射频磁控溅射法生长MgxZn1-xO薄膜的结构和光学特性

用射频磁控溅射法在80℃的衬底温度下制备出Mg_xZn_1-xO(0≤x ≤030)薄膜.x射线 衍射(XRD)结果表明，Mg_xZn_1-xO薄膜为单相六角纤锌矿结构， 没有形成任何显著 的MgO分离相，Mg_xZn_1-xO薄膜的择优取向平行于与衬底垂直的 c轴；c轴晶格常数随着Mg含量的增加逐渐减小.在Mg_xZn_1-xO薄膜的光透射谱中出现 锐利的吸收边，由透 射谱估算出Mg_xZn_1-xO薄膜的带隙宽度由332eV(x=0)线性地 增加到396eV(x=030). 关键词： xZn_1-xO薄膜')" href="#">Mg_xZn_1-xO薄膜 射频磁控溅射 Mg含量     

静电纺丝法制备TiO_2/ZnO复合纳米纤维

利用溶胶—凝胶的方法,将不同量的乙酸锌、钛酸丁酯溶剂及高分子材料混合搅拌,从而获得不同比例的前驱体溶液,然后经过静电纺丝及高温煅烧,获得一维TiO2/ZnO复合纳米纤维,通过扫描电子显微镜对其形貌进行观察,并用XRD确定其组分。     

MgxZn1-xO/Au/MgxZn1-xO夹层透明导电薄膜的制备及光电性质研究

采用操作简单的溶胶-凝胶法和射频磁控溅射法在石英衬底上分别制备了MgxZn1-xO薄膜和MgxZn1-xO/Au/MgxZn1-xO夹层结构的透明导电薄膜并对样品进行退火处理。利用紫外-可见分光光度计、X射线衍射仪、光致发光、霍尔效应测试对在不同退火温度下薄膜的晶体结构、光学和电学性质进行表征分析,并研究退火温度对其影响。测试结果表明:所制备的薄膜样品均具有良好的c轴(c-axis)取向并呈现出六角纤锌矿结构。Mg组分的增加使得ZnO基薄膜的光学带隙逐渐增大,PL发光谱和吸收光谱的谱线出现了明显的蓝移现象,但薄膜的电学特性有所降低。而在MgxZn1-xO/Au/MgxZn1-xO夹层结构的薄膜样品中,Au夹层的存在使薄膜的光学性质变差,在紫外区域透光率约为60%。但薄膜的电学性质得到明显改善,相比MgxZn1-xO薄膜,其电阻率和迁移率显著提高。此外通过高温退火处理可以有效提高所制备薄膜的晶体质量,进一步提高样品电学特性,其中经过500℃退火后的薄膜迁移率达到了40.9cm2·Vs-1,电阻率为0.005 7Ω·cm。但随着退火温度的进一步升高,薄膜晶体尺寸从25.1nm增大到32.4nm,从而降低了该薄膜的迁移率。因此该夹层结构的MgxZn1-xO/Au/MgxZn1-xO薄膜对于促进ZnO基透明导电薄膜在深紫外光学器件中的应用有重要作用。     

MgxZn1-xO合金制备及MgZnO/ZnO异质结构的光学性质

利用射频等离子体辅助的分子束外延(P-MBE)技术在c面的蓝宝石衬底上生长了具有不同Mg含量(0≤x≤0.28)的六方相MgZnO合金薄膜,研究了该系列样品Raman频移的幅度与合金组分的对应关系,为MgZnO合金中Mg含量的确定提供了新的方法。在此基础上选择具有合适带宽的MgZnO合金作为垒层,制备了MgZnO/ZnO量子阱结构。在较高的光激发密度下,观测到了发光强度随激发密度的超线性增加,并将之归因于激子-激子碰撞引起的超辐射过程。     

