缓冲层厚度对Ti/Si模板上生长ZnO薄膜的影响

采用常压MOCVD法,以二乙基锌和去离子水为源,在不同厚度的ZnO缓冲层上生长了一组ZnO薄膜.分别采用X射线衍射(XRD)、干涉显微镜和光致发光谱(PL)对样品的结晶性能、表面形貌和发光性能进行分析,结果表明,随着缓冲层的引入,ZnO外延膜的质量得到很大提高,缓冲层的厚度对外延ZnO薄膜的质量有很大的影响,当缓冲层厚度为60 nm时,ZnO薄膜的结晶性能最好,表现出高度的择优取向,(002)面的ω摇摆曲线半峰全宽仅为1.72°,其表面平整,表现出二维生长的趋势,室温光致发光谱中只有与自由激子复合有关的近紫外发光峰,几乎观察不到与缺陷有关的深能级发光.     

Al2O3忆阻器中氧空位对阻值转换性能的影响研究

忆阻器能够在外加电压下实现高阻态与低阻态的转换,在存储器件及仿神经网络计算等方面有着重要的应用。本文通过在Si衬底上制备得到Pt-Al2O3-Pt的金属-绝缘层-金属结构的忆阻器器件,研究了氧空位对阻值转换性能的影响。利用原子层沉积技术工艺控制生长不同氧空位浓度的Al2O3薄膜,测量并比较其Ⅰ—Ⅴ循环曲线,发现仅有在氧空位浓度较高情况下忆阻器才能够实现在高阻态和低阻态之间的转换。本文实验结果表明氧空位对于实现阻值转换性能有着重要的影响,对生长制备忆阻器器件有着重要意义。     

射频交替溅射法制备的NiZn铁氧体薄膜的结构与磁性

使用交替靶射频溅射的方法在不同基底上制备得到了成分为NixZn1-xFe2O4的铁氧体薄膜,研究了NiZn铁氧体薄膜的生长条件,探讨了不同工艺条件对薄膜性能的影响,目的是提高薄膜饱和磁化强度Ms,降低薄膜矫顽力Hc,改善薄膜的软磁性能,以满足其在高频薄膜器件应用方面的需要．实验表明：沉积态薄膜即为尖晶石结构．并且通过不同实验条件对NiZn铁氧体薄膜性能影响的研究,得到了最佳的NiZn铁氧体薄膜的制备条件．     

ZnO缓冲层上定向ZnO纳米杆阵列的制备

利用Zn膜热氧化获得的非晶ZnO薄膜作为缓冲层,再采用Zn粉热蒸发工艺合成出定向、致密且直径较细(≈40 nm)的单晶ZnO纳米杆阵列,其阵列密度约为2.3×107mm-2.比较了在厚度不同的Zn膜所形成的ZnO缓冲层上生长的ZnO纳米杆形态,讨论了ZnO缓冲层表面形貌对ZnO纳米杆生长形态的影响.结果表明,随Zn膜厚度的增加,ZnO缓冲层从岛状大颗粒(0.5~1μm)并伴有密集小颗粒(<20 nm)状态变为连续薄膜,所得ZnO纳米杆从沿大颗粒表面无规则发散生长并伴小颗粒上的准定向生长转变成垂直于衬底的大面积定向生长,且纳米杆阵列也随着Zn膜厚度增加而变得定向、致密、和分布均匀.     

Zn1-xCoxO晶体薄膜结构和铁磁特性

利用电子束反应蒸发法(REBE)在Si和石英玻璃衬底上生长Zn1-xCoxO晶体薄膜,衬底温度分别为250、350和500 ℃.对晶体的微结构特性进行研究,X-射线衍射(XRD)结果表明Zn1-xCoxO晶体薄膜在250 ℃有高度的c-轴取向;而且随着温度升高,出现更明显的多晶峰且峰值强度越来越强.紫外-可见光(UV-VIS) 测量结果说明Co离子虽然部分替代Zn离子进入ZnO晶格里面,但并没有改变ZnO的纤锌矿结构.利用物理特性测量系统(PPMS)测得Zn1-xCoxO晶体薄膜M-H和M-T特性曲线来研究Zn1-xCoxO晶体薄膜的铁磁特性,结果显示Zn1-xCoxO薄膜是铁磁性的,而且居里温度在室温以上,这种特性使得Zn1-xCoxO有可能在自旋器件中得到广泛应用.     

