掺杂透明导电半导体薄膜的光电性能研究

掺杂氧化锌透明导电膜(AZO)是一种重要的光电子信息材料，其制备方法有真空蒸镀法、磁控溅射法，化学气相沉积和脉冲激光沉积法等。该文采用溶胶 凝胶（sol gel)工艺在普通玻璃基片上成功地制备出Al3+掺杂型ZnO透明导电薄膜。将这种薄膜在空气和真空中以不同的温度进行了退火处理，并对薄膜进行了XRD分析和光电性能研究。结果表明，所制备的薄膜为钎锌矿型结构，在c轴方向择优生长，真空退火有利于薄膜结晶状况的改善，并使薄膜的载流子浓度大幅度地增加而电阻率下降，并且真空退火对薄膜的透射率影响不大。     

H_2气氛退火处理对Nb掺杂TiO_2薄膜光电性能的影响

采用电子束沉积方法,以钛酸锶(SrTiO3)为衬底制备铌(Nb)掺杂TiO2薄膜并研究后续H2气氛退火处理对其薄膜样品光电性能的影响.结果发现H2气氛热退火处理能有效改善Nb掺杂TiO2薄膜的导电率,最佳电阻率达到5.46×10-3Ω·cm,在可见光范围内的透光率为60%—80%.导电性能的改善与H2气氛退火处理后多晶薄膜的晶粒尺寸变大和大量的氧空位形成及H原子掺杂有关.     

退火温度对硼掺杂纳米金刚石薄膜微结构和p型导电性能的影响

采用热丝化学气相沉积法制备硼掺杂纳米金刚石 (BDND) 薄膜, 并对薄膜进行真空退火处理, 系统研究退火温度对BDND薄膜微结构和电学性能的影响. Hall效应测试结果表明掺B浓度为5000 ppm (NHB) 的样品的电阻率较掺B浓度为500 ppm (NLB) 的样品的低, 载流子浓度高, Hall迁移率下降. 1000 ℃退火后, NLB和NHB 样品的迁移率分别为53.3和39.3 cm²·V^-1·s^-1, 薄膜的迁移率较未退火样品提高, 电阻率降低. 高分辨透射电镜、紫外和可见光拉曼光谱测试结果表明, NLB样品的金刚石相含量较NHB样品高, 高的硼掺杂浓度使薄膜中的金刚石晶粒产生较大的晶格畸变. 经1000 ℃退火后, NLB和NHB薄膜中纳米金刚石相含量较未退火时增大, 说明薄膜中部分非晶碳转变为金刚石相, 为晶界上B扩散到纳米金刚石晶粒中提供了机会, 使得纳米金刚石晶粒中B浓度提高, 增强纳米金刚石晶粒的导电能力, 提高薄膜电学性能. 1000 ℃退火能够恢复纳米金刚石晶粒的晶格完整性, 减小由掺杂引起的内应力, 从而提高薄膜的电学性能. 可见光Raman光谱测试结果表明, 1000℃退火后, Raman谱图中反式聚乙炔 (TPA) 的1140 cm^-1峰消失, 此时薄膜电学性能较好, 说明TPA减少有利于提高薄膜的电学性能. 退火后金刚石相含量的增大、金刚石晶粒的完整性提高及TPA含量的大量减少有利于提高薄膜的电学性能. 关键词： 硼掺杂纳米金刚石薄膜 退火 微结构 电学性能     

紫外波段高透过率铜铟掺杂SnO2薄膜的研究

采用反应蒸发的方法,在玻璃、Corning7059玻璃及石英玻璃衬底上制备了SnO₂:(Cu,In)透明导电薄膜,对薄膜的各种元素的含量做了分析, 给出了各种元素在膜中的分布情况;测量了薄膜的透过率,结果显示个别样品对紫外线有较高透过率,退火过程对透过率有影响.测量了电阻率与温度的关系,同时解释了样品的阻-温特性.对材料的光学带隙与吸收系数的关系做了讨论,给出了用透过率曲线确定光学带隙的简易方法.讨论了扩展态迁移率与迁移率边和费米能级之间的关系.结果显示,用铜、铟掺杂的氧化锡透明导电 关键词： 金属氧化物薄膜 电阻率 光电特性     