溶胶-凝胶法制备MgxZn1-xO薄膜的结构及光学特性

用溶胶-凝胶法制备了一系列的Mg_xZn_1-xO(0≤x≤0.3)薄膜,并用X射线衍射(XRD)和光致发光(PL)研究了不同的退火温度和Mg的掺杂含量对Mg_xZn_1-xO薄膜的结构和光学性质的影响.研究表明:Mg_xZn_1-xO薄膜为单相六角纤锌矿结构,并且具有沿c轴的择优取向;发现了中间热处理温度为350℃的Mg_xZn_1-xO薄膜退火温度的转折点为700℃,低于这个温度时随退火温度的升高,(002)衍射峰强度增强且掺Mg的薄膜既有紫外光又有绿光发射;800℃退火时,薄膜的(002)衍射峰强度减小,出现了(100)和(101)衍射峰,且掺Mg的薄膜只有紫外发光峰.不同的掺杂浓度对于发光也有影响,低于700℃退火时,ZnO薄膜只出现紫外发光峰,掺Mg的薄膜却出现了紫外和绿光两个发光峰.     

p型MgxZn1-xO薄膜材料的制备与光学特性

通过金属有机化学汽相沉积(MOCVD)法在GaAs衬底上生长出了Mg_xZn_1-xO薄膜,通过氧气气氛下的高温退火使得衬底中的As原子通过扩散作用进入薄膜形成受主,得到p型的Mg_xZn_1-xO薄膜。退火前后XPS谱中As(3d)峰的对比表明,Mg_xZn_1-xO薄膜中存在As。电学测试结果表明:退火对样品的电阻率和载流子浓度的影响很大。这是长时间的氧气退火使得氧空位数目明显减少,从而使Zn—O键数量显著增加造成的。在样品的X射线衍射(XRD)谱中,p型样品的(002)衍射峰明显弱于n型样品。而在二者的光致发光(PL)谱中,都存在着很强的近带边发射(NBE)峰和较弱的深能级发射(DLE)峰,p型样品的NBE峰明显较弱而DLE峰却很强。这些现象是由于As原子的扩散,使薄膜中产生了新的缺陷能级,导致能级间的激子复合更加复杂。稳定的p型Mg_xZn_1-xO薄膜的获得为制备Mg_xZn_1-xO同质结和发光二极管奠定了基础。     

Mg掺杂ZnO纳米晶的低温共沉淀法制备及光学性质

采用共沉淀(co-precipitation)法制备了Mg掺杂ZnO纳米晶,分别用X射线衍射(XRD)、傅立叶变换红外光谱(FTIR)、紫外可见吸收(UV-Vis)光谱、光致发光(PL)光谱、透射电镜(TEM)、电子顺磁共振(EPR)等分析手段对样品进行了表征。探究了Mg离子在ZnO纳米晶中的存在状态,ZnO纳米晶颗粒尺寸和发射光谱随Mg掺杂浓度的变化,并对其发光机理进行了分析。结果表明:Mg离子在ZnO晶格中以部分晶格位,部分间隙位的方式存在,没有形成MgO表面壳层结构;随Mg掺杂浓度的增大,ZnO纳米晶的颗粒尺寸变小,发射光的光强增大。发射光的最佳激发波长为342nm,中心波长为500nm,荧光量子产率为22.8%。实验分析表明:Mg离子的掺杂在ZnO纳米晶中引入了锌空位(VZn),间隙位的镁离子(IMg),提供了新的复合中心,从而增强了ZnO纳米晶的光致发光。     

静电纺丝法制备纳米纤维及其应用进展

静电纺丝技术是采用物理方法制备一维采用纳米纤维的有效方法,它在大规模制备有序的、复杂的一维纳米材料方面具有很强优势。除了制备一维纤维材料外,电纺丝技术还用于制备二维和三维多孔结构的材料。本文分为三部分,首先介绍了静电纺丝技术的原理和方法;然后综述了静电纺丝技术在制备一维材料方面的研究进展,最后列举了静电纺丝技术在生物工程领域的应用。     

