑磷(BP)纳米材料制作场效应管,用X射线衍射谱(XRD)和光学显微镜(OM)分析了BP样品的结构和形貌,并测试其输出特性曲线和转移特性曲线.BP样品厚度为12 nm,通过计算,其电子迁移率μe=248 cm2/Vs,电流开关比为～103.结果表明,基于BP纳米材料场效应管具有较好电子迁移率和开关比,为BP成为未来光电器件备选材料研究奠定基础.     

纳米金刚石的结构、光学性能和热稳定性研究

纳米金刚石兼具纳米材料和金刚石的双重特性,呈现出与微米金刚石、块体金刚石截然不同的特点。本文以不同尺寸金刚石样品为研究对象,采用扫描电镜、X射线衍射、光谱学、热重分析技术对其结构、光学性能和热稳定性进行研究。结果显示样品尺寸分别为300 μm、30 μm和100 nm,大尺寸样品结晶质量较好,富含孤氮杂质,为Ⅰb型金刚石。纳米金刚石样品结晶较差,含有少量石墨残留,并含有H₂O、N—H和C—H键,说明其表面存在诸多有机活性基团。大尺寸金刚石样品存在中性和带负电荷的氮空位缺陷,产生较强荧光,而纳米金刚石由于存在诸多的有机基团和表面缺陷,形成非辐射中心,导致荧光猝灭。大尺寸样品在300~525 nm具有较强吸收,而纳米金刚石样品在紫外-可见-近红外整个区域均呈现出较强吸收,透过率显著较低。随着颗粒尺寸的减小,金刚石的起始氧化温度逐渐下降,氧化速率降低,因此大颗粒尺寸金刚石样品具有更好的热稳定性。     

β-Ga2O3薄膜掺杂工艺及性能研究进展

β-Ga2O3薄膜因其禁带宽度大,稳定性高,生产成本低等优势,被认为是在光电探测器、发光器件等领域非常有前景的材料之一.但β-Ga2O3较低的导电率限制了其在某些领域的应用,通过掺杂技术改进β-Ga2O3薄膜在光学和电学的性能吸引了大量科研者的目光.本文介绍了几种常用的掺杂手段及掺杂对β-Ga2O3薄膜结构和光电特性的影响,并对以后的研究工作进行了展望.     

钙钛矿及类钙钛矿热致变色单晶材料的研究进展

随着人们对智能光伏玻璃、智能温度传感器等智能光电器件的需求增加,卤化物钙钛矿热致变色材料逐渐走进大众视野,由于钙钛矿材料的颜色可随温度发生快速响应,且该循环可逆,其在智能变色半导体器件中的应用相关研究已获得了广泛的关注。本文从钙钛矿单晶材料出发,首先介绍了钙钛矿及类钙钛矿单晶材料的几种常用液相制备方法。随后分别重点介绍了三维卤化物钙钛矿、低维类钙钛矿等几类单晶材料的热致变色现象,包括不同类型的材料因结构不同,而表现出两种不同的热变色机理:以低维类钙钛矿材料为代表的结构相变和以双钙钛矿材料为代表的晶格膨胀。对比了不同单晶材料热致变色性能的优劣,如是否具有可逆性等,同时介绍了其在多功能应用领域的发展潜力。最后对钙钛矿热致变色材料目前面临的挑战和未来的发展进行了展望。     

Graphene oxide used as a surfactant to induce the flower‐like ZnO microstructures: growth mechanism and enhanced photocatalytic properties

In this paper, graphene oxide (GO) was used as a temple to induce the formation of flower‐like ZnO microparticals compared with surfactants, such as cetyltrimethylammonium bromide (CTAB) and dodecyl dimethyl betaine (BS‐12). The zinc hydroxide carbonate ((Zn₄(CO₃)(OH)₆,ZHC)) was produced by a hydrothermal reaction. The flower‐like ZnO microparticals were gained by calcining ZHC. In the GO medium, the microparticals were assembled by numerous porous nanosheets from one point (initial nucleus) to flower‐like microparticals finally. The nanosheets of graphene oxide and functional groups were likely to contribute to the formation of the precursor, and some nanosheets were retained in the complex. The growth mechanism of ZHC was also proposed in this paper. The photocatalytic activity of the flower‐like ZnO microparticals was evaluated by photo degradation reaction of rhodamine B (RhB). The peony‐like porous ZnO/rGO compounds showed high photocatalytic activity and better than ZnO microparticals formed in the CTAB and BS‐12. These results indicated that GO could be widely used as a surfactant to induce composite materials with special morphology and photoelectric properties, etc.     

