N2流量对GaN的形貌及光学和电学性能的影响

采用化学气相沉积法(CVD)在Si(100)衬底上以Ni为催化剂,金属Ga和NH3为原料合成了GaN微纳米结构,并研究了N2流量对产物GaN的形貌及光学和电学性能的影响。利用场发射扫描电子显微镜(SEM)、透射电镜(TEM)、X射线衍射仪(XRD)、Xray能谱仪(EDS)、光致发光谱(PL)和霍尔效应测试仪(HMS-3000)等测试手段对样品的形貌、结构、成分、光学和电学性能进行了分析。结果表明,随着N2流量的增加,产物GaN的形貌发生了由微米棒到蠕虫状线再到光滑纳米线的转变;生成的GaN均为六方纤锌矿结构;样品均表现出383 nm的近带边紫外发射峰和470 nm左右的蓝光发射峰;所有样品均为p型;并对产物GaN的形貌转变机理进行了分析。     

氮缺陷对GaN/g-C3N4异质结电子结构和光学性能影响的第一性原理研究

基于密度泛函理论下的第一性原理平面波超软赝势方法,研究了单层GaN、g-C₃N₄、GaN/g-C₃N₄异质结及3种氮缺陷GaN/g-C₃N₄-V_XN(X=1、2、3)异质结的稳定性、电子结构、功函数及光学性能。计算结果表明,GaN/g-C₃N₄异质结体系晶格失配率极低(0.8%),属于完全共格。与单层g-C₃N₄相比,GaN/g-C₃N₄和GaN/g-C₃N₄-V_XN(X=1、2、3)异质结的导带向低能方向偏移,价带上移,从而导致带隙减小,且态密度均显示出轨道杂化现象。GaN/g-C₃N₄和GaN/g-C₃N₄-V_XN(X=1、2、3)异质结在界面处均形成了电势差,在其内部形成了从g-C₃N₄层指向GaN层的内置电场。GaN/g-C₃N₄-V_1N异质结的界面电势差值最大且红移现象最为明显,表明GaN/g-C₃N₄-V_1N异质结相较其他2个N缺陷异质结光学性能最好。氮缺陷的引入在不同程度上提高了GaN/g-C₃N₄异质结在红外光区域的光吸收能力。     

不同金属缓冲层对GaN薄膜的光学及电学性能的影响

本文以金属Ga和NH₃为原料,Al、Ni和Fe为金属缓冲层,采用化学气相沉积法(CVD)在Si(100)衬底上合成了GaN微米薄膜。利用X射线衍射仪(XRD)、场发射扫描电子显微镜(FESEM)、能量弥散X射线谱(EDS)、光致发光光谱(PL)和霍尔效应测试仪(HMS-3000)等对GaN微米薄膜进行表征。结果表明,所有样品均为六方纤锌矿结构;样品均出现了很强的近带边紫外发射峰和半峰宽较大的中心波长为672nm红光发射峰;不同样品的电学性能差异较大。最后对合成的GaN微米薄膜的可能形成机理进行了简单分析。     

氮缺陷对GaN/g-C3N4异质结电子结构和光学性能影响的第一性原理研究

基于密度泛函理论下的第一性原理平面波超软赝势方法,研究了单层GaN、g-C₃N₄、GaN/g-C₃N₄异质结及3种氮缺陷GaN/g-C₃N₄-V_XN （X=1、2、3）异质结的稳定性、电子结构、功函数及光学性能。计算结果表明,GaN/g-C₃N₄异质结体系晶格失配率极低（0.8%）,属于完全共格。与单层g-C₃N₄相比,GaN/g-C₃N₄和GaN/g-C₃N₄-V_XN （X=1、2、3）异质结的导带向低能方向偏移,价带上移,从而导致带隙减小,且态密度均显示出轨道杂化现象。GaN/g-C₃N₄和GaN/g-C₃N₄-V_XN （X=1、2、3）异质结在界面处均形成了电势差,在其内部形成了从g-C₃N₄层指向GaN层的内置电场。GaN/g-C₃N₄-V_1N异质结的界面电势差值最大且红移现象最为明显,表明GaN/g-C₃N₄-V_1N异质结相较其他2个N缺陷异质结光学性能最好。氮缺陷的引入在不同程度上提高了GaN/g-C₃N₄异质结在红外光区域的光吸收能力。     

不同金属缓冲层对GaN薄膜的光学及电学性能的影响

本文以金属Ga和NH3为原料,Al、Ni和Fe为金属缓冲层,采用化学气相沉积法(CVD)在Si(100)衬底上合成了GaN微米薄膜。利用X射线衍射仪(XRD)、场发射扫描电子显微镜(FESEM)、能量弥散X射线谱(EDS)、光致发光光谱(PL)和霍尔效应测试仪(HMS-3000)等对GaN微米薄膜进行表征。结果表明,所有样品均为六方纤锌矿结构;样品均出现了很强的近带边紫外发射峰和半峰宽较大的中心波长为672 nm红光发射峰;不同样品的电学性能差异较大。最后对合成的GaN微米薄膜的可能形成机理进行了简单分析。     