脉冲激光沉积制备MgxNi1-xO合金薄膜的表征及光学性质研究

应用脉冲激光沉积(PLD)技术,固定脉冲激光能量密度为5 J/cm2,调节薄膜生长基底温度为300~700 ℃,制备了系列Mg_xNi_1-xO合金薄膜。通过透射电子显微镜(TEM)、X射线光电子能谱(XPS)、原子力显微术(AFM)等表征分析手段,详细分析了薄膜的成分及组织,研究了退火处理对样品的影响。通过UV-Vis分光光度计研究了透射光谱,结合理论计算了光学带隙宽度。结果表明:薄膜由非晶及多晶构成,紫外吸收边约为290 nm, 接近日盲波段的上限; 衬底温度为500 ℃、激光脉冲能量密度为5 J/cm2时生长的薄膜在短波部分吸收强烈,而长波部分几乎不吸收,有利于紫外探测; 退火处理改善了样品表面质量, 但不能有效拓宽光学带隙。     

Ti/TiO_2包覆ZnO:Tb纳米纤维的光学性质

用电纺丝方法制备了ZnO:Tb纳米纤维.用X-射线衍射、Raman光谱对其形貌做了表征.结果显示,ZnO:Tb纳米纤维为六方纤锌矿结构,Tb掺杂对ZnO的结晶性有影响.利用表面等离激元,通过对纳米纤维表面包覆金属Ti和TiO_2,比较了其光致发光谱,得到在325 nm激发下ZnO:Tb纳米纤维中稀土发光效率低的原因是ZnO和Tb之间不能进行有效的能量传递;包覆TiO_2后能提高稀土发光效率.     

利用P-MBE制备高质量MgxZn1-xO的结构和光学特性

利用等离子体辅助分子束外延(P-MBE)的方法,在c平面的蓝宝石衬底上制备了高质量的MgxZn1-xO合金薄膜。通过改变Mg源的温度,得到了不同Mg组份的MgxZn1-xO合金薄膜;通过引入ZnO的低温缓冲层,有效地提高了MgxZn1-xO合金薄膜的结晶质量。随着Mg组份的增加,MgxZn1-xO的X射线衍射的(002)衍射峰逐渐向大角度方向移动。对样品进行光致发光(PL)谱的测量,在室温下观察到了较强的紫外发光。随Mg浓度的增加,紫外发光峰向高能侧移动,并且发光峰逐渐展宽。通过对x=0.15的样品进行变温光谱的测量研究了紫外发光峰起因,得到了MgxZn1-xO的发光是来自于自由激子的发光。自由激子束缚能为54meV。     

退火温度对原子层沉积法制备ZnMgO薄膜结构和光学性能的影响

针对目前关于退火温度对原子层沉积法(ALD)制备ZnMgO薄膜晶体结构和光学性质影响鲜有报道的现象,进行了相应的实验研究分析。采用ALD在石英衬底上制备ZnMgO合金薄膜,对制得的样品在空气中进行不同温度的退火处理。利用X射线多晶衍射仪(XRD)、光致发光谱(PL)和紫外可见(UV-Vis)吸收光谱测试,系统的分析了不同退火温度对ALD法制备ZnMgO薄膜晶体结构和光学性能的影响。XRD测试结果表明：退火温度为600 ℃时,薄膜的晶体质量得到改善,且(100)衍射峰的强度明显增强。结合PL和UV-Vis吸收光谱的测试分析得出：退火温度为600 ℃时,能明显促进薄膜中Mg组分的增加使薄膜的禁带宽度进一步增大。从而说明适当温度的退火处理可有效的改善ZnMgO薄膜的晶体质量及光学特性。     

Production and Characterization of Zirconia (ZrO2) Ceramic Nanofibers by Using Electrospun Poly(Vinyl Alcohol)/Zirconium Acetate Nanofibers as a Precursor

Zirconia (ZrO₂) inorganic ceramic nanofibers were produced using electrospinning of the poly(vinyl alcohol)/zirconium acetate as a precursor followed by calcinating and sintering to decompose the polymer and turn the metal salt (zirconium acetate) into the metal oxide. Characterization of the nanofibers, including polymer thermal decomposition, chemical and crystal structure, phase transformations, and fiber morphology were investigated by simultaneous thermal analysis (STA), thermomechanical analysis (TMA), Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR), X-ray diffraction (XRD), and field emission scanning electron microscopy (FESEM). The results showed that the polymer decomposition started at 250°C and zirconia nanofibers with different phases (tetragonal and monoclinic) were obtained by the calcination of the precursor nanofibers at various temperatures between 500°C and 1100°C. The initially crystallized zirconia phase, which formed at 500°C, was tetragonal and with increasing calcination temperature, zirconia nanofibers with increasing amount of monoclinic phase were formed. Consequently, at 1100°C, the tetragonal phase disappeared and was transformed to the monoclinic phase of the zirconia completely. Increasing the calcination temperature caused the fiber average diameter decrease and grain growth took place due to the removal of the polymer and organic groups; neighboring grains sintered to each other and formed fibers with a high aspect ratio. At 1100°C the grains size was about the same as the fiber diameter.     

