单晶金刚石p型和n型掺杂的研究

超宽禁带半导体材料金刚石在热导率、载流子迁移率和击穿场强等方面表现出优异的性质,在功率电子学领域具有广阔的应用前景。实现p型和n型导电是制备金刚石半导体器件的基础要求,其中p型金刚石的发展较为成熟,主流的掺杂元素是硼,但在高掺杂时存在空穴迁移率迅速下降的问题;n型金刚石目前主流的掺杂元素是磷,还存在杂质能级深、电离能较大的问题,以及掺杂之后金刚石晶体中的缺陷造成载流子浓度和迁移率都比较低,电阻率难以达到器件的要求。因此制备高质量的p型和n型金刚石成为研究者关注的焦点。本文主要介绍金刚石独特的物理性质,概述化学气相沉积法和离子注入法实现金刚石掺杂的基本原理和参数指标,进而回顾两种方法进行单晶金刚石薄膜p型和n型掺杂的研究进展,系统总结了其面临的问题并对未来方向进行了展望。     

CdS/ZnO纳米复合结构的制备、表征及其光催化活性的改善

利用简单的水热法在ZnO纳米棒表面合成CdS纳米粒子.用扫描电镜(SEM)和X射线衍射(XRD)对CdS/ZnO异质结构进行表征.实验结果表明,在生长CdS的过程中ZnO被逐渐地腐蚀.选择CdS/ZnO纳米复合材料作为光催化剂在紫外光和绿光照射的条件下降解甲基橙(MO).CdS/ZnO纳米复合材料纳米棒作为光催化剂降解...     

镉掺杂氧化锌纳米花的制备及其光催化活性

以氯化锌、氯化镉、氢氧化钠为原料,采用水热法合成Cd掺杂纳米花状ZnO光催化剂,并通过该样品对罗丹明B水溶液的降解来研究其光催化活性。利用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线能量色散谱(EDS)、光致发光谱(PL)及紫外-可见分光光度计(UV-Vis)等测试手段对材料物性进行表征。实验结果表明:当掺杂Cd2+时,样品形貌发生变化、粒径减小;掺杂Cd2+后的ZnO的吸收边和紫外峰对比于纯ZnO均发生红移,禁带宽度由3.24 eV减小到3.16 eV。通过光催化实验分析可知,掺杂后纳米ZnO光催化剂对罗丹明B水溶液的降解率有所提高,光照3 h其降解率高达98%,说明与纯ZnO相比,Cd掺杂ZnO纳米花具有更高的光催化活性。     

化学气相沉积法制备Zn2GeO4纳米线及其发光性质的研究

利用化学气相沉积法（CVD）,气-液-固（VLS）生长法则在表面溅有金属Au催化剂层的1 cm×1 cm的Si片上制备三元Zn₂GeO₄纳米线。X射线衍射仪（XRD）测试结果表明,锌源与锗源质量比为8：1时可成功制备出Zn₂GeO₄纳米结构;扫描电子显微镜（SEM）测试结果表明,Zn₂GeO₄纳米线直径为100 nm,长度为10~11 μm;光致发光（PL）测试结果表明,Zn₂GeO₄纳米线在432和480 nm处具有两个发光峰,最后对其生长机理进行了分析。     

以PVP纳米纤维为模板采用原子层沉积法制备MgxZn1-xO纳米纤维及其光学性质研究

采用静电纺丝方法制备聚乙烯吡咯烷酮(PVP)纳米纤维,并以其为模板采用原子层沉积(ALD)方法制备不同Mg掺杂浓度的MgxZn1-xO纳米纤维。研究了不同Mg掺杂浓度对复合纳米纤维结构和光学性质的影响。利用场发射扫描电子显微镜(FESEM)、光致发光(PL)和紫外-可见光(UV-Vis)吸收谱对样品测试并进行表征分析。结果表明,Mg元素的掺入并没有改变ZnO纳米纤维的形貌,所有样品的表面形貌极其相似,只是掺杂后纤维直径有所增大;随着Mg掺杂浓度的增加吸收边逐渐发生蓝移,表明所制备MgxZn1-xO纤维的带隙具有可调节性。与此同时,在PL谱中可以观察到样品的紫外(UV)发光峰从377nm移动至362nm,且与不掺杂的样品相比,MgxZn1-xO纳米纤维的UV发光强度明显增强。通过这种方法可以合成组分可控的MgxZn1-xO纳米纤维。在ZnO中掺入Mg元素可以有效地提高ZnO-PVP纳米纤维的禁带宽度以及UV发射强度。     