红色发光长余辉材料Ca2SnO4∶Eu3+的性能研究

利用高温固相法合成了Ca₂SnO₄∶Eu³⁺红色发射长余辉发光材料,对样品进行了X射线衍射分析、荧光光谱分析、形貌分析以及发光寿命测量。分析结果表明,在1 350 ℃下烧结3 h的Ca₂SnO₄∶Eu³⁺为单相产物,所得Ca₂SnO₄∶Eu³⁺发光材料具有良好的发光性能,在267 nm紫外线激发下发出最强发射位于617 nm的锐线发射,并且具有明显的长余辉发光性能。     

g-C3N4/CaTi2O5复合材料制备及其光催化性能

利用类石墨氮化碳（g-C₃N₄）和亚稳相钙钛氧化物（CaTi₂O₅）固相法制备C₃N₄/CaTi₂O₅复合材料。利用X射线衍射（XRD）、金相显微镜、扫描电子显微镜（SEM）及附带能谱分析仪（EDS）和N₂吸附-脱附对样品的显微结构和比表面积进行检测分析,并用紫外-可见吸收光度计（UV-Vis）测试了样品的光吸收性能,研究C₃N₄与CaTi₂O₅物质的量之比（n_C3N4/nCaTi₂O₅）对C₃N₄/CaTi₂O₅复合样品的物相结构和微观形貌的影响,同时考察C₃N₄/CaTi₂O₅复合样品在可见光照射下光催化降解罗丹明染料效果。实验结果表明：相比纯C₃N₄和CaTi₂O₅样品,C₃N₄/CaTi₂O₅复合样品在可见光下具有较高的光催化性能,随着n_C3N4/nCaTi₂O₅增加,样品的光催化降解率随之增加而后降低,当n_C3N4/nCaTi₂O₅=1：1时,样品的光催化降解率达到最大值99.5%,并且循环重复利用5次后,样品的光催化剂降解率仍几乎保持不变。复合样品光催化性能提高主要归因于复合能级结构有效地抑制了电子和空穴复合所致。     

表面活性剂辅助合成CdWO4纳米棒和纳米线

以Na₂WO₄•2H₂O和CdCl₂ 为主要原料, 分别在十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)和十二烷基苯磺酸钠(SDBS)表面活性剂中, 在180 ℃反应16 h, 水热制备了CdWO₄纳米棒和纳米线. 利用X射线粉末衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)和高分辨透射电子显微镜(HRTEM)等手段对产物进行了表征, 并对其在室温下的发光特性进行了测定. 实验结果表明: 产物均为具有单斜结构的单相CdWO₄. 其中CdWO₄纳米棒具有单晶属性, 平均粒径约为63 nm, 长度近1 µm; 而CdWO₄纳米线具有多晶特性, 平均粒径约为12 nm, 长度达十几微米. 当激发波长为253 nm时均有460 nm强的发射峰, 其中CdWO₄单晶纳米棒的发光强度大于CdWO₄多晶纳米线. 分别对CdWO₄纳米棒和纳米线形成的可能机理进行了初步分析.     

表面活性剂辅助合成CdWO4纳米棒和纳米线

以Na₂WO₄•2H₂O和CdCl₂ 为主要原料, 分别在十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)和十二烷基苯磺酸钠(SDBS)表面活性剂中, 在180 ℃反应16 h, 水热制备了CdWO₄纳米棒和纳米线. 利用X射线粉末衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)和高分辨透射电子显微镜(HRTEM)等手段对产物进行了表征, 并对其在室温下的发光特性进行了测定. 实验结果表明: 产物均为具有单斜结构的单相CdWO₄. 其中CdWO₄纳米棒具有单晶属性, 平均粒径约为63 nm, 长度近1 µm; 而CdWO₄纳米线具有多晶特性, 平均粒径约为12 nm, 长度达十几微米. 当激发波长为253 nm时均有460 nm强的发射峰, 其中CdWO₄单晶纳米棒的发光强度大于CdWO₄多晶纳米线. 分别对CdWO₄纳米棒和纳米线形成的可能机理进行了初步分析.     

球形纳米Fe3O4的制备及超级电容性能研究

采用双氧水氧化水热法制备Fe₃O₄,通过IR、XRD和SEM对样品的结构和性能进行表征。结果表明,产物为形貌规整的球形,平均粒径为25 nm。通过恒流充放电、循环伏安和交流阻抗等方法研究Fe₃O₄电极的电容性能。电化学测试表明,在1 mol·L^-1 Na₂SO₃溶液中,-1.2～0.2 V(vs SCE)电位范围内,Fe₃O相似文献   

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。     

利用Pd催化合成单晶GaN纳米线的光学特性(英文)

基于金属元素钯具有的催化特性,采用射频磁控溅射方法,在Si(111)衬底上沉积Pd:Ga2O3薄膜,然后在950℃下对薄膜进行氨化,制备出大量GaN纳米线.采用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)和高分辨透射电子显微镜(HRTEM)等技术手段对样品的结构、形貌和成分进行分析.结果表明,制备的样品为具有六方纤锌矿结构的单晶GaN纳米线,直径在20-60nm范围内,长度为几十微米,表面光滑无杂质,结晶质量较高.用光致发光光谱对样品的发光特性进行测试,分别在361.1、388.6和426.3nm处出现三个发光峰,且与GaN体材料相比近带边紫外发光峰发生了较弱的蓝移.对GaN纳米线的生长机制也进行了简单的讨论.     

