掺杂VO2薄膜的相变机理和光电特性研究

本文采用V2O5粉和MoO3粉为原料,通过无机溶胶-凝胶法制备掺Mo6+的VO2薄膜.实验采用XRD和XPS等研究手段,对掺杂薄膜的物相组成、价态、相变温度、电阻突变量级和相变前后的光透过率进行了测试.结果发现:所制备的掺杂薄膜其主要成份是VO2,掺入的MoO3结构未发生改变,掺杂薄膜随MoO3含量的增加其相变温度明显下降,但其电阻突变量级和光透过率的突变量亦随之降低,其中,电阻突变量级的下降趋势更显著,不过只要MoO3掺杂量不高于5;时,掺杂薄膜的电阻突变仍可保持2个量级以上,而且红外光透过率的突变量仍保持较高.分析认为,薄膜中掺入的MoO3与VO2可以互溶,从而可作为施主组元降低VO2能带结构中的禁带宽度,改变其光电特性.     

价态和结构对VO2薄膜热致相变光电性能的影响

本文通过合理控制真空还原时间和真空还原温度,利用真空还原V2O5的方法制备出具有优良热致相变性能的VO2薄膜;通过研究不同真空还原时间及真空退火温度对VO2薄膜结构和热致相变过程中光电性能的影响,得到最佳真空还原参数;制备的薄膜高／低温电阻变化最大达3个数量级;900nm波长光透过率在相变前后改变了40％左右,光学特性相变响应参数较大,热致相变性能优良,利用XPS,XRD对不同条件制备薄膜的化学状态和结晶状态进行了研究,结果表明较低温度退火有利于V^5 离子的还原,而升高退火温度可改善结晶状态,退火时间对VO2中结晶状况和V离子价态有显著影响,讨论了离子价态和样品结晶状态对VO2薄膜热相变过程中热滞回线的宽度,相变温度点的影响。     

β-Ga2O3薄膜掺杂工艺及性能研究进展

β-Ga2O3薄膜因其禁带宽度大,稳定性高,生产成本低等优势,被认为是在光电探测器、发光器件等领域非常有前景的材料之一.但β-Ga2O3较低的导电率限制了其在某些领域的应用,通过掺杂技术改进β-Ga2O3薄膜在光学和电学的性能吸引了大量科研者的目光.本文介绍了几种常用的掺杂手段及掺杂对β-Ga2O3薄膜结构和光电特性的影响,并对以后的研究工作进行了展望.     

溶剂热法制备Al掺杂ZnO薄膜的机理研究

采用溶剂热法在玻璃衬底上制备Al掺杂的ZnO薄膜,研究了溶剂热过程中升温、恒温和降温三个阶段分别对薄膜物相和形貌的影响,探讨了薄膜的生长机理.结果表明,升温阶段只是形核过程,基片仅在升温阶段与前驱液接触不能形成薄膜;基片在升温-恒温阶段与前驱液接触可制备(002)择优取向的薄膜;恒温阶段既有成核过程又有晶体生长过程,基片仅在恒温阶段与前驱液接触可以制备薄膜;降温阶段薄膜继续生长.     

掺锗提高VO2薄膜的相变温度机理研究

二氧化钒(VO₂)作为一种长久以来备受关注的新型可逆相变材料,发展潜力巨大,其相变温度(T_MIT)的调控一直是研究热点。本文主要利用锗离子作为掺杂离子探索其对VO₂薄膜T_MIT的影响,并尝试解释其内部作用机理。在约1 cm²大小抛光的氧化铝薄片上沉积了一系列含不同比例锗离子VO₂薄膜。研究发现锗离子作为掺杂离子确实有利于T_MIT的提高(本课题T_MIT最大可达84.7 ℃)。T_MIT提高的主要原因是锗离子的引入能够强化单斜态V-V二聚体的稳定性,进而增强单斜态的稳定性,使得低温单斜态向四方金红石态转变更加困难。     

Zn2+掺杂对TiO2相变温度和晶粒尺寸的影响

采用溶胶-凝胶法制备了不同含量Zn2+掺杂的氧化钛粉体,利用TG-DTA、XRD测试技术检测了锌离子掺杂对锐钛矿和金红石相变及其晶体尺度的影响.试验结果表明,锌离子的掺入抑制了锐钛矿和金红石的相变,使相变温度提高,而且显著阻碍晶体的生长,从而获得纳米晶体.     