MOCVD方法在Ni/Si(111)模板上生长ZnO薄膜

用常压金属有机化学气相外延方法在Ni／Si（111）模板上生长ZnO薄膜，研究了ZnO低温缓冲层的厚度（50h，300h）对薄膜性能的影响。采用原子力显微镜，X射线衍射和光致发光光谱仪对这些样品进行分析。结果表明：缓冲层的厚度对zno外延薄膜的表面形貌、晶体结构及发光性能都有较大影响。在50h～100A低温缓冲层上生长的ZnO外延膜，晶粒尺寸大小均匀，发光和结晶性能良好。     

Ca~(2+)对电沉积制备的ZnO形貌及光电化学性能的影响

以Zn(NO3)2为前驱体溶液,考察了Ca2+离子对电沉积制备的ZnO薄膜形貌和光电化学性能的影响.X射线衍射仪(XRD)和场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)的结果表明,Ca2+离子使电沉积制备的ZnO薄膜从(002)面择优取向的六方柱阵列结构变成了随机取向的多孔片状结构.电子能谱(EDS)、紫外可见光吸收光谱(UV-Vis)和荧光光谱(PL)的结果表明,Ca2+未掺杂到ZnO晶格中.通过分析溶液中锌和钙元素的形态分布随溶液pH的变化,认为可能是Ca2+离子通过面选择性静电吸附在ZnO带负电的(002)晶面上,抑制了该晶面的生长,造成其形貌变化.光电化学性能和电化学阻抗谱结果表明,由多孔片状ZnO组成的光阳极具有更好的光电化学响应性能和界面电子转移效率.     

PFCVAD系统靶负压对硅基ZnO薄膜结构及应变的影响

采用磁过滤阴极脉冲真空弧沉积(pulsed filtered cathodic vacuum arc deposition,PFCVAD)系统,以Si(100)单晶片为衬底,在衬底温度300 ℃、氧气压力4.0×10-2 Pa的条件下制备出了c轴择优取向的ZnO薄膜.通过原子力显微镜(AFM)和X射线衍射(XRD)技术对ZnO薄膜的表征,研究了靶负压对ZnO薄膜结构和应变的影响.研究结果表明,不同靶负压条件下ZnO薄膜的晶粒大小分布在16.7～39.0 nm之间,靶负压对薄膜表面结构影响较小;不同靶负压条件下ZnO薄膜都呈张应力,且张应力随靶负压的增大而增大.     

磁控溅射技术制备ZnO透光薄膜

采用RF磁控溅射方法,在玻璃衬底上制备了择优取向的ZnO薄膜;通过台阶仪、X射线衍射技术、原子力显微镜和分光光度计分别测量了不同溅射功率条件下淀积的ZnO薄膜厚度(淀积速率)、结晶质量、表面形貌与粗糙度、透光光谱,报道了该薄膜结晶质量、薄膜粗糙度与其在可见光区透光率的关系.     

n-ZnO/p-CuO同轴纳米线异质结的制备及其I-V特性

采用热蒸发气相沉积法在Si(100)衬底上生长直径约为60～70 nm的氧化锌(ZnO)纳米线,迸一步运用离子束溅射技术和热氧化工艺在ZnO纳米线表面形成含有均匀密集分布的超细氧化铜(CuO)纳米颗粒的CuO壳层,构成n-ZnO(核芯)/p-CuO(壳层)同轴纳米线异质结.扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)和高分辨透射电子显微镜(HRTEM)用于研究样品的形貌、成分和晶体结构.实验结果表明,生长的ZnO纳米线呈纤锌矿单晶结构,CuO壳层为多晶结构.I-V曲线表明该同轴纳米线异质结构具有优良的二极管整流特性.这种具有大的异质结面积和高的比表面受光面积及强的表面化学活性的n-ZnO/p-CuO同轴纳米线异质结构在大电流密度的纳米整流器件、太阳能电池、光敏器件和气敏传感器等领域有很好的应用前景.     

