两步氧化法制备β-Ga2O3薄膜

为获得高质量的β-Ga_2O_3薄膜,对传统的GaN薄膜高温氧化方法进行了优化。我们通过对GaN薄膜分别进行一步或两步高温氧化的方法制备了β-Ga_2O_3薄膜,并通过X射线衍射、场发射扫描电子显微镜、拉曼光谱等对制备的样品进行了测试、对比与分析。结果表明,950℃下GaN薄膜无法完全氧化,而直接1 150℃氧化得到的样品并没有明显的晶向。相比之下,通过两步氧化法,GaN薄膜被完全氧化,且得到的β-Ga_2O_3薄膜具有明显的沿■方向的晶向,样品表面显示出明显的纳米线结构。最佳的氧化时间为在950℃下氧化3 h之后在1 150℃下氧化1 h,此时得到样品的纳米线结构最明显,其纳米线的直径约为30～40 nm。拉曼光谱测试证实了该条件下获得的样品具有较高的晶体质量。通过分析不同样品结构以及形貌特性,我们发现不同温度下的不同氧化模式是导致该结果的主要原因。     

新型可溶性酞菁的合成和光致发光及电致发光性质

以3(4)-硝基邻苯二腈和对甲氧基苯酚为原料, 经过两步反应合成了α(β)-四(4-甲氧基苯氧基)酞菁锌, 通过谱学方法和元素分析表征了其结构. 比较研究其溶液和旋涂膜的紫外可见光谱、光致发光光谱和固体薄片的光致发光光谱. 并以其旋涂膜为发光层制备了电致发光器件, 研究其电致发光性质. 结果表明, 固态酞菁材料与其溶液的荧光发射波长相比均向长波方向移动了145 nm以上, 而且都有不同程度的宽展. 在固态下β-位取代酞菁荧光发射波长红移的程度比α-位取代酞菁大. 电致发光光谱的发射波长和其旋涂膜的光致发光光谱的发射波长基本一致, 大约在856和862 nm左右. 在固态下酞菁分子排列紧密, 分子间相互作用增强导致了荧光发射波长的巨大红移.     

MOCVD法制备Cu掺杂ZnO薄膜

通过金属有机物化学气相沉积(MOCVD)设备,在c-Al2 03衬底上生长本征和Cu掺杂ZnO( ZnO∶ Cu)薄膜.X射线衍射(XRD)谱观察到未掺杂的ZnO和ZnO∶ Cu样品都呈现出较好的c轴择优取向生长.X射线光电子能谱(XPS)表明Cu已掺入到ZnO薄膜中.利用光致发光(PL)测试对本征ZnO和ZnO∶ C...     

蓝宝石R面上ZnO薄膜的NH3掺杂研究

以NH₃为掺杂源,利用金属有机化学气相沉积(MOCVD)系统在蓝宝石R面上生长出掺氮ZnO薄膜。通过XRD,SEM测量优化了其生长参数,在610℃和在80sccm的NH₃流量下生长出了〈1120〉单一取向的ZnO薄膜。经Hall电阻率测量,得知该薄膜呈现弱p型或高电阻率,并对其光电子能谱进行了研究。     

1,11,15,25-四羟基-4,8,18,22-二(桥联二丙羧基)酞菁铜的合成及性质研究

对新型取代基酞菁和酞菁晶体合成和性质进行了研究。因为酞菁在信息、医疗、化工等众多领域有很广泛的应用,所以近百年来一直是科学家研究的热点课题。酞菁经过近百年的研究,科学家已经合成了上万种酞菁衍生物,但是,随着科技的不断进步,人类社会不断发展的需求,具有新特性的新型酞菁的获得仍是相关科技工作者孜孜以求的目标。为此,在本论文中,我们改进了合成方法,合成了新型的桥联酞菁材料:1,11,15,25-四羟基-4,8,18,22-二(桥联二丙羧基)酞菁铜,表征其结构。并研究电化学性质。首先以丙二酸和3,6-二羟基邻苯二腈为起始原料,以水为溶剂,加入浓硫酸作为催化剂,先合成前体,即丙二酸3,3′-二(6–羟基邻苯二腈)脂。然后再用丙二酸3,3′-二(6-羟基邻苯二腈)脂与一水合乙酸铜,以正戊醇为溶剂,以DBU为催化剂,合成了1,11,15,25-四羟基-4,8,18,22-二(桥联二丙羧基)酞菁铜,其分子式是C38H16N8O12Cu。对1,11,15,25-四羟基-4,8,18,22–二(桥联二丙羧基)酞菁铜进行紫外吸收及荧光光谱测定,证明合成产物是目标产物,并研究了1,11,15,25-四羟基-4,8,18,22-二(桥联二丙羧基)酞菁铜的电化学性质。     

