YBCO/ND-Y2O3/YBCO超导薄膜的制备及其特性研究

采用光辅助金属有机物化学气相沉积技术,在LaAlO3(100)单晶衬底上外延制备约500 nm厚YBCO/ND-Y2O3/YBCO薄膜.用X射线衍射技术分析薄膜的物相结构和外延特性,通过扫描电子显微镜观察薄膜的表面与截面形貌.主要研究了不同生长时间的Y2 O3纳米点对YBCO超导薄膜性能的影响.Y2 O3纳米点生长时间为2Os样品的临界电流密度达到2.4 MA/cm2(77 K,0T),与未生长Y2O3纳米点的YBCO薄膜相比,其临界电流密度提高20;.分析表明,薄膜中的Y2O3在YBCO薄膜内部起到了有效钉扎中心作用,提高了临界电流密度.     

反应温度和时间对纳米氧化镁形貌和结构的影响

以六水合氯化镁(MgCl2·6H2O)为镁源,水合肼(N2H4·2H2O)为沉淀剂,采用化学共沉淀法制备纳米氢氧化镁前驱体煅烧得到分散性良好的不同纳米结构的氧化镁(MgO)纳米片.通过XRD、SEM、TEM对产物的结构和形貌进行分析,初步研究了反应温度和时间对MgO纳米片的形貌和结构影响,分析了MgO多孔纳米片的生长机理.结果表明:25℃,24h下MgO纳米片大小均一尺寸在20～40 nm;当温度升高到100℃,72 h生长的多孔MgO纳米片缺陷多,是晶粒相互连接起来的,纳米孔洞在10 nm;140℃72 h制备的多孔纳米片尺寸均一在100～200nm.因此可以通过调节反应温度和时间来控制多孔氧化镁纳米片结构.     

Ag/ZnS核壳结构纳米棒的制备及其光催化性能分析

在制备的Ag纳米线的基础上,用水热法合成了Ag/ZnS核壳结构纳米棒.使用X射线衍射仪(XRD)、场发射扫描电子显微镜(FESEM)、X射线能谱仪(EDS)、高分辨透射电子显微镜(HRTEM)、紫外-可见双光束分光光度计(UV-vis)、光致发光扫描仪(PL)等检测设备对样品的成分、形貌、微结构及光学性能进行了表征.结果显示,制备的Ag/ZnS复合材料为ZnS纳米颗粒包覆Ag纳米线的核壳结构,其紫外吸收峰位于350 nm处,相对于ZnS纳米颗粒变宽并发生红移,PL发射峰位于462 nm处,相对于ZnS纳米颗粒发生了蓝移,强度明显降低.光催化结果显示,Ag/ZnS核壳结构纳米棒的光催化性能优于ZnS纳米颗粒,分析了光催化反应机理.     

温度对Ga掺杂ZnS纳米结构的形貌及光致发光性能的影响

分别以Zn粉和S粉为原材料,Ga为掺杂剂,Au纳米颗粒为催化剂,采用低温化学气相沉积法(CVD),在Si(l00)衬底上制备了Ga掺杂的ZnS纳米结构.利用X射线衍射仪(XRD)、能量弥散X-ray谱(EDS)、场发射扫描电子显微镜(SEM)和光致发光光谱(PL)等测试手段对样品的结构、成分、形貌和发光性能进行了分析.结果表明:随着温度的升高(450～ 550℃),Ga掺杂ZnS纳米结构的形貌发生了从蠕虫状纳米线到光滑纳米线再到纳米棒的演变,所制备的Ga掺杂的ZnS纳米结构均为六方纤锌矿结构,分别在波长为336 nm和675 nm处存在一个较强的近带边紫外发射峰和一个Ga掺杂引起的微弱红光峰,而其它发光峰均是缺陷引起的.此外,本文还对Ga掺杂ZnS纳米结构的形成过程进行了探讨,并提出了可能的形成机理.     

不同Ag光照时间对ZnO纳米花荧光增强的影响

采用水浴结合光照法,在Si(100)衬底上制备了Ag/ZnO纳米花结构,研究了不同Ag光照时间对ZnO发光性质的影响.通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和光致发光谱(PL)对Ag/ZnO纳米花的结构、形貌和光学性能进行了研究.研究表明,由水浴法制得的ZnO纳米花结构长度约1.0 μm,直径为200nm左右;不同光照时间的Ag掺杂后Ag/ZnO纳米花的衍射峰强度都增强,当光照时间为5min时,出现了Ag3O4的衍射峰.当光照时间为5 min时,Ag/ZnO纳米花结构具有最强的可见发射强度.     