n-ZnO/p-CuO同轴纳米线异质结的制备及其Ⅰ-Ⅴ特性

采用热蒸发气相沉积法在Si(100)衬底上生长直径约为60～70nm的氧化锌(ZnO)纳米线,进一步运用离子束溅射技术和热氧化工艺在ZnO纳米线表面形成含有均匀密集分布的超细氧化铜(CuO)纳米颗粒的CuO壳层,构成n-ZnO(核芯)/p-CuO(壳层)同轴纳米线异质结.扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)和高分辨透射电子显微镜(HRTEM)用于研究样品的形貌、成分和晶体结构.实验结果表明,生长的ZnO纳米线呈纤锌矿单晶结构,CuO壳层为多晶结构.Ⅰ-Ⅴ曲线表明该同轴纳米线异质结构具有优良的二极管整流特性.这种具有大的异质结面积和高的比表面受光面积及强的表面化学活性的n-ZnO/p-CuO同轴纳米线异质结构在大电流密度的纳米整流器件、太阳能电池、光敏器件和气敏传感器等领域有很好的应用前景.     

氧化法制备ZnO薄膜中缺陷结构的慢正电子束表征

用脉冲激光沉积方法在Al2O3（0001）衬底上制备了Zn薄膜,并在空气中氧化得到了ZnO薄膜.利用Raman光谱测量了氧化法制备的薄膜,并与ZnO单晶材料进行比较,证实了ZnO薄膜的形成.采用慢正电子束技术对ZnO薄膜的微观结构进行了研究,发现在薄膜中存在大量的空位型缺陷.当氧化后的薄膜在高温下退火后,缺陷浓度逐渐降低,在达到900℃时,所制备的ZnO薄膜中缺陷基本得到消除.     

MOCVD方法在Cu/Si(111)基板上生长ZnO薄膜

采用常压MOCVD方法在Cu／Si（111）基板上生长ZnO薄膜，研究了缓冲层的生长温度对ZnO外延膜性能的影响。实验通过干涉显微镜、原子力显微镜、高分辨X射线衍射仪、光致发光谱仪对样品的表面形貌、晶体结构以及发光性能进行了分析。实验结果表明：ZnO／Cu／Si（111）外延膜的性能与缓冲层的生长温度有一定关系。当缓冲层温度控制在400℃附近时ZnO外延膜C轴取向较为明显、晶粒大小较均匀、结构也更为致密，并且PL光谱中与缺陷有关的深能级发射峰也相对较弱。     

电子束蒸发制备ZnO薄膜及其晶体结构和电学性质

采用电子束蒸发法制备了ZnO薄膜。研究了退火温度及衬底对薄膜的结晶状况以及电学性质的影响．X射线衍射测试结果表明。相同蒸发条件下制备的ZnO薄膜，硅(100)衬底上薄膜晶粒尺寸为73nm。结晶情况明显好于陶瓷和玻璃衬底上的薄膜．退火之后，各种衬底上薄膜的结晶情况相对未退火时都有明显好转；400℃退火时。薄膜逐渐结晶；600℃退火时，ZnO薄膜体现良好的择优生长的趋势，晶粒长大，晶化程度提高，大部分晶粒发生了织构．在400℃退火后。掺入Al2O3的薄膜和未掺杂的ZnO薄膜的电阻率下降了一个多数量级，但掺入MgO的薄膜电阻率变大。这是由于MgO掺杂起到了补偿作用，掺入MgO有可能实现ZnO薄膜的P型掺杂．     

光对ZnO薄膜电致电阻转变效应的调控研究

利用磁控溅射技术在镀铂硅片上制备ZnO薄膜,X射线衍射测试表明ZnO薄膜为纯相结构,原子力显微镜测试显示ZnO薄膜表面平整均匀,均方根粗糙度为1.87nm.在室温下对Au/ZnO/Pt三明治结构的电输运行为进行了研究,结果表明同时存在电致电阻转变效应和光伏效应,并且光照可调控电致电阻.当光强为360μW·cm-2时,电阻调控幅度达78%,这种光调控的电致电阻转变有助于实现多态存储,提高存储密度.     