生长条件对脉冲激光沉积制备ZnO：Al薄膜光电性能的影响

本文研究了脉冲激光沉积(PLD)生长过程中, 铝掺量、氧压及衬底温度等实验参数对ZnO:Al(AZO)薄膜生长的影响, 并利用扫描电子显微镜、原子力显微镜、X射线衍射、霍尔效应、光透射光谱等实验手段对其透明导电性能进行了探讨. 变温霍尔效应和光透射测量表明, 当靶材中铝掺量大于0.5 wt%时, 所制备AZO薄膜中铝施主在80 K时已完全电离, 因Bernstein-Moss (BM) 效应其带隙变大, 均为重掺杂简并半导体. 进一步系统研究了氧压和衬底温度对AZO薄膜透明导电性能的影响, 实验发现当氧压为1 Pa, 衬底温度为200 ℃时, AZO 导电性能最好, 其霍尔迁移率为28.8 cm²/V·s, 薄膜电阻率最小可达2.7×10^-4 Ω·cm, 且在可见光范围内光透过率超过了85%. 氧压和温度的增加, 都会导致薄膜电阻率变大. 关键词： 脉冲激光沉积法 ZnO：Al薄膜 透光性 导电性     

H/Al共掺杂对ZnO基透明导电薄膜光电性质和晶体结构的影响

利用H在ZnO中作为浅施主杂质的特性,研究了H掺杂对ZnO：Al透明导电薄膜特性的影响。通过降低ZnO：Al中Al的含量并同时引入H掺杂,解决了透明导电薄膜中高导电性与高透过率之间的矛盾。H的掺杂可以显著降低ZnO基透明导电薄膜的电阻率,这是由于H一方面作为施主可以提供电子从而提高了自由载流子浓度;另一方面与ZnO晶界中的O^-结合降低了晶界势垒,提高了载流子迁移率。利用H掺杂,可以在Al掺杂量降低10倍的情况下,仍然能获得低电阻率（6.3×10^-4 Ω·cm）的透明导电薄膜,同时其近红外波段（1 200 nm）透光率从64%提高到90%。这种具有高导电性和高透光性的透明导电薄膜可以应用于各类薄膜太阳能电池中以提升器件效率。     

退火对Mn和N共掺杂的Zno0.88Mn0.12O:N薄膜特性的影响

以NH3为掺N源,采用电子柬反应蒸发技术生长了Mn和N共掺杂的Zno0.88Mn0.12O:N薄膜,生长温度为300℃,然后在02气氛中400℃退火0.5 h.X射线衍射测量表明,Zno0.88Mn0.12O(Mn掺杂)薄膜或Zno0.88Mn0.12O:N(Mn和N共掺杂)薄膜仍具有单一晶相纤锌矿结构,未检测到杂质相.与不掺N的Zno0.88Mn0.12O薄膜相比,Zno0.88Mn0.12O:N薄膜的(002)晶面衍射峰向小角度方向偏移且半高宽变宽.Hall效应测量结果显示,Zno0.88Mn0.12O:N薄膜由退火前的n型导电转变为退火后的P型导电.室温磁特性测量结果表明,虽然原生Zno0.88Mn0.12O:N薄膜呈铁磁性,但其饱和磁化强度M.折算到每个Mn2 仅为约0.20μB,且稳定性不理想,在大气中放置30 d后M.降低到原来的3%左右.退火处理不仅使Zno0.88Mn0.12O:N薄膜的室温M.增大到每个Mn2 约为0.70μB,且在大气中放置30 d后其M.几乎不变.分析了Zno0.88Mn0.12O:N薄膜的铁磁性起源及退火导致其铁磁性增强并稳定的机理.     

掺钨VO_2薄膜的电致相变特性

采用直流磁控溅射与后退火工艺相结合的方法,在掺氟SnO_2(FTO)导电玻璃基底上制备了高质量的掺钨VO_2薄膜,对薄膜的结构、表面形貌和光电特性进行测试,分析了钨掺杂对其相变性能的影响.结果表明,室温下掺钨VO_2薄膜的阈值电压为4.2 V,观察到阈值电压下约有两个数量级的电流突变.随着温度升高,相变的阈值电压降低,且电流突变幅度减小.当施加8 V电压时,分别在不同温度下测试了掺钨VO_2薄膜的透过率.温度为20和50℃时,掺钨VO_2薄膜相变前后的红外透过率差量分别为23%和27%.与未掺杂的VO_2薄膜相比,掺钨VO_2薄膜具有相变温度低、阈值电压低和电阻率小的特点,在高速光电器件中有广阔的应用前景.     

