CVD法制备硅基氮化镓薄膜

利用化学气相沉积法(CVD),分别以三氧化二镓(Ga₂O₃)和氨气(NH₃)为镓源和氮源在硅衬底合成了一种由片状微晶构成的氮化镓(GaN)薄膜,实验中没有使用缓冲层。通过场发射扫描电子显微镜(FESEM)、电子能量散射谱(EDS)、X射线衍射(XRD)、高分辨电镜(HRTEM)和光致发光谱(PL)对样品进行分析,生成物为质量较好的富镓的纯氮化镓薄膜。片状氮化镓微晶表面大小约数百纳米,厚度数十纳米,薄膜表面平整、致密,没有裂纹或龟裂现象,与Si衬底结合紧密。氮化镓薄膜的带边峰位于367nm处,同时出现了黄光发射峰。并对此种氮化镓薄膜的生长机理进行了探讨。     

GaOOH和Ga2O3的制备及光学性能研究

采用水热法制备了不同形貌和尺寸的GaOOH前驱体.通过XRD、SEM和TEM进行表征,并探讨分析了GaOOH的生长机理.结果表明,前驱液的pH值对GaOOH的形貌有明显的调控作用并对其结晶度有一定影响.然后将制备的GaOOH前驱体分别在温度为600℃和900℃的空气中煅烧转化成了α-Ga2O3和3-Ga2O3.煅烧后的产物具有良好的形貌继承性.荧光光谱测试(λex=250 nm)结果显示,pH值为5时制备的GaOOH和Ga2O3的发射峰位于415 nm和465 nm,而在pH值为3和8时的发射峰均位于370 nm和465 nm.     

电化学共沉积法制备GaAs纳米结构薄膜及表征

以含一定比例Ga与As2O3的酸性溶液(pH=2.5)作为前驱溶液,以Pt片为对电极,饱和甘汞电极(SCE)为参比电极,室温下利用三电极电化学站在Ti衬底上恒压沉积GaAs薄膜.然后对GaAs薄膜进行退火处理.利用X射线衍射仪(XRD)、场发射扫描电子显微镜(FESEM),以及荧光光度计(PL)分别对不同沉积电压下所制备的薄膜的晶体结构,薄膜形貌以及光学性能进行分析表征.结果表明:沉积电压以及退火过程对GaAs薄膜的形貌、晶体结构、薄膜质量有很大影响,所制备的GaAs薄膜退火前晶化程度较低,部分粒子表现出不均匀团聚.光致发光峰为红光发射,且单色性好.退火后的GaAs薄膜为面心立方晶型,呈纳米颗粒状,薄膜的光电性能明显提高.     

InAs纳米颗粒的制备及性能表征

以InCl3·4H2O、KBH4、As2O3和三乙醇胺为原料,采用溶剂热-退火法制备出了InAs纳米颗粒.用XRD、TEM和拉曼光谱仪对产物的微观结构进行表征.研究了反应物的配比和退火温度对产物的物相和形貌的影响,得到制备InAs纳米颗粒的最佳工艺参数为:反应物As2O3、InCl3·4H2O的物质的量配比为1:1,反应与退火温度分别为160 ℃和500 ℃.并对产物的形成过程进行了初步探讨.     

ZnO六方纳米管晶体的制备与光致发光性能

常压下在空气中以氧化锌和碳粉为原料,利用高温碳热还原反应法制备出了自组装ZnO纳米晶体,采用SEM、XRD、PL等手段对产物进行了表征。结果表明产物为自组装多层六方管状结构的晶体,且是单一的六角晶系纤锌矿ZnO相。分析表明其生长机理为首先形成ZnO薄片,然后薄片再卷曲为管状物,其中碳热能和静电能为卷曲驱动力。室温光致发光谱显示,ZnO六方管晶体在以545nm为中心的范围内,形成较强较宽的绿光发射峰,而红光发射的强度增幅尤其突出。     

不同形貌InxGa1-xN纳米材料的制备及发光性能研究

采用常压化学气相沉积法(APCVD),分别以金属镓(Ga),铟(In)和氨气(NH3)为镓源,铟源和氮源,在Si衬底上利用催化剂Au成功合成了不同形貌的InxGa1-xN纳米材料。利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM),X射线光电子能谱(XPS)和光致发光谱(PL)对比研究了InxGa1-xN(x=0,0.25)纳米材料在形貌,化学成分,晶体结构以及发光特性的变化。分析结果表明:当没有催化剂时,所生成的InxGa1-xN样品形貌由片状结构自组装成花状结构,而在催化剂Au的作用下,生成的InxGa1-xN纳米晶的形貌变为以纳米线为轴在其上生长的片状的"塔"状结构;虽然在催化剂Au的作用下生成的InxGa1-xN(x=0.25)形貌发生了很大变化,但晶体结构未发生改变,均为六方纤锌矿结构;PL分析结果显示InxGa1-xN纳米结构的发光性能随着In含量的增加,发光谱的强度增加且同时出现了蓝光区,在催化剂Au的作用下生成的InxGa1-xN的发光强度最强。最后对不同形貌InxGa1-xN其生长机理做简单分析。     

