细菌纤维素模板法制备p-Co3O4/n-ZnO复合材料及气敏特性研究

本文利用细菌纤维素为模板制备了p型Co₃O₄修饰的n型ZnO纳米复合材料,通过XRD、SEM、HRTEM、EDS和XPS等手段对纳米复合材料的组成、形貌与元素分布进行了相应的表征. 相对于纯ZnO来说,p-Co₃O₄/n-ZnO复合材料对有机挥发性气体响应的灵敏度有明显提升,例如复合材料对100 ppm丙酮的灵敏度为63.7(最佳温度为180 °C),是纯ZnO(最佳温度为240 °C,灵敏度为2.3)的26倍. 从材料表面氧空位(缺陷控制)、Co₃O₄的催化活性以及p-n异质结三个方面解释了复合材料对VOCs的高响应特性. 同时细菌纤维素可以作为模板设计功能化的异质结复合物用于VOCs的测试或者其他应用.     

ZnO/P-Si异质结的光电特性研究

利用脉冲激光沉积方法在P-Si(100)衬底上生长ZnO薄膜,制备ZnO/P-Si异质结,研究衬底温度对异质结光电特性的影响.结果表明,在400℃,500℃,550℃和600℃下生长ZnO制备的异质结都有一定的整流特性,反向暗电流随着衬底温度的升高略有增加,在550℃下制备的样品具有最明显的光电效应.ZnO/P-Si异质结对可见光和紫外光呈现出不同的响应性.在可见光照射下,光电流随反向偏压急剧增大,偏压增大到某一值时,光电流增速变小,而在紫外光下,光电流有逐渐增大的趋势.根据ZnO的透射谱认为,可见光和紫外光是异质结不同的耗尽区诱导电子-空穴对产生光电流的.     

Yb-In_2O_3纳米管的制备及其对甲醛的优异气敏性能

采用单管静电纺丝的方法成功制备了纯的与Yb掺杂的In_2O_3纳米管(Yb-In_2O_3).利用扫描电子显微镜和X射线衍射对样品的结构和形貌进行了表征,制作了基于纯In_2O_3和Yb-In_2O_3纳米管的气敏元件.研究表明,Yb-In_2O_3纳米管气敏元件在230℃下对100 ppm甲醛的灵敏度为69.8,是纯In_2O_3纳米管气敏元件对同浓度甲醛灵敏度(18.4)的3.8倍,其对100 ppm甲醛的响应恢复时间分别为4 s和84 s.并且,基于Yb-In_2O_3纳米管的气敏元件对100 ppb甲醛的灵敏度达到2.5.此外,该气敏元件还具有出色的选择性及稳定性,具备良好的实际应用前景.     

Cu_2O/ZnO氧化物异质结太阳电池的研究进展

介绍了近年来低成本Cu_2O/ZnO氧化物异质结太阳电池方面的研究进展.应用于光伏器件的吸收层材料Cu_2O是直接带隙半导体材料,天然呈现p型;其原材料丰富,且对环境友好.Cu_2O/ZnO异质结太阳电池结构主要有平面结构和纳米线/纳米棒结构.纳米结构的Cu_2O太阳电池提高了器件的电荷收集作用;通过热氧化Cu片技术获得的具有大晶粒尺寸平面结构Cu_2O吸收层在Cu_2O/ZnO太阳电池应用中展现出了高质量特性.界面缓冲层(如i-ZnO,a-ZTO,Ga_2O_3等)和背表面电场(如p~+-Cu_2O层等)可有效地提高界面处能级匹配和增强载流子输运.10 nm厚度的Ga_2O_3提供了近理想的导带失配,减少了界面复合;Ga_2O_3非常适合作为界面层,其能够有效地提高Cu_2O基太阳电池的开路电压V_(oc)(可达到1.2 V)和光电转换效率.p~+-Cu_2O(如Cu_2O:N和Cu_2O:Na)能够减少器件中背接触电阻和形成电子反射的背表面电场(抑制电子在界面处复合).利用p型Na掺杂Cu_2O(Cu_2O:Na)作为吸收层和Zn_(1-x)Ge_x-O作为n型缓冲层,Cu_2O异质结太阳电池(器件结构:MgF_2/ZnO:Al/Zn_(0.38)Ge_(0.62)-O/Cu_2O:Na)光电转换效率达8.1%.氧化物异质结太阳电池在光伏领域展现出极大的发展潜力.     