基片温度和退火对CdIn2O4薄膜光学性质和载流子浓度的影响

对射频反应性溅射Cd In合金靶制备的透明导电CdIn2 O4薄膜 ,研究了基片温度及沉积后在氩气流中退火对薄膜的透射、反射和吸收光谱 ,光学常数和载流子浓度的影响。结果表明 :提高基片温度减少了薄膜的载流子浓度 ,退火增加了薄膜的载流子浓度。随着基片温度提高 ,薄膜折射率n和消光系数κ的短波峰将逐渐蓝移 ,而退火使其出现红移。基片温度和退火对薄膜光学常数的影响与其对薄膜载流子浓度的影响是一致的。在制备CdIn2 O4这样一种对于沉积方法和沉积条件极为敏感的透明导电薄膜的沉积过程中 ,这一现象对于实时监控具有极为重要的意义。     

P型Cd1-xZnxTe薄膜的制备及性质研究

采用Cu对共蒸发法制备的Cd1-xZnxTe薄膜进行p型掺杂。用X射线荧光、X射线衍射、扫描电镜、紫外-可见分光光度计、热探针、四探针和台阶仪研究了不同Cu掺杂浓度下Cd1-xZnxTe薄膜退火前后的组分、结构、形貌、光学性质及电学性质的变化。结果表明掺Cu 10%的薄膜在退火后导电类型由P型转变为N型、电阻率增大了几个数量级;掺铜20%的样品退火后导电类型和电阻率未发生明显改变,退火后薄膜表面较为均匀完整;掺铜30%的薄膜透过率显著下降到10%以下,退火前后均为P型薄膜。     

ErP5O14非晶玻璃的红外量子剪裁

研究了Er_1.0P₅O₁₄铒非晶玻璃的红外量子剪裁现象. 从吸收谱和激发光谱的计算比较中肯定了Er_1.0P₅O₁₄非晶 玻璃的1537.0 nm红外荧光为多光子量子剪裁荧光. 从Er_1.0P₅O₁₄非晶玻璃的可见和红外荧光发射光谱中发现激发²H_11/2, ⁴G_11/2和⁴G_9/2能级所导致的⁴I_13/2→⁴I_15/2量子剪裁红外荧光很强;基于自发辐射速率、无辐射弛豫速率和能量传递速率等参数的计算,对其量子剪裁机理进行了分析.发现起源于基态的强下转换能量传递{²H_11/2→⁴I_9/2,⁴I_15/2→⁴I_13/2},{⁴G_11/2→⁴I_13/2, ⁴I_15/2→²H_11/2},{⁴G_9/2→⁴F_7/2,⁴I_15/2→⁴I_13/2}和{⁴G_9/2→⁴I_13/2, ⁴I_15/2→²H_11/2}是导致Er_1.0P₅O₁₄非晶玻璃具有强的三光子和四光子量子剪裁红外荧光的原因.研究结果对改善太阳能电池效率有一定意义.     

Phase formation and magnetic properties of Nd2Fe14B-type Nd16Co76B8−xCx alloys and their hydrides

An attempt is made to synthesize Nd₂Co₁₄C compound by mechanical alloying Nd₁₆Co₇₆B_8−xC_x (0x8) alloys and subsequent annealing. Phase formation and magnetic properties of Nd₂Fe₁₄B-type Nd₁₆Co₇₆B_8−xC_x alloys and their hydrides are investigated. The Nd₂Co₁₄(B,C) phase with Nd₂Fe₁₄B-type structure is formed for Nd₁₆Co₇₆B_8−xC_x (0x7) alloys, while NdCo₇C_δ phase with TbCu₇-type structure is observed in Nd₁₆Co₇₆C₈ alloy. The lattice parameter c of the Nd₂Co₁₄(B,C) phase decreases with increasing the carbon content. A limit volume of the unit cell to form the Nd₂Fe₁₄B-type structure is estimated to be 0.870 nm³. The spin-reorientation temperature T_SR increases with increasing the carbon content, due to an enhancement of magnetocrystalline anisotropy caused by carbon substitution for boron. After hydrogenation, the lattice expansion is observed for Nd₁₆Co₇₆B_8−xC_x (0x7) alloys. The spin-reorientation temperature of Nd₁₆Co₇₆B_8−xC_xH_y (0x7) is much lower than that of the host alloys. Some structural and magnetic properties of hypothetic Nd₂Co₁₄C and Nd₂Co₁₄CH_y compounds are estimated by extrapolation.     

Anomalous Isotopic Frequency Ratio of the Stretching (N+H) Vibrations in Ion Pairs

Abstract

Earlier, when investigating H-complexes of the RO-H…BR₁ type in solutions ^1–3 and crystalline state ⁴, the isotopic shift for frequencies of the stretching vibrations (OH) at substitution of H for D was shown to systematically decrease with increased strength of the H-bond. In strong H-complexes, the (OH) and (OD) bands in the i.r. spectra have a complex structure: depending on the strength of the H-complex in a wide range of frequencies (3000–1000 cm^?1), several submaxima caused by a Fermi-resonance interaction of the fundamental tone of (OH) with combinations and overtones in the bending vibrations of R-O-H were observed ^1–5. Hence, the frequencies and intensities of the (OH) and (OD) bands in strong H-complexes should be considered as corresponding to the gravity centre (°) and overall intensity (A°) of all the