核壳结构纳米ZnO@ Au的制备、表征和光催化性能研究

以Zn(CH3COO)2·2H2O(ZnAc2)为原料,采用晶种诱导生长法制备了单分散性的球形纳米ZnO,并通过种子生长法在上面负载一层纳米Au.利用透射电镜(TEM)分析了纳米ZnO@Au的形貌、并用X射线衍射(XRD)分析了其物相组成,利用紫外-可见光谱(UV-Vis)和光致发光光谱(PL)研究了其光谱特征,以罗丹明B(RB)模型污染物,在紫外光照射下评价了纳米ZnO@ Au的光催化活性.结果表明:ZnO为纤锌矿型结构,表面沉积一层金纳米微粒,形成核壳结构ZnO@Au;光催化结果显示,金沉积提高了ZnO的光催化活性.     

Cu2ZnSnS4纳米晶的溶剂热法制备和表征

利用溶剂热制备了Cu2ZnSnS4 (CZTS)球形纳米晶.采用X射线衍射(XRD)、拉曼光谱、扫描电子显微镜(SEM)、高分辨透射电子显微镜(HRTEM)、能量色散谱(EDS)和紫外-可见分光光度计对产物的物相结构、形貌、化学组分及光学性能进行表征.结果表明:所制备的CZTS球形纳米晶具有锌黄锡矿结构,球形颗粒的直径为190～300 nm,每个球形颗粒是由很多平均尺寸大约24 nm的纳米晶构成.纳米晶具有锌黄锡矿结构,其禁带宽度约为1.55 eV.同时研究了反应前驱溶液中不同量的硫脲和氯化锌对所制备的CZTS纳米颗粒的结构、原子组分比和形貌的影响规律,并对其形成机理进行了初步探讨.     

水热法制备类花状MoS2纳米纸微球

采用水热合成技术,以钼酸钠、硫脲为反应剂,草酸为助还原剂,去离子水为溶剂,合成了类花状结构的MoS2纳米纸微球,采用X射线衍射仪(XRD)、拉曼光谱、透射电镜(HRTEM)、扫描电子显微镜(SEM)和X射线能量色散谱(EDS)对样品的结构、形貌和成分进行分析,重点研究了草酸浓度对MoS2纳米纸微球的形貌和结构的影响规律.结果表明:在适当的反应剂浓度下,合成的MoS2是由大量厚度约30 nm左右的纳米纸花瓣聚集在一起形成的类花状微球组成的.MoS2微球具有2H型六方晶系结构,而每片纳米纸花瓣是单晶结构的层状MoS2.反应前驱液中草酸的浓度对微球的大小、形貌和结晶度有显著的影响.最后讨论了类花状结构的MoS2纳米纸微球的生长机理.     

钇掺杂多孔结构氧化锌纳米棒的制备与性能研究

采用两步法在二氧化锡掺氟(SnO2:F,FTO)导电玻璃基板上制备出钇(Y)掺杂多孔结构氧化锌(ZnO)纳米棒,首先利用浸渍-提拉法在FTO导电玻璃基板上制备ZnO晶种层,然后利用水热法在ZnO晶种层上生长Y掺杂ZnO纳米棒.研究了不同浓度Y掺杂ZnO纳米棒的晶相结构、微观形貌、化学组成及光学性能.实验结果表明:所制备的Y掺杂ZnO纳米棒为沿c轴择优取向生长的六方纤锌矿结构,随着Y掺杂浓度的增加,ZnO纳米棒(002)衍射峰强度先增大后减小,纳米棒的平均长度由1.3μm增加到2.6μm.ZnO纳米棒的形貌由锥状结构向柱状结构演化,纳米棒侧面的孔洞分布密度增加.所制备的Y掺杂ZnO纳米棒具有一个较弱的紫外发光峰和一个较强的宽可见发光峰.所制备样品的光学带隙随着Y掺杂浓度的增加而减小,其光学带隙在3.29～3.21 eV之间变化.利用Y掺杂ZnO纳米棒作为量子点敏化太阳能电池的光阳极可极大提高太阳电池的光电转换效率.     

ZnO/PbS量子点异质结太阳能电池结构调控研究

利用氧化锌溶胶-凝胶(Sol-Gel)、锌盐乙醇溶液(ES)和氧化锌纳米粒子溶液(NP)三种不同的籽晶层前驱液,在ITO衬底上通过化学浴沉积方法(CBD)制备出了一维氧化锌纳米棒阵列薄膜,并在所制备的氧化锌纳米棒阵列薄膜上构筑了具有“三维”异质结结构的PbS量子点太阳能电池.通过扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)和透射光谱分析等研究了籽晶层对氧化锌纳米棒阵列薄膜形貌、结构和光学性质的影响;结合电池性能测试结果,比较分析了“三维”异质结结构和“平面”异质结结构对电池性能的影响.结果表明:在ES籽晶层上生长的氧化锌纳米棒阵列薄膜的取向性最好,Sol-Gel次之,NP最差;在ES和Sol-Gel籽晶层上生长2h的样品透射率在80;左右;与“平面”异质结结构PbS量子点电池相比,基于氧化锌纳米棒阵列薄膜制备的“三维”异质结结构电池的短路电流可提高40;,表明“三维”异质结结构有利于载流子的分离和输运.     