水热法制备In2O3/ZnO异质结及其高的光催化性能

采用简单的两步水热法合成了不同In₂O₃质量比的In₂O₃/ZnO异质结复合材料．通过X射线衍射仪(XRD)、紫外-可见分光光度计(UV-vis)和扫描电子显微镜(SEM)对复合材料的结构、形貌和性能进行了表征．同时还使用UV-vis分光光度计测试了异质结降解罗丹明B(RhB)的光催化活性．实验结果表明,与纯ZnO和In₂O₃相比,In₂O₃的引入将ZnO的吸收光谱扩展到可见光区域,从而提高了其光生电子和空穴的分离．此外,In₂O₃/ZnO异质结在可见光照射对RhB具有较高的光催化活性．5 wt%-In₂O₃/ZnO异质结对RhB的降解率为84.3%,且具有良好的光催化稳定性．In₂O₃/ZnO异质结复合材料在有机染料废水的降解中有更广阔的应用前景．     

过渡态金属氧化物的催化燃烧应用

本文以过渡态金属氧化物Co_3O_4和Mn_3O_4为催化剂,研究了一氧化碳、乙炔和丙烯的低温燃烧。Co_3O_4和Mn_3O_4通过脉冲喷雾热蒸发化学气相沉积制得,并对所得氧化物的物相、热化学和氧化还原性能进行了表征。结果表明所得的Co_3O_4和Mn_3O_4均为尖晶石结构;Co_3O_4和Mn_3O_4的热稳定温度分别为650和815℃;Co_3O_4的还原性能优于Mn_3O_4,而再氧化性能则正好相反。催化特性测试表明Co_3O_4和Mn_3O_4均可在很低的温度下完全燃烧一氧化碳、乙炔和丙烯,其作用机制为氧化还原机理和表面氧空位。     

ZnO/Si异质结的光电转换特性研究

利用直流反应溅射方法在p型Si衬底上生长掺Al的n型ZnO薄膜,测量了由n型ZnO薄膜和p型Si衬底组成的异质结在黑暗和光照条件下的I-V特性,结果表明该异质结具有优良的整流特性,而且在光照条件下的反向电流迅速增大并很快趋于饱和.通过测量ZnO薄膜的光电流和异质结的光电压的光谱响应,初步分析了异质结的光电转换机理.测量结果显示,在入射光波长为380nm时光电流强度明显下降,反映出光电流与ZnO薄膜禁带宽度的密切关系;同时还发现,在与ZnO禁带宽度相对应的波长前后所产生的光生电压方向相反.推测这一现象与异质结的能带结构密切相关. 关键词： ZnO薄膜 异质结 光电转换 光谱响应     

电子束曝光制备YBa_2Cu_3O_(7-δ)纳米级桥宽双晶结

传统的紫外线曝光难以制备微桥宽度不超过1微米的双晶约瑟夫森结.我们利用电子束曝光技术制备了纳米级别(几百纳米)桥宽YBa_2Cu_3O_(7-δ)双晶结,具有优良的电流-电压特性和微波响应特性.并分析60K温度下100纳米膜厚的双晶结微桥宽度的变化对结正常态电阻R_N、超导临界电流I_c、特征电压I_cR_N的影响规律.通过考虑结与外部微波电路的阻抗匹配、结检测太赫兹波灵敏度、超导电流大小对高次微波响应台阶影响以及结的特征电压四个因素,得到最佳的太赫兹波检测器中双晶结的微桥宽度为1微米左右.     

退火对ZnO薄膜晶体结构和ZnO/p-Si异质结光电性质的影响

采用脉冲激光沉积方法在p-Si(100)衬底卜牛长ZnO薄膜,分别在500℃、600℃和700℃下真空退火,采用X射线衍射仪研究了退火对ZnO薄膜品体结构的影响,并测量了ZnO的面电阻和ZnO/p-Si异质结的、I-V特性曲线.研究表明,随着退火温度的升高,ZnO的(002)衍射峰强度逐渐增大,半峰全宽不断减小,同时薄膜内应力减小,ZnO晶粒尺寸变大.表明高温退火有助于ZnO薄膜结晶质量的提高.在没有光照的条件下,异质结的漏电流随退火温度的增加而增大;用650 nm光照射样品时,600℃退火的样品表现出最明显的光电效应,而过高的退火温度会破坏ZnO/p-Si异质结的界面结构,使其光电流变小.所以,要得到性能良好的光电器件,应选取适当的退火温度.     

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...     

甘氨酸燃烧法合成纳米ZnO-MgO及其紫外光发射

利用甘氨酸燃烧法制备了ZnOMgO纳米复合材料,并在不同温度进行热处理.通过X射线衍射、扫描电子显微镜和傅里叶变换红外吸收谱,对其升温过程中的结构变化进行了表征,研究了热处理温度对样品室温光致发光行为的影响.结果表明,复合材料的发光性能与纯ZnO相比有很大改善,经900℃热处理的纳米复合材料,其发射谱由一个强紫外发射带(峰值385nm)构成;当热处理温度低于900℃时,发光强度随热处理温度的升高而增强,进一步将热处理温度升至1000℃时发光强度又明显降低.发光强度主要受ZnO、MgO纳米晶的粒子尺寸、结晶完善程度,尤其是受两相纳米粒子之间相互作用的影响.同时发现选择合适的甘氨酸与硝酸根离子的摩尔比,对改善样品紫外发光特性也很重要.     