水热法制备ZnO晶体及纳米材料研究进展

纳米ZnO材料是新型宽禁带半导体材料,具有优良的光学及电学性能,在太阳能电池电极及窗口材料、声表面波材料、光电材料、敏感材料等方面得到广泛应用.纳米ZnO材料性能与制备技术有很大关系,本文综合评述了水热法制备纳米ZnO材料研究现状,研究了其制备特点及制备机理,从纳米ZnO晶体、阵列或薄膜、粉体三个方面制备实例研究了水热制备方法,最后探讨了纳米ZnO材料发展前景.     

GeSe基薄膜太阳电池模拟研究

硫化亚锗(GeSe)具有合适的禁带宽度、高的吸收系数和高的载流子迁移率等优异的光电特性,且组分简单、低毒和储量丰富,特别适合作为光伏吸收材料。本文基于新型太阳电池吸收层材料GeSe构筑了结构为金属栅线/AZO/i-ZnO/CdS/GeSe/Mo/玻璃的薄膜太阳电池,分别模拟分析了缓冲层和吸收层的厚度、掺杂浓度,以及吸收层体缺陷密度对器件性能的影响。经过优化CdS缓冲层厚度和掺杂浓度以及GeSe吸收层厚度和掺杂浓度,器件获得高达27.59%的转换效率。这些结果表明GeSe基薄膜太阳电池有成为高效光伏器件的潜力。     

面向器件应用的PEDOT:PSS薄膜的光电稳定性研究

PEDOT:PSS(聚3, 4-亚乙基二氧噻吩-聚苯乙烯磺酸盐)薄膜因其良好的导电性、透光性、机械柔韧性以及溶液可加工性而被广泛应用。提高PEDOT材料的电导率以及光电稳定性对其器件应用有重要意义。在本文中,首先用旋涂法制备PEDOT:PSS薄膜,然后采用硫酸后处理技术提高其电导率,并将硫酸处理后的薄膜分别放置于空气、氧气、氮气中以及太阳光照下30 d,研究薄膜的光电稳定性及老化机制。实验结果表明:太阳光照是影响薄膜光电性能稳定性的主要因素,而硫酸处理有效地去除了过量的PSS成分,使薄膜的稳定性变好。通过比较老化前后薄膜的光吸收谱和光电子能谱(XPS)发现,在老化过程中薄膜发生了光氧化降解,这是影响薄膜光电稳定性的原因之一。     

射频溅射功率对ZnO透明导电薄膜光电性能的影响

采用磁控溅射技术在不同溅射功率下制备了ZnO薄膜.研究了薄膜的沉积速率、光电特性以及不同功率条件下制备的ZnO薄膜对HIT电池开路电压的影响.结果表明:在溅射功率为200 W时制备的薄膜,具有良好的导电性和光透过性;将其应用到HIT电池中,得到的开路电压最高.该研究对提高HIT电池性能具有一定的参考意义.     

γ-Bi2Sn2O7的水热合成及其可见光区光电响应研究

本文采用水热法制备了γ-Bi2Sn2O7并研究了其在可见光区的光电响应.Bi2Sn2O7的晶体结构和光电响应特性分别用X射线衍射和表面光电压谱进行表征.研究结果表明,合成的Bi2Sn2O7呈现γ相立方结构,通过吸收光谱估算光学带隙为2.67eV,比α-Bi2O3(2.85eV)的光学带隙小.Bi2Sn2O7的光电响应相对于α-Bi2O3在可见光区展现出一定的优势,同时对外加电压有很强的响应.     

衬底温度对In2S3薄膜结构及其性能的影响

采用超声喷雾热解法,在玻璃基底上一步合成了In2S3薄膜.研究了衬底温度对In2S3薄膜的结构、表面形貌、电学和光学性能影响.结果表明:所制备的In2S3薄膜均具有沿(220)面择优取向生长特性且无其他杂相,衬底温度对薄膜的均匀性、致密度、结晶程度均有明显影响,并因此影响薄膜的光电性能.薄膜的导电件随着衬底温度的升高迅速增强,但足在衬底温度为350℃时有所降低.衬底温度为300℃所制备的薄膜在可见光区透光率最高达到90;以上,禁带宽度达到2.43 eV.     

熔体法制备无机钙钛矿半导体核辐射探测晶体与器件的研究进展

钙钛矿材料在太阳能电池和光电探测等领域的快速发展,带动了其在核辐射探测领域的应用研究。钙钛矿晶体结构拥有多样化的结构容忍性,如何设计组分并挖掘材料的相关特性具有很大的科学挑战。其次,针对新型钙钛矿材料特性,需要根据应用场景来优化半导体器件设计,才能最大限度地发挥其辐射探测性能。鉴于此,本文从熔体法晶体生长及半导体器件设计等角度,探讨了不同维度钙钛矿结构的材料特性及辐射探测器件性能,以期为该材料在核辐射探测领域的发展提供参考。