不同形貌Bi4Ti3O12粒子的可控合成及光催化性能

研究了用一步水热法制备的不同形貌的钛酸铋(Bi₄Ti₃O₁₂, BIT)粒子的光学和可见光催化性能, 并对其晶体结构和微观结构用X射线衍射(XRD)、场发射扫描电子显微镜(FESEM)、透射电子显微镜(TEM)和高分辨透射电子显微镜(HRTEM)等手段进行了表征. XRD结果表明, 所制备的BIT 样品为层状钙钛矿结构. FESEM结果表明, 通过控制水热过程的反应参数可以得到不同形貌的纳米粒子. 紫外-可见漫反射光谱(UV-Vis DRS)表明BIT 样品的带隙能约为2.88-2.93 eV. 利用可见光(λ>420 nm)照射下的甲基橙(MO)降解实验评价了BIT 样品的光催化性能. 结果表明, BIT 的光催化活性比掺氮TiO₂ (N-TiO₂)高得多. 研究了形貌对BIT 光催化性能的影响. 所制备的BIT纳米带光催化效率最高, 经可见光照射360 min, 甲基橙溶液的降解率可达到95.0%.     

Annealing effects on the structure, photoluminescence, and magnetic properties of GaN/Mn3O4 core-shell nanowires

Nanowires consisting of GaN/Mn₃O₄ were prepared using a two-step approach that involved dipping the as-synthesized GaN nanowires into an aqueous manganese acetate solution. To examine the effects of annealing, GaN/Mn₃O₄ core-shell nanowires were heated thermally to 700 °C in N₂ ambient. Transmission electron microscopy showed that the continuous Mn₃O₄ shell layer had agglomerated to expose a bare GaN core surface after thermal annealing. The magnetic measurements showed that the ferromagnetic behavior of the GaN nanowires had been suppressed by coating with the Mn₃O₄ shell, without significant change by the subsequent thermal annealing. The GaN/Mn₃O₄ core-shell nanowires exhibited blue, green, and red photoluminescence (PL) emission. The red emission was enhanced by thermal annealing. This paper discusses the associated mechanism for the variations in PL and magnetic properties of GaN/Mn₃O₄ core-shell nanowires.     

A structural analysis of ultrathin barrier (In)AlN/GaN heterostructures for GaN-based high-frequency power electronics

Metal–organic chemical vapor deposition (MOCVD) is one of the best growth methods for GaN-based materials as well-known. GaN-based materials with very quality are grown the MOCVD, so we used this growth technique to grow InAlN/GaN and AlN/GaN heterostructures in this study. The structural and surface properties of ultrathin barrier AlN/GaN and InAlN/GaN heterostructures are studied by X-ray diffraction (XRD) and atomic force microscopy (AFM) measurements. Screw, edge, and total dislocation densities for the grown samples have been calculated by using XRD results. The lowest dislocation density is found to be 1.69 × 10⁸ cm⁻² for Sample B with a lattice-matched In_0.17Al_0.83N barrier. The crystal quality of the studied samples is determined using (002) symmetric and (102) asymmetric diffractions of the GaN material. In terms of the surface roughness, although reference sample has a lower value as 0.27 nm of root mean square values (RMS), Sample A with 4-nm AlN barrier layer exhibits the highest rough surface as 1.52 nm of RMS. The structural quality of the studied samples is significantly affected by the barrier layer thickness. The obtained structural properties of the samples are very important for potential applications like high-electron mobility transistors (HEMTs).     

Hydrothermal synthesis of cobalt carbonates using different counter ions: An efficient precursor to nano-sized cobalt oxide (Co3O4)

Synthesis of submicrometer crystalline particles of cobalt carbonate was achieved hydrothermally using different cobalt salts and urea with a molar ratio from 1:3 to 1:20 (cobalt salt:urea) in aqueous solutions at 160 °C for 24-36 h, in the presence of cetyltrimethylammonium bromide (CTAB) as a surfactant. Nanoparticles of Co₃O₄, with an average size from 30 to 39 nm, were obtained by thermal decomposition of CoCO₃ samples at 500 °C for 3 h in an electrical furnace. The as-synthesized products were characterized by powder X-ray diffraction (XRD), Fourier transform infrared spectra (FT-IR), transmission electron microscopy (TEM), scanning electron microscopy (SEM), UV-Vis spectra and thermal analysis. Studying the optical properties of the as-prepared cobalt oxide nanoparticles showed the presence of two band gaps, the values of which confirmed the semiconducting properties of the prepared Co₃O₄.