氧气后处理对氧化锌薄膜紫外发射性质的影响

为了提高ZnO光发射效率和制备p型ZnO,对热处理的氧分压对薄膜的结构、形貌、光致光发射和ZnO/Si异质结的Ⅰ-Ⅴ特性的影响进行了研究.用直流反应溅射法在p型硅衬底上生长ZnO薄膜形成n-ZnO/P-Si异质结.在1000℃下用不同比例的氧和氨热处理,我们发现,在纯氮气中得到的样品有强的紫外发射(390nm),随氧气比例增大,紫外增强,同时绿光也产生并随之增强.但过大的氧分压反而产生多的受主缺陷,使越来越多的激发能量转移到发射能量低的绿光中心,从而使紫外减弱.在纯氧和无氧条件下热处理的俄歇谱表明纯氧下氧过量,而无氧下锌大大过量.ZnO/p-Si异质结的Ⅰ-Ⅴ特性表明,无氧热处理表现为典型的n-ZnO/p-Si异质结;而在纯氧气氛中处理后所得Ⅰ-Ⅴ曲线反向,这表明在高氧压下受主缺陷的产生,表明ZnO薄膜有可能由于高氧压热处理由n型转为p型.     

Synthesis and Photocatalytic Activity of One-dimensional ZnO-Zn2SnO4 Mixed Oxide Nanowires

采用简单的热蒸发方法得到具有不同尺寸的混合ZnO-Zn2SnO4 (ZnO-ZTO)纳米线,并对纳米线进行结构和成分分析,试验还以甲基橙溶液为处理对象考察了ZnO-ZTO纳米线的光催化活性.结果表明ZnO-ZTO 混合纳米线的光催化性较纯ZnO、纯Zn2SnO4纳米线有较大提高; 光催化剂浓度对光降解效率有很大影响, 与纯ZnO、纯Zn2SnO4纳米线相比,少量的ZnO-ZTO纳米线即达到较高的光催化效率;并且光催化活性随着纳米线直径的减小而增加. 实验表明异质结的存在能够加快电子空穴的分离,提高光催化活     

超顺磁纳米γ-Fe_2O_3/SiO_2复合材料的制备和磁性能研究

本文以正硅酸乙酯(TEOS)、Fe(NO3)3.9H2O、无水乙醇(Eth)、盐酸(HCl)和去离子水作为原料,以十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)为模板剂,采用溶胶-凝胶法制备了纳米γ-Fe2O3/SiO2复合材料.主要研究了CTAB、热处理温度以及Fe2O3的浓度对纳米γ-Fe2O3/SiO2复合材料的形成及磁性能的影响.用X射线衍射分析(XRD)对纳米粒子进行表征以及用Quantum Design Model物理性质测量系统(PPMS)测量纳米颗粒的零场冷却(ZFC)和加场冷却(FC)时的磁化强度随温度的变化关系.通过对XRD衍射图和ZFC/FC曲线分析,可知制备纳米γ-Fe2O3/SiO2复合材料最佳热处理温度为700℃左右,Fe2O3最佳浓度为30wt%左右.尤其加CTAB改性后,所得的纳米γ-Fe2O3/SiO2复合材料较纯正和表现出超顺磁性.     

氧化铟/聚(3,4-乙烯二氧噻吩)复合材料的微结构及其热电性能研究

通过化学氧化合成的方法将纳米In_2O_3复合到聚(3,4-乙烯二氧噻吩)(PEDOT)中得到In_2O_3/PEDOT复合材料.利用X射线衍射、红外光谱、电子显微镜及正电子湮没等方法对复合材料的微观结构进行了系统研究,同时对材料的热学和电学性能进行了表征.结果表明,当In_2O_3的含量在22 wt%以下时,In_2O_3能很好地分散到PEDOT基体中.热电性能测试则显示In_2O_3/PEDOT复合材料的导电率随In_2O_3含量增加明显增大.纯PEDOT的电导率仅为7.5 S/m,而含12.3 wt%In_2O_3的复合材料的电导率达到25.75 S/m.该复合材料相应的功率因子(68.8×10~(-4)μW/m·K~2)相对于纯的PEDOT(14.5×10~(-4)μW/m·K~2)提高了近4倍.另外,复合材料的热导率相对于纯PEDOT也有所降低.最终复合材料的热电优值由0.015×10~(-4)提高到了0.073×10~(-4).结果表明,In_2O_3/PEDOT复合材料的热电性能相对于纯PEDOT的热电性能得到了比较明显的提高.     