C和F掺杂p型ZnO的第一性原理研究

采用基于密度泛函理论的第一性原理计算方法对C/F单掺杂ZnO和C-F共掺杂ZnO的O位体系进行了研究,讨论了掺杂体系的稳定性、电子结构和电学性质、光学性质.研究结果表明C和F共掺的形成能比C单掺的形成能小很多,即C和F共掺增加了体系的稳定性;计算获得的电导率之比分别为σC-ZnO/σZnO=9.45,σF-ZnO/σZnO=6.78,σC-F-ZnO/σZnO=19.62,显然,C和F共掺杂对ZnO体系的电导率增强效果最明显;载流子迁移率之比μC-ZnO/μZnO=1.67,μF-ZnO/μZnO =2.31,μC-F-ZnO/μZnO=2.50,说明C和F共掺增加了载流子迁移率.综合电导率和载流子迁移率二者结果,可认为C和F共掺极大地提高了ZnO的导电性.ZnO掺杂体系在可见光波长范围内透射率大于95;,具有良好的透光性.计算结果为实验上制备p型透明导电ZnO材料提供了理论指导.     

Zinc oxide – analogue of GaN with new perspective possibilities

Zinc oxide due to specific electrical, optical and acoustic properties is the important semiconductor material, which has many various applications. There is growing interest in ZnO due to its potential applicability for optoelectronic devices such as light‐emitting diodes, laser diodes and detectors for UV wavelength range. ZnO properties are very close to those of widely recognized semiconductor GaN. The band gap of ZnO (3.37 eV) is close to that of GaN (3.39 eV) but ZnO exciton binding energy (60 meV) is twice larger than that of GaN (28 meV). Optically pumped UV lasing have been demonstrated at room temperature using high textured ZnO films. The excitonic gain close to 300 cm^–1 was achieved. ZnO thin films are expected to have higher quantum efficiency in UV semiconductor laser than GaN. The physical properties of ZnO are considered. PEMOCVD technology was used to deposit piezoelectric and highly transparent electroconductive ZnO films. Their properties are discussed. The experiments on polycrystalline ZnO films deposited by RF magnetron sputtering at different partial pressure of oxygen are presented. AFM images were studied in tapping mode for deposited films. The investigated films were dielectric ones and had optical transparency within 65‐85% at thickness in the interval 0.2‐0.6 μm. (© 2004 WILEY‐VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim)     

辅助水热法制备不同形貌的柱状ZnO微晶

本文采用乙醇辅助水热法制备得到了柱状ZnO微晶.得到的微晶形貌多样,有单脚、三脚、四脚、五脚、六脚以及多脚状,并以"骨架+支架"模型进行解释.X射线衍射分析结果表明产物为纯的六方相纤锌矿结构,扫描电子显微镜(SEM)观察表明产物具有单晶属性.本文还研究了ZnO的室温光谱性能.     

Synthesis and photoluminescence properties of ZnO nanowire arrays

In this paper we report a chemical method named coordination reaction method to synthesize ZnO nanowire arreys. ZnO nanowires with the diameter about 80nm were successfully fabricated in the channels of the porous anodic alumina (PAA) template by the above coordination reaction method. The microstructures of ZnO/PAA assembly were characterized using scanning electron microscopy (SEM), transmission electron microscopy (TEM) and X‐ray diffraction (XRD). The results showed that the ZnO nanowires can be uniformly assembled into the nanochannels of PAA template. The growth mechanism of ZnO nanowires and the conditions of the coordination reaction are discussed. Photoluminescence (PL) measurement shows that the ZnO/PAA assembly system has a blue emission band caused by the various defects of ZnO. (© 2011 WILEY‐VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim)     

Structure and photoluminescence of amorphous silicate composites containing ZnO particles synthesized from layered sodium silicate

This study has been conducted to synthesize ZnO/silicate composites from layered sodium silicate (δ-Na₂Si₂O₅). For this purpose, various techniques have been employed to characterize the composites. X-ray diffraction (XRD) and Fourier transform infrared spectra (FT-IR) indicate that ZnO/silicate composites are amorphous. Scanning electron microscope equipped with energy dispersive X-ray (SEM-EDX) was used to estimate the chemical compositions of the composites. Photoluminescence (PL) spectra of ZnO/silicate composites present a significant blue-shift of peak position and increasing intensity. The size of ZnO embedded in silicates was estimated to be 10–20 nm by transmission electron microscope (TEM). Thermogravimetric and differential thermal analyses (TG–DTA) suggest that the ZnO/silicate composites are different from the ZnO and layered sodium silicate. All these results confirmed that the amorphous ZnO/silicate composites formed and the photoluminescent property of ZnO embedded in the silicate was obviously improved in comparison with the uncovered ZnO.     

