Li掺杂对ZnO陶瓷结构与电学性能的影响

研究了用传统方法在1200～1400℃烧结的ZnO陶瓷，以及用放电等离子体烧结(SPS)方法烧结的ZnO陶瓷的结构特征与电学性能。以ZnO为基添加了不同浓度的LiOH，制备了不同Li掺杂浓度的ZnO陶瓷。研究了掺杂、烧结温度，以及烧结方法等因素对ZnO基陶瓷的微观结构、电学性能的影响。实验表明，用传统方法烧结时，ZnO在烧结温度低于1400℃的情况下难以成瓷，而放电等离子体烧结(SPS)方法可以显著降低烧结温度。ZnO陶瓷的晶粒大小。密度随着烧结温度的增大而增大。在同样的烧结温度下，LiOH含量越大，ZnO基陶瓷的电阻率越大。     

表面活性剂对陶瓷基底化学镀镍的作用机理及镀层性能的影响

采用酸性化学镀技术在Al₂O₃陶瓷片表面沉积Ni-P镀层,通过电感耦合等离子体发射光谱,X射线衍射光谱和扫描电子显微镜等分析测试,对镀层的成分、物相和形貌进行了表征,考察了表面活性剂种类、掺量等因素对镀层表面性貌和性能的影响。结果表明,当添加5 mg·L^-1 SDS时,镀速从14 μm·h^-1增加到17 μm·h^-1,随表面活性剂添加量继续增加,镀速呈减少趋势。添加表面活性剂能够不同程度的消除化学镀Ni-P镀层固有的胞状组织,提高表面致密性和平整性;镀层自腐蚀电流密度从43 μA·cm^-2减小至3.5 μA·cm^-2,镀层的耐腐蚀性能显著提高。根据电化学理论和实验规律,探讨了表面活性剂在化学镀镍磷合金反应过程的影响机理。     

脉冲激光沉积制备SrSn1-xCoxO3外延薄膜的微结构表征及能带调控

钙钛矿结构SrSnO₃因其独特的介电和半导体性质而备受关注,通过掺杂可显著调控其电学、磁学性能,拓宽其应用范围。本研究在单晶SrTiO₃(001)衬底上通过脉冲激光方法外延生长了SrSn_1-xCo_xO₃ (x = 0, 0.16, 0.33, 0.5) (SSCO)薄膜,探究了Co含量对薄膜结晶性、微观结构、光学性能以及介电性能的影响。结果表明, SrSn_1-xCo_xO₃薄膜可在SrTiO₃(001)衬底上外延生长, Co掺杂不会导致薄膜结晶质量的劣化。薄膜表面形貌平整、致密,膜厚200 nm,表面粗糙度为0.44 nm。随薄膜中Co掺杂量增加,薄膜透过率从90%降至25%,光学带隙从4.24 eV降至2.44 eV。介电性能测试表明,掺杂薄膜在10⁶Hz时介电常数为70.1,比无掺杂SrSnO₃薄膜提高57%。室温时SSCO薄膜表面电阻率为172 MΩ,在1000℃范围内薄膜结构稳定。     

PbO-PbI2复合物膜转化的CH3NH3PbI3钙钛矿薄膜及其光电特性

有机-无机卤化物钙钛矿是一类优异的光电材料. 在过去四年内, 基于有机-无机卤化物钙钛矿的光电器件实现了超过15%的光电转换效率. 而有机-无机卤化物钙钛矿材料的可控制备是保证其在光电器件中应用的基础. 本文采用新的沉积方法在玻璃衬底表面制备了一种典型的有机-无机卤化物钙钛矿CH₃NH₃PbI₃薄膜. 其制备过程是: 采用超声辅助的连续离子吸附与反应法在玻璃衬底表面沉积PbO-PbI₂复合物膜, 之后与CH3NH3I蒸汽在110 ℃环境下反应, 将PbO-PbI₂复合物膜转化成CH₃NH₃PbI₃钙钛矿薄膜. 对CH₃NH₃PbI₃薄膜的微观结构, 结晶性及其光电性能等进行了表征. 结果表明, CH₃NH₃PbI₃薄膜呈晶态, 具有典型的钙钛矿晶体结构. 薄膜表面形貌均匀, 晶粒尺寸超过400 nm. 在可见光范围, CH₃NH₃PbI₃薄膜透过率低于10%, 能带宽度为1.58eV. 电学性能研究表明CH₃NH₃PbI₃薄膜表面电阻率高达1000 MΩ. 高表面电阻率表明CH₃NH₃PbI₃薄膜具有一定的介电性能, 其介电常数(ε_r)在100 Hz时达到155. 本研究提出了一种制备高质量CH₃NH₃PbI₃钙钛矿薄膜的新方法, 所得CH₃NH₃PbI₃薄膜可望在光、电及光电器件中得到应用.     

碱式硫酸锌转化法制备ZnO多孔片及其光致发光性能

采用化学浴沉积法制备了碱式硫酸锌(ZSH)纳米片, 并经1000 ℃煅烧处理得到了ZnO多孔片. 详细研究了ZSH在Zn²⁺-六亚甲基四胺前驱体溶液体系中的形成机理、ZSH 的热解过程、ZnO的结晶性、微结构以及光致发光性能. 结果表明, 所得ZnO多孔片呈规则六角形状, 其尺寸为10-50 μm, 厚度为200-500 nm, 由于高温固相反应中传质等因素的限制, 构成薄片的ZnO晶粒呈多边形或不规则形貌, 晶粒间的孔为亚微米孔, 尺寸在100-500 nm范围. ZnO多孔薄片结晶性良好, 在388 nm处表现出较强紫外发光, 无可见光区的缺陷发光. 机理分析表明, SO₄^2- 与Zn²⁺的高亲和力是Zn²⁺-六亚甲基四胺体系中ZSH生成的根本原因, 而ZSH的热分解过程对ZnO多孔片的形貌和微结构影响显著. 本研究提出了一种制备高结晶质量ZnO多孔材料的新方法, 所得ZnO多孔片可望在催化、染料敏化太阳能电池、紫外光电器件等领域得到应用.     

Zn1-xMgxO薄膜p型导电和光学性能

采用超声喷雾热分解(Ultrasonic Spray Pyrolysis,USP)方法,以醋酸锌、醋酸镁、醋酸铵、氯化铝的混合水溶液为前驱溶液,在单晶Si(100)衬底上制备了ZnO,Zn_0.81Mg_0.19O,N-Al共掺杂ZnO和N-Al共掺杂Zn_0.81Mg_0.19O薄膜。以X射线衍射(XRD)、场发射-扫描电镜(FE-SEM)、霍尔效应(Hall-effect)、光致发光(Photoluminescence,PL)谱等手段研究了薄膜的晶体结构、表面形貌、电学性能、光学性能和带隙变化。电学测试结果表明,未掺杂ZnO及Zn_0.81Mg_0.19O薄膜为n型导电;而N-Al共掺杂ZnO和N-Al共掺杂Zn_0.81Mg_0.19O薄膜呈p型导电。Zn_0.81Mg_0.19O和N-Al共掺杂Zn_0.81Mg_0.19O(p型)薄膜在维持ZnO纤锌矿结构的前提下,光学带隙随Mg掺杂量增加而增大。初步结果显示,优化工艺参数下通过Mg掺杂制备光学带隙可调的p型Zn_0.81Mg_0.19O薄膜,对于试制Zn_1-xMg_xO基同质p-n结、短波长(紫外、深紫外)器件等方面有重要意义。