S2-控制剂对Ag纳米产物的形貌及光学性能的影响

采用改装的微波冷凝回流装置,以乙二醇作为还原剂和溶剂,在表面活性剂聚乙烯吡咯烷酮的保护下,添加Na2S与AgNO3反应生成Ag2S,对Ag2S进行热分解即可获得Ag纳米产物。保持其它参数(加热功率、加热时间、表面活性剂浓度和反应物溶液浓度等)不变的条件下,通过改变Na2S的浓度得到不同形貌的Ag纳米产物。利用扫描电子显微镜、X射线衍射仪和紫外-可见分析仪对所得Ag纳米产物的形貌、物相和光学性能进行分析表征,结果表明,在微波冷凝回流作用下,Na2S浓度的逐渐增大使银纳米产物经历了一个类球形-立方体-线形的形貌演变。此外,通过分析反应过程,对S2-如何影响Ag纳米产物的形貌及Ag纳米线的生长机理作了进一步研究探讨。     

GaN薄膜的两步法制备及其物性转变的研究

本实验通过水浴加热和简单化学气相氨化两步法,在旋涂有ZnO的Si衬底上成功合成了由排列整齐纺锤体形貌的GaOOH构成的薄膜,然后在950℃下对样品进行氨化得到由排列整齐纺锤体组成的GaN薄膜。然后对氨化前后样品的形貌,结构和光学性能分别通过FESEM、EDS、TEM、XRD和PL谱进行了表征。结果表明:水热生成的GaOOH薄膜是由纺锤体形状GaOOH紧密排列形成,该纺锤体形状GaOOH有直径大约600 nm,长约为1.5~2μm。氨化前后样品的形貌没发生太大的变化;但晶体结构由正交晶系相GaOOH转变为六方纤锌矿GaN;而且发光峰也由较宽的绿光峰转变为中心为365 nm的蓝光峰,这主要是由于样品由正交晶系相GaOOH转变为六方纤锌矿GaN引起的。最后对排列整齐的锤体形构成的GaOOH薄膜的形成机理以及GaOOH向GaN的转变过程发生的化学反应做了简单的探讨和分析。     

Ag作催化剂制备的GaN的形貌及其性能

用化学气相沉积法(CVD)在Si(100)衬底上以Ag纳米颗粒为催化剂制备了微纳米结构的GaN,原料是熔融态的金属Ga和气态的NH3。采用X射线衍射仪(XRD)、透射电镜(TEM)、X-ray能谱仪(EDS)、场发射扫描电子显微镜(SEM)、光致发光能谱(PL)和霍尔效应测试对样品进行了结构、成分、形貌和发光、电学性能分析。结果表明:生成的自组装GaN为六方纤锌矿的类似小梯子的微纳米单晶结构,且在不同的温度下,GaN的发光性能和电学性能也有所不同,相对于强的紫外发光峰,其它杂质发光峰很微弱,且均呈p型导电。对本实验所得到的GaN微纳米结构的可能形成机理进行了探讨。     

Ag/ZnO/ZnSe三元异质结的合成及其可见光光催化性能

以Ag纳米线为模板,通过两步水浴法合成了Ag/ZnO/ZnSe三元异质结光催化材料。利用场发射扫描电子显微镜(FESEM)、X射线能谱仪(EDS)、X射线衍射仪(XRD)以及透射电子显微镜(FETEM)对样品的形貌和结构进行了表征。结果显示,Ag/ZnO/ZnSe三元异质结为蠕虫状的Ag/ZnO二元异质结外镶嵌着ZnSe小颗粒。在可见光下,对比纯Ag纳米线、纯ZnO纳米球、Ag/ZnO异质结对罗丹明B的可见光降解效率,结果发现Ag/ZnO/ZnSe异质结表现出了更高的光催化效率。其光催化性能的提高主要是由于Ag/ZnO/ZnSe异质结的作用促使电子空穴对的分离,降低了电子空穴对的复合机率,从而提高了材料的光催化效率。