新型可溶性酞菁的合成及谱学性质研究

近百年来,因为酞菁在信息等很多领域都有很广泛的应用,所以一直是科学家研究的热点课题。随着科技的不断发展,人类社会不断进步的需要,具有新功能的新式酞菁合成工作,依旧是酞菁科技工作者的目标。为此,改变合成路线,合成了新型的酞菁材料:4,8,15,22-四[3,3-4(羟苯基)-3H-异苯并呋喃酮]酞菁镍(铜),3-[3,3-二(4-羟苯基)-3H-异苯并呋喃酮]邻苯二腈分别与铜和镍盐反应,以正戊醇为溶剂,用1,8-二氮杂二环(5,4,0)十一碳-7-烯(DBU)为催化剂,在一定温度下合成4,8,15,22-四[3,3-二(4-羟苯基)-3H-异苯并呋喃酮]酞菁。通过对合成产物进行测定,证明合成物质是目标产物,并研究其相关紫外光谱,荧光光谱和光致发光光谱的谱学性质。     

In插入层对硅衬底外延InN晶体质量和光学特性的影响

在Si（111）衬底上分别预沉积0,0.1,0.5,1 nm厚度的In插入层后,采用等离子辅助分子束外延法制备了纤锌矿结构的InN材料,结合X射线衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）、吸收谱及光致发光谱研究了不同厚度的In插入层对外延InN晶体质量和光学特性的影响。XRD和SEM的测试结果表明,在Si衬底上预沉积0.5 nm厚的In插入层有利于改善外延InN材料的形貌,提高材料的晶体质量。吸收谱和光致发光谱测试表明,0.5 nm厚In插入层对应的InN样品吸收边蓝移程度最小,光致发射谱半峰宽最窄,并且有最高的带边辐射复合发光效率。可见,引入适当厚度的InN插入层可以改善Si衬底上外延InN材料的晶体质量和光学特性。     

MOCVD法生长ZnO薄膜的结构及光学特性

采用MOCVD方法在c Al2 O3衬底上生长出了具有单一c轴取向的ZnO薄膜 ,采用X射线衍射 (XRD)、Raman散射、X射线光电子能谱 (XPS)及光致发光 (PL)谱等方法对ZnO薄膜的结构及光学特性进行分析测试。XRD分析只观察到ZnO薄膜 (0 0 0 2 )衍射峰 ,其FWHM数值为 0 1 84°。Raman散射谱中 ,4 35 32cm- 1 处喇曼峰为ZnO的E2 (high)振动模 ,A1 (LO)振动模位于 5 75 32cm- 1 处。XPS分析表明 :ZnO薄膜表面易吸附游离态氧 ,刻蚀后ZnO薄膜O1s光电子能谱峰位于 5 30 2eV ,更接近Zn—O键中O1s电子结合能 (5 30 4eV)。PL谱中 ,在3 2 8eV处观察到了自由激子发射峰 ,而深能级跃迁峰位于 2 5 5eV ,二者峰强比值为 4 0∶1 ,表明生长的ZnO薄膜具有较高的光学质量     

ZnO基紫外探测器的制作与研究

利用新型的等离子体辅助金属有机化学气相沉积(P-MOCVD)系统在蓝宝石、硅等衬底上生长出具有单一c轴取向、高阻的ZnO薄膜,利用添加的等离子体发生装置,进行氮掺杂获得高阻ZnO薄膜。利用ZnO的宽禁带与高光电导特性,结合MSM(金属-半导体-金属)结构器件响应度高、速度快、随偏压变化小、工艺简单、易于单片集成等优点,制作了ZnO基紫外探测器,器件规格为80 μm×100μm,电极为叉指式电极。测试中采用500 W的氙灯做测试光源,探测器的Ⅰ-Ⅴ特性曲线显示;正向偏压下探测器的暗电流及光照电流与外加偏压呈线性增长。不同波长下的响应曲线显示:探测器对紫外波段有响应,响应峰值在375nm附近。     

In插入层对硅衬底外延InN晶体质量和光学特性的影响

在Si(111)衬底上分别预沉积0,0.1,0.5,1 nm厚度的In插入层后,采用等离子辅助分子束外延法制备了纤锌矿结构的InN材料,结合X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、吸收谱及光致发光谱研究了不同厚度的In插入层对外延InN晶体质量和光学特性的影响。XRD和SEM的测试结果表明,在Si衬底上预沉积0.5 nm厚的In插入层有利于改善外延InN材料的形貌,提高材料的晶体质量。吸收谱和光致发光谱测试表明,0.5 nm厚In插入层对应的InN样品吸收边蓝移程度最小,光致发射谱半峰宽最窄,并且有最高的带边辐射复合发光效率。可见,引入适当厚度的InN插入层可以改善Si衬底上外延InN材料的晶体质量和光学特性。