La掺杂TiO2薄膜的制备及其光电流研究

采用溶胶凝胶-浸渍提拉法在ITO导电玻璃表面制备了纯TiO2薄膜和La掺杂TiO2薄膜,对其进行350℃、450℃、550℃保温2h热处理.利用XRD、SEM、EDS、XPS对样品结构、形貌、成分进行表征,利用电化学工作站对薄膜进行光电流测试,研究了La掺杂以及不同热处理温度对TiO2薄膜结构及光电流的影响.结果表明:La掺杂有细化TiO2晶粒和抑制锐钛矿相向金红石相转变的作用.随热处理温度提高,纯TiO2薄膜与La掺杂TiO2薄膜光电流密度均先增大后减小,450℃热处理后纯Ti02薄膜光电流密度为180 μA·cm-2,此温度下La掺杂TiO2薄膜光电流密度为650 μA·cm-2,是纯TiO2薄膜的3.6倍.     

Cu2O薄膜的电化学沉积和生长机理研究

采用酸性醋酸铜体系,在透明导电玻璃(ITO)上恒电位沉积Cu2O薄膜,研究阴极还原Cu2O的电化学行为,利用X射线衍射(XRD)和场发射扫描电子显微镜(SEM)分析了Cu2O薄膜的微观结构和表面形貌,通过控制电沉积时间,研究Cu2O薄膜的表面形貌变化规律,讨论了Cu2O的生长机理.     

CuSbS2薄膜制备方法及其太阳能电池的研究进展

三元金属硫化物CuSbS 2是一种所含元素地储丰富且环境友好的太阳能电池光吸收层材料,并且具有较高的光吸收系数、合适的带隙以及较低的熔点等特性,有望应用在建筑集成、公共基础建设以及便携电子产品等方面.本文首先综述了近些年各团队在CuSbS2薄膜上的不同制备方法,总结了Cu含量和热处理等对薄膜质量的影响,然后介绍了在太阳能电池方面的最新研究进展,比如电池器件的设计和转换效率的提升等,最后对CuSbS 2薄膜太阳能电池的发展趋势作出展望.     

锡掺杂二氧化钛相变过程和微结构分析

本文采用溶胶凝胶法制备了锡掺杂纳米二氧化钛,通过高分辨透射电镜法(HRTEM),X-射线衍射法(XRD)等分析手段对样品的相变过程进行了表征.XRD和HRTEM测试表明纯二氧化钛在烧结温度高于500℃时出现金红石相,而25mol; Sn2+掺杂二氧化钛凝胶在300℃烧结2h后少量锐钛矿相析出的同时结晶出金红石相.实验结果表明Sn2掺杂抑制了锐钛矿和金红石相的晶粒长大;Sn2+掺杂明显地促进了锐钛矿向金红石的转变.Sn2氧化后形成Sn4+,Sn4+置换Ti4+而引起二氧化钛晶格膨胀的同时晶格畸变应力增加.     

Mg掺杂对ZnO薄膜结构与磁性的影响

采用脉冲激光沉积(PLD)方法在单晶Si(100)衬底上制备Zn1-xMgxO薄膜,研究了退火温度和氧压对Zn1-xMgxO薄膜的结构和磁性的影响.结果表明,Mg掺入量影响ZnO结构相变,当x≥0.25时,Zn1-xMgxO薄膜由六角纤锌矿结构变为立方结构,同时磁性增强.随着氧压的增大和后续退火温度的升高,都会使饱和磁化强度(Ms)呈先增大后减小的趋势.分析表明磁性的变化都与样品中的表面缺陷浓度有关.     

液相外延法制备LiNbO3薄膜的研究和进展

讨论了液相外延法制备LiNbO3薄膜过程中,衬底和助熔剂的选择对LiNbO3薄膜制备的影响及掺杂改性问题,简要地介绍了LiNbO3薄膜的一些性能及光学应用.研究表明,目前可用液相外延法在LiTaO3、掺镁(5mol;)的同成分LiNbO3及纯的同成分或近化学计量比LiNbO3单晶衬底上制备出具有较高光学质量的LiNbO3薄膜.讨论了液相外延法制备LiNbO3薄膜过程中存在的主要问题、发展前景及今后的研究方向.     

Cu掺杂ZnO薄膜的制备及其光谱特性

采用溶胶-凝胶法在铟锡氧化物(ITO)导电玻璃基底上制备了不同掺杂浓度的Cu∶ ZnO薄膜.采用X射线衍射仪和扫描电子显微镜分析了薄膜样品的晶相结构和形貌,用荧光光谱仪测量了薄膜样品的光致发光谱.结果表明:Cu∶ ZnO薄膜均为六角纤锌矿结构,呈c轴择优取向,且因压应力的存在使其晶格常数略小于未掺杂薄膜样品的晶格常数;低温和高温退火处理的薄膜样品的光致发光谱(PL)中分别观察到414 nm、438 nm的蓝光双发射峰和510 nm左右的绿光发射峰.蓝光发射峰与样品中的Vzn和Zni有关,而绿光发射峰与样品中的Vo -Zni有关.     