硅基AAO模板内电化学沉积ZnO纳米线及其光电性能研究

本文利用二次阳极氧化法在p型低阻〈100〉晶向的硅衬底上制备了AAO/Si,以硅基AAO为辅助模板,采用电化学沉积的方法以Zn(NO3).6H2O和HMT(C6H12N4)为原料,在80℃的水浴槽中制备了ZnO纳米线结构。采用SEM,XRD和拉曼光谱等手段对ZnO/AAO/Si复合结构进行表征。SEM图表明ZnO纳米线已成功组装到AAO/Si模板里,直径约45 nm,长度约为600 nm。XRD和拉曼光谱表明ZnO具有六角纤锌矿多晶结构。光致发光(PL)谱图表明ZnO/AAO/Si复合结构在565 nm附近有较宽黄绿发射峰,在395 nm附近有微弱的紫外发射峰。场发射测试结果表明,ZnO纳米线的场增强因子的β值为2490,场增强因子很高,具有广泛的应用前景。     

Co掺杂对ZnO晶体中光生电子瞬态过程的影响

采用气相反应制备了ZnO和ZnO∶Co微晶,并通过热释光研究了材料中的电子陷阱能级(施主能级),采用微波介电谱研究了材料的光生电子瞬态过程.发现纯ZnO热释光谱有两个峰,分别为-183 ℃和-127 ℃,说明存在两个电子陷阱能级;而ZnO∶Co中热释光信号很弱,只有纯ZnO的十分之一.微波介电谱研究表明,由于电子陷阱对导带电子的驰豫作用,纯ZnO材料导带光电子的衰减为一级指数过程,寿命为802 ns.ZnO∶Co微晶体的最大微波介电谱强度低于纯ZnO晶体的五分之一,电子陷阱密度较小,其光生电子快速衰减,过程仅为10～20 ns.结果说明Co掺杂具有明显的抑制电子陷阱能级生成的作用.     

Optical properties of ZnO nanotubes

Tubular ZnO nanostructures have been obtained via a hydrothermal method at low temperature (90 °C) without any catalysts or templates. The XRD measurement reveals that the tubes are single crystals with hexagonal wurtzite structure. SEM shows that the diameters of ZnO nanotubes ranged from 400 to 550 nm. The Raman and PL spectra indicate that oxygen vacancies or Zn interstitials are responsible for the green emission in the ZnO nanotubes. A possible growth mechanism on the formation of crystalline ZnO nanotubes has been presented. (© 2010 WILEY‐VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim)     

采用MOCVD方法在GaAs衬底上生长ZnO(002)和ZnO(100)薄膜

采用金属有机化学汽相沉积生长法（MOCVD）,在不同的衬底表面处理条件和生长温度下,在GaAs衬底上生长出了ZnO薄膜。随着化学腐蚀条件的不同,可生长出优先定位不同的ZnO（100）和ZnO（002）薄膜。该薄膜的晶体结构特性是由X光衍射谱仪（XRD）所获得的,而其光学特性是由光荧光谱仪（PL）来测的。与ZnO（002）相比,ZnO（100）薄膜具有更优越的晶体结构特性,并且在同样的生长温度下都具有相似的光学特性。对于腐蚀条件不同的GaAs衬底所进行的XPS分析结果表明,ZnO薄膜优先定位变化的主要原因在于腐蚀过程中形成的富As层。     

聚乙烯醇对ZnO纳米棒结构和光学性能的影响

以六水硝酸锌为锌源,聚乙烯醇(PVA)为分散剂,制备了纳米氧化锌(ZnO).利用X射线衍射(XRD)和电子扫描电镜(SEM)对氧化锌的晶体结构、形貌和尺寸进行了表征.利用吸收光谱对氧化锌的吸收率进行了测量.结果表明,所制备的氧化锌属于六方纤锌矿单晶结构,呈棒状结构.通过改变PVA含量,氧化锌纳米棒的长度可以从400nm到2μm可调.吸收光谱表明,随着PVA含量增加,吸收光谱发生红移.讨论了PVA作用下氧化锌纳米棒的形成机理.