Er^(3+)掺杂对ZnO/GaN发光二极管电致发光性能的调控EI北大核心CSCD

采用水热法制备了Er^(3+)掺杂的ZnO纳米棒阵列,通过场发射扫描电镜、X单晶衍射谱仪、透射电镜、微区显微光谱仪等对其形貌结构和发光性能进行了表征。结果表明,掺杂前后ZnO纳米棒的形貌及晶型结构未发生改变,Er^(3+)被均匀地掺杂至ZnO纳米棒中,并未发现形成Er_(2)O_(3);掺杂Er^(3+)后样品的光致发光光谱显示400 nm左右蓝光部分占比先提高后减少,其可见光占比减少归因于Er^(3+)填补了一部分锌空位缺陷,同时抑制了一部分氧空位缺陷。结合荧光寿命光谱分析也可发现其辐射发光部分寿命延长,表明荧光辐射效率提高。最终选取掺杂浓度为30%的单根ZnO纳米棒制备ZnO/GaN异质结发光二极管,与未掺杂Er^(3+)的样品相比,其电致发光强度提高了5倍。本研究可为ZnO基电致发光器件的性能改善提供一种简便可行的方法。     

Er3+掺杂对ZnO/GaN发光二极管电致发光性能的调控

采用水热法制备了Er~(3+)掺杂的ZnO纳米棒阵列,通过场发射扫描电镜、X单晶衍射谱仪、透射电镜、微区显微光谱仪等对其形貌结构和发光性能进行了表征。结果表明,掺杂前后ZnO纳米棒的形貌及晶型结构未发生改变,Er~(3+)被均匀地掺杂至ZnO纳米棒中,并未发现形成Er_2O_3;掺杂Er~(3+)后样品的光致发光光谱显示400 nm左右蓝光部分占比先提高后减少,其可见光占比减少归因于Er~(3+)填补了一部分锌空位缺陷,同时抑制了一部分氧空位缺陷。结合荧光寿命光谱分析也可发现其辐射发光部分寿命延长,表明荧光辐射效率提高。最终选取掺杂浓度为30%的单根ZnO纳米棒制备ZnO/GaN异质结发光二极管,与未掺杂Er~(3+)的样品相比,其电致发光强度提高了5倍。本研究可为ZnO基电致发光器件的性能改善提供一种简便可行的方法。     

Al纳米颗粒表面等离激元对ZnO光致发光增强的研究

基于聚苯乙烯球自组装法,在P型氮化镓(P-GaN)衬底上制备了有序致密的掩模板;采用热蒸发法在该模板上沉积金属Al薄膜,通过甲苯溶液去除聚苯乙烯球,得到了金属Al纳米颗粒阵列;采用原子层沉积法,在Al纳米颗粒阵列表面依次沉积氧化铝(Al_2O_3)和氧化锌(ZnO).通过测试Al纳米颗粒阵列的消光谱以及ZnO薄膜的光致发光谱,研究了Al纳米颗粒表面等离激元与ZnO薄膜激子之间的耦合效应.实验结果表明:引入Al纳米颗粒后,在约380 nm位置附近的ZnO近带边发光峰积分强度增强了1.91倍.对Al纳米颗粒表面等离激元增强ZnO光致发光的机理进行探讨.     

纳米硅/单晶硅异质结二极管的I-V特性

用纳米硅（nc_Si∶H）薄膜制成了纳米硅/单晶硅（nc_Si∶H/c_Si）异质结二极管，对nc_Si∶H/c_Si异质结的特性进行了研究，它具有很好的温度稳定性.温度从20℃上升到200℃ ，I_V曲线只有很小的漂移.对nc_Si∶H/c_Si异质结二极管的输运机理进行了讨论. 关键词： 异质结二极管 纳米硅薄膜 输运机理     

Si表面上生长的ZnO薄膜的阴极射线荧光

几种不同温度下退火的用直流溅射法生长的ZnO／Si样品的阴极射线荧光(CL)光谱显示，当退火温度低于等于800℃时，随着退火温度的升高，薄膜的晶体质量得到了改善，这主要体现在390nm紫外带的发射强度与505nm绿带发射强度的相对比值迅速增加，同时也发生了绿带的红移以及窄化效应。但退火温度超过800℃时绿带就不再红移了，其峰值为525nm。当退火温度为950℃时，紫外带几乎消失，而只剩下绿带，且与纯硅酸锌样品的CL谱一致，掠入射X射线衍射测量表明，确有三角相三元化合物硅酸锌的产生。因此，从ZnO／Si异质结的质量来看，直流溅射法可能不适宜用于生长这样的异质结：因为当退火温度低于800℃且相差较大(如600℃)时，不能得到产生强ZnO紫外发光的晶体质量，而当退火温度接近或高于800℃时，虽然zn0晶体质量得到了改善从而紫外发光份额迅速增加，但同时也产生了新的三元化合物硅酸锌，将严重影响ZnO／Si异质结的电学输运特性。