氧化物晶体与薄膜最新研究进展

在工业发展的进程中,氧化物材料在电子学领域中应用最为广泛.到目前为止,即使是对于氧化物晶体材料,从纳米科技角度来说,研究的趋势是降低尺寸直到很小的尺度.近年来,氧化物的研究目标也发生了显著的变化.本文介绍了作者课题组的与氧化物晶体及薄膜有关的三个研究方向.     

Cu掺杂对ZnO基薄膜光学及磁学性能影响

本文采用脉冲激光沉积(PLD)方法在单晶Si(100)衬底上沿c轴方向生长出单晶ZnCoAlO薄膜,并通过加镀Cu层调节薄膜的光学和磁学特性.采用X射线衍射仪(XRD),光致发光光谱仪,振动样品磁强计(VSM)和霍尔效应仪对薄膜的结构、光学和磁学性能进行了研究.实验表明,样品均具有纤锌矿结构并沿(002)面择优生长.加镀Cu层之后,薄膜紫外发光得到增强,掺杂导致薄膜ZnO晶格能带间隙变宽,并使得近带边激子发光增强.同时发现,在室温下Cu离子对薄膜磁性和电子浓度产生影响,Cu掺杂可以改变薄膜中载流子浓度,并影响原有磁性的双交换机理.     

Ag掺杂ZnO薄膜结构和光学特性研究

采用脉冲激光沉积技术制备出了Ag掺杂的ZnO薄膜.研究了Ag含量、衬底温度及氧压对ZnO结构和光学性能的影响.结果表明:Ag以替位形式存在于ZnO晶格中,Ag掺杂浓度较低时,样品具有高度c轴择优取向.衬底温度越高,薄膜的结晶质量越好,光学带隙越接近纯ZnO的带隙,而其紫外荧光峰在衬底温度为300 ℃时最强.氧压为10 Pa时,薄膜的结晶质量最好,紫外峰最强,其带隙则随氧压的增大呈先变窄后加宽的趋势.     

Structural Characteristics of Er Doped LiNbO3 Thin Films Grown by the Liquid Phase Epitaxy Method

Erbium (Er³⁺) doped LiNbO₃ single crystal thin films have been grown LiNbO₃ (001) substrate by the liquid phase epitaxy method. The crystallinity was determined by high‐resolution X‐ray diffraction. The lattice mismatch between Er³⁺ doped LiNbO₃ films and LiNbO₃ (001) substrate was investigated by X‐ray rocking curve analysis. Also we studied the structural characteristics of Er³⁺ doped LiNbO₃ films and surface morphology dependent on the film thickness.     

ZAO透明导电薄膜微观结构和光电性能的研究

以ZnAl2O4陶瓷靶为靶材,采用射频磁控溅射法制备了掺铝氧化锌(ZAO)透明导电薄膜,通过XRD、SEM、四探针仪和分光光度计等测试,研究了沉积温度对薄膜结构、形貌、力学和光电性能的影响.结果表明:ZAO具有(002)择优取向的六角纤锌矿结构,沉积温度对薄膜性能具有明显影响,当温度位于370～ 400℃区间时,薄膜的结晶质量较好、电阻率较低、可见光波段的平均透射率较高,其品质因数大于1.20×10-2S,具有良好的光电综合性能.同时基于透射光谱计算了ZAO薄膜的光学常数,并用有效单振子理论解释了薄膜的折射率色散关系.     

Fe、Ni共掺杂ZnO薄膜的溶胶-凝胶法制备及性能研究

采用溶胶-凝胶法在玻璃基片上旋涂生长了ZnO、Fe, Ni单掺杂及(Fe,Ni)共掺杂ZnO薄膜.产物的显微照片及XRD图谱结果表明, 该方法所制备的ZnO薄膜表面均匀致密,都存在(002)择优取向,具有六角纤锌矿结构,晶粒尺寸平均在13 nm 左右,振动样品磁强计(VSM)测试结果显示掺杂ZnO薄膜均存在室温铁磁性.光致发光(PL)测量表明所有样品薄膜的PL谱主要由较强的紫外发光峰(394 nm)、蓝光峰(420 nm)、绿光峰(480 nm)组成.Fe、Ni单掺杂和共掺杂并不改变ZnO薄膜的发光峰位置,但掺杂后该紫外发光峰减弱,420 nm处的蓝光峰增强.