CuO纳米线的热氧化制备及其表面的ZnO纳米颗粒修饰

以Cu为基底,经热氧化制备出高质量的有序的单晶CuO纳米线阵列.通过采用离子束溅射技术,在高比表面积的CuO纳米线表面修饰ZnO纳米颗粒.运用X射线衍射仪（XRD）、透射电镜（TEM）、扫描电子显微镜（SEM）研究了样品的成分、晶体结构和表面形貌.实验结果表明,不同温度和时间下生长出的CuO纳米线阵列的纳米结构具有不同的成分、结构和形貌;600℃热氧化4 h生长出的纳米线均匀致密地附着在衬底表面,ZnO纳米颗粒浓密而规则地出现在CuO纳米线表面.这种由ZnO纳米颗粒和CuO纳米线构成的复合异质结构可以有效地增强CuO纳米线对CO的选择性探测特性.     

水热法在不同衬底下制备纳米ZnO材料

以氯化锌(ZnCl2)和25%浓度氨水(NH3·H2O)为原料,采用水热法制备了 ZnO纳米材料.比较了ZnO纳米材料在铜和硅不同衬底上的区别和衬底垂直放置与底部水平放置时的区别,以及垂直放置时随垂直高度的不同产生的变化.借助于X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)等测试手段.对其结构、形貌进行了分析研究.研究结果表明,相对于硅,铜衬底上更容易生长出取向一致、结品良好的ZnO纳米棒结构.根据生长环境中气体的氛围和压力对乖直于衬底方向上生长的ZnO造成的影响,提出了水热法制备ZnO纳米材料的生长机理.     

ZnO梳状亚微米结构的生长及其光学性质

在较低温度（460℃）和无催化剂的条件下,通过热蒸发纯Zn粉在硅衬底上成功地制备出ZnO亚微米梳状结构.采用X射线衍射仪（XRD）、透射电子显微镜（TEM）、扫描电子显微镜（SEM）和室温光致发光光谱（PL）等技术分别研究了制备样品的晶体结构、表面形貌和光学性质.结果表明,具有均一直径和长度的单晶梳齿规则地生长在作为梳干的ZnO纳米片的Zn-（0001）极性面并沿[0001]方向择优生长.逆气流生长的样品的梳齿粗于顺气流生长样品的梳齿,而其波长为500 nm左右的绿色PL发射峰强度明显低于顺气流样品的发射峰强度,揭示出在氧气较充足的逆气流环境下生长的样品中的氧空位缺陷少于顺气流下生长的样品的氧空位缺陷.样品表面的Au纳米颗粒修饰大大增强了制备的梳状结构样品的紫外发射光强度,并明显降低了样品的绿色光致发射峰强度.     

不同形貌氧化锌纳米棒的CVD法制备及生长机制讨论

采用CVD技术制备了不同形貌的ZnO纳米棒.并利用XRD、SEM、能谱仪、荧光光谱仪对比研究了其表面结构、成份、相结构及光致发光特性.结果表明,样品形貌随着沉积位置的变化而变化,其生长遵循金属自催化机制.并且表明离子化氧空位的存在有利于ZnO的绿光发射.     

铜纳米薄片双轴应变弹性响应的第一性原理研究

近年来,在纳米尺度的研究中应用到很多表面的技术和概念.然而,以往针对表面的研究中对象为单晶块体样品,这些研究结果将不再适用纳米材料.为了研究表面对纳米体系弹性响应的影响,选取较为简单的铜纳米薄片为研究对象,构建了铜（111）面和（001）面的薄片模型,使用第一性原理方法计算了铜纳米薄片的双轴泊松比,分析了纳米薄片与体材料的差异,研究不同厚度纳米薄片中表面对内层原子的影响.计算结果显示,表面原子层的双轴泊松比大于内部原子层,并且其收敛速度和数值大小均和薄片取向有关.根据双轴泊松比随厚度的变化特性,可以得到不同取向的纳米薄片中表面对弹性响应的临界厚度.