MgxZn1-xO单晶薄膜的结构和光学性质

用等离子辅助分子束外延(P-MBE)的方法,在蓝宝石c平面上外延生长了MgxZn1-xO合金薄膜。在0≤x≤0．2范围内薄膜保持着ZnO的纤锌矿结构不变。X射线双晶衍射谱的结果表明生长的样品是单晶薄膜。据布喇格衍射公式计算得到,随着Mg含量的增加,薄膜的品格常数C由0．5205nm减小到0．5185nm。室温光致发光谱出现很强的紫外近带发射(NBE)峰,没有观察到深能级(DL)发射,且随着Mg的掺入量的增加,紫外发射峰有明显的蓝移。透射光谱的结果表明,合金薄膜的吸收边随着Mg离子的掺入逐渐向高能侧移动,这与室温下光致发光的结果是相吻合的,并计算出随着x值增加,带隙宽度从3．338eV逐渐展宽到3．682eV。通过研究Mg0.12Zn0.88O样品的变温光谱,将紫外发射归结为束缚在施主能级上的束缚激子发射。并详细地研究了在整个温度变化过程中,束缚激子的两个不同的猝灭过程以及谱线的半峰全宽与温度变化的关系。     

PVP/洛美沙星-铽纳米粒子微波合成及其荧光特性研究

以PVP为表面修饰剂,用微波合成法制备了粒径分布均匀性能稳定的洛美沙星-铽(LELX-Tb3 )纳米粒子,用扫描电镜、红外光谱和荧光光谱进行了表征.重点分析了PVP的引入对洛美沙星-铽纳米粒子的粒径分布、粒子形貌、红外光谱和荧光光谱的影响,发现PVP修饰后的洛美沙星-铽纳米粒子具有更均匀的尺寸分布,荧光发射峰强度增强;确证了PVP的用量是制备洛美沙星-铽纳米粒子的一个重要因素;探讨了PVP对LFLX-Tb3 荧光的增敏机理.     

柔性基底红外波段左手材料制备及光学特性

采用平板电极化学电沉积的方法,通过调节实验参量,在柔性ITO导电薄膜基底上制备了尺度与红外波长匹配、结构单元大小不等、排列无序的银树枝状结构.通过调节聚乙二醇-20000浓度可以很好地调控银树枝状结构单元的形貌和尺寸,研究发现,在一定范围内增加电解液中的聚乙二醇-20000浓度,可在基底上形成分布较密、分枝较细、分枝级数较高的银树枝状结构单元.通过在银树枝状结构表面涂覆一定厚度的聚乙烯醇作为绝缘层,组装成了柔性“三明治”结构复合材料,测试得到样品在红外波段的多通带透射谱,平板聚焦实验进一步验证了样品的左手效应.     

柔性基底红外波段左手材料制备及光学特性

采用平板电极化学电沉积的方法,通过调节实验参量,在柔性ITO导电薄膜基底上制备了尺度与红外波长匹配、结构单元大小不等、排列无序的银树枝状结构.通过调节聚乙二醇-20000浓度可以很好地调控银树枝状结构单元的形貌和尺寸,研究发现,在一定范围内增加电解液中的聚乙二醇-20000浓度,可在基底上形成分布较密、分枝较细、分枝级数较高的银树枝状结构单元.通过在银树枝状结构表面涂覆一定厚度的聚乙烯醇作为绝缘层,组装成了柔性"三明治"结构复合材料,测试得到样品在红外波段的多通带透射谱,平板聚焦实验进一步验证了样品的左手效应.