Ultraviolet Luminescence in Mg0.12Zn0.88O Alloy Films

We investigate the origin of ultraviolet （UV） emission from Mg0.12 Zn0.88 O alloy thin films with a wurtzite structure fabricated on c-plane Al2O3 substrates by plasma assisted molecular beam epitaxy. At room temperature, the absorption edge and UV emission band of the Mg0.12Zn0.88O film shift to high-energy side compared with ZnO films. Temperature dependence of the photoluminescence spectra shows that the UV emission is composed of free exciton and neutral donor bound exciton emissions. Two-step dissociation processes of the UV emission are observed with the increasing temperature. The thermal quenching mechanism is attributed to the dissociation of the free exciton from the neutral donor bound exciton in the low temperature region and the dissociation of free electron and hole from the free exciton in the high temperature region.     

基于层层组装钴铝水滑石/聚电解质包裹碳纳米管的无酶葡萄糖传感器

采用共沉淀法合成了钴铝水滑石(CoAl-LDH),将CoAl-LDH与PSS包裹的CNTs(CNTs@PSS)通过层层自组装法构筑CNTs@PSS/CoAl-LDH多层膜电极,并将其应用于葡萄糖的分析测定。X射线衍射光谱、红外光谱和SEM表明:共沉淀法合成的CoAl-LDH具有典型的水滑石特征峰及形貌。电化学阻抗谱表明:CoAl-LDH可与CNTs@PSS均匀有效地组装构筑多层膜。电化学研究表明:CNTs的引入很好地提高了CoAl-LDH修饰电极的灵敏度。研究结果表明该传感器对葡萄糖在3.0×10-6～4.98×10-4mol/L范围内呈良好的线性响应,灵敏度为1.03×10-3A.L/mol。     

表面修饰的ZnS:Mn量子点的发光性质及其对生物分子的检测

采用水热法制备了ZnS:Mn量子点,探讨了掺杂离子浓度对ZnS:Mn量子点的晶体结构和发光性质的影响。通过荧光光谱对样品进行表征。结果表明:掺杂离子的摩尔分数达到2%时,ZnS:Mn量子点在595 nm附近的发光最强;继续增加掺杂浓度反而出现荧光猝灭的现象。本文还研究了表面修饰对量子点形貌和发光性质的影响。通过透射电子显微镜(TEM)观察样品的形貌,发现经过3-巯基丙酸(MPA)修饰后的样品表面团聚现象得到改善,并且尺寸单一、单分散性较好,平均粒径约为5 nm。经过修饰后的样品减少了表面非辐射性缺陷中心,使掺杂Mn2+所引起的595 nm附近的发射峰强度增大。将MPA修饰后的ZnS:Mn量子点与牛血清白蛋白(BSA)分子进行生物偶联,并利用BCA法对偶联上的蛋白含量进行定量检测,结果显示经过修饰后的量子点偶联蛋白的能力更强。     

GaSb基PECVD法制备SiO2薄膜的应力研究

为了实现在GaSb衬底上获得低应力的SiO₂薄膜，研究了等离子体增强化学气相沉积法（PECVD）在晶格失配较大的GaSb衬底上沉积SiO₂薄膜的应力情况。通过改变薄膜沉积时的工艺条件，如反应温度、射频功率、反应压强、气体流量比，并基于曲率法模型，对镀膜前后的曲率半径进行了实验测量，利用Stoney公式计算相关应力值并绘制应力变化曲线。详细讨论了PECVD工艺条件的改变对SiO₂薄膜应力所产生的影响。同时通过在Si衬底上沉积SiO₂薄膜，对比分析了导致薄膜应力产生的因素及变化过程。实验结果表明，在沉积温度为300℃、射频功率为20 W、腔体压强为90 Pa、气体流量比SiH₄/N₂O为125/70 cm³·min^-1的工艺参数下，PECVD法在GaSb衬底上沉积的SiO₂薄膜应力相对较小。     

基于时域有限差分法的Au纳米天线增强消光特性研究

利用时域有限差分法研究了Au纳米天线对GaSb纳米线的消光增强.通过分析不同形状Au纳米阵列的电场特性和光学特性,发现三角形为最优结构,并具有高强度共振吸收峰和高的电场增强倍数.分别对三角形尺寸和纳米线的间距进行调节,结果表明:随着尺寸由70nm增加到210nm,消光峰位从783nm单调增加到1 638nm,峰位强度和电场增强倍数逐渐增加,尺寸为210nm时的增强倍数为70nm时的6倍;随着间距由80nm增加到130nm,消光峰位从1 655nm减小到1 460nm,峰位强度和电场增强倍数略微减小.因此可通过先调节间距再调节尺寸的方法来设计Au纳米天线结构.