溶胶-凝胶旋涂法制备In掺杂ZnO薄膜结构和光学性能的研究

采用溶胶-凝胶(sol-gel)旋涂法在常规玻璃衬底 上生长了In掺杂浓度分别为1at%、2at%、3at%、4at%、5at%的ZnO薄膜。借助X射线衍射仪(X RD)、扫描电子显微镜(SEM)、紫外- 可见分光光度计(UV-Vis)对样品的晶粒生长、结构以及光学性能进行表征。结果如下:所 制 备的薄膜均沿(002)方向择优生长,且随着In³⁺掺杂浓度增加 ,衍射峰的峰型及半高宽均呈 先降低后升高的趋势;In³⁺掺入后,ZnO薄膜晶粒由原来的六边形状发展成类似蠕虫 状,同 时粒径变小且大小不一;与本征样品相比,掺杂后的ZnO光透过率提高了10%,且吸收边向短 波长方向偏移,同时随着In³⁺的掺入,薄膜的光学带隙值从3.49 eV增加到3.80 eV。当In³⁺掺 杂浓度为4at%时,薄膜(002)峰的峰形最为尖锐、峰值最大,晶粒较为均匀、 晶格间距更小,光透过率最高,光学带隙值相对较大为3.77 eV。     

Ag/Zn共掺杂TiO2薄膜的制备及其光学性能

采用溶胶-凝胶旋涂法制备本征TiO2、Ag单掺Ag-TiO2及Ag/Zn共掺Ag/Zn-TiO2的薄膜样品.测试结果表明:所有TiO2薄膜样品的主要晶面是(101)且没有其他杂质晶面.Ag的掺杂使得样品的晶粒尺寸减小,样品的吸收边出现红移,带隙能减小,最小值为3.476 eV.与本征TiO2和Ag-TiO2相比,随着Z...     

溶胶-凝胶旋涂法制备In-N共掺ZnO薄膜及其光学性能研究

ZnO是目前使用广泛的半导体材料,但本征ZnO存着在一定的缺陷,现通过溶胶-凝胶旋涂法分别以乙酸锌(Zn(CH3 COO)2?2H2 O)为锌源、硝酸铟(In(NO3)3?H2 O)为铟源、氯化铵(NH4 Cl)为氮源制备了In-N共掺的ZnO薄膜,由此来改善其相关性能.所制备样品的晶格结构、表面形貌、光学透过率及光学...     

Al/N共掺杂TiO2薄膜的制备及光学性能

采用溶胶-凝胶旋涂法(Sol-Gel Spin-Coating Method)制备了Al掺杂量为3.00at%,N掺杂量分别为6.00at%,7.00at%,8.00at%和9.00at%的Al/N共掺杂TiO₂薄膜样品。对样品测试的结果表明,共掺杂样品依旧保留了TiO₂的基本结构,并且Al/N共掺杂样品的晶粒尺寸有不同程度的减小,使样品表面得以修饰,变得更加均匀、平整。共掺杂样品吸收边都出现了不同程度的红移,在紫外光区以及可见光区的吸光性都有所增强。N掺杂量为7.00at%时,(101)衍射峰值最大,峰型最尖锐,所得到的TiO₂薄膜的光学性能最好。共掺杂后的样品与本征TiO₂相比带隙值都有所减小,且最小值为2.873eV。以上结果表明Al/N共掺杂TiO₂薄膜使其光学性能得到了改善。     

Cu掺杂量对Zn-Cu共掺TiO2薄膜光学带隙的影响

采用溶胶-凝胶旋涂法,分别以钛酸四丁酯(Ti(O C₄H₉)₄)为钛源、硝酸锌(Zn(NO₃)₂·6H₂O)为锌源、硝酸铜(Cu(NO₃)₂·3H₂O)为铜源制备了不同掺杂量的Zn、Cu共掺TiO₂薄膜。分别采用X射线衍射仪(XRD )、薄膜测厚仪、紫外-可见分光光度计(UV-Vis)对所制备的样品进行表征。结果表明 :与本征TiO₂和2.0 at%Zn²⁺-TiO₂相比,Cu²⁺的掺 杂减小了样品的晶面间距及晶粒尺寸、增加了样品的半高宽及比表面积,进而提高了薄膜的 光催化活性能。随着Cu²⁺掺杂量的增加,样品沿(101)晶面择优取向先增强后减弱 ,薄膜的吸光度呈现先升高后降低的趋势,TiO₂的 带隙值由3.424 eV减小到3.325 eV。与本征TiO₂和2.0 at%Zn²⁺-TiO₂相比 ,2.0at%Zn²⁺－1.0 at%Cu²⁺-Ti O₂的样品结晶度最好,(101)晶面择优取向最佳,薄膜表面的缺陷较少、较为均匀平整 且吸光度更好,光学带隙值最小为3.325 eV。     

Sn掺杂量对Sn-Al共掺ZnO薄膜光学性能的影响

利用溶胶-凝胶(sol-gel)法在玻璃和硅衬底上制备了不同Sn掺杂量的Sn-Al共掺的ZnO薄膜。采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、紫外可见分光光度计(UV-Vis)、光致发光谱(PL)等测试手段,对薄膜的结构、形貌和光学性能进行了表征。结果表明:所制备的样品晶粒均沿(002)方向择优生长,且随着Sn元素掺杂量的增加,择优取向性先增强后减弱,同时薄膜的半高宽先减小后增大,半高宽最小时,薄膜的结晶质量最好。与只掺Al元素的ZnO薄膜相比,共掺后的薄膜近紫外发光峰的强度明显降低,出现了轻微的蓝移,且在600 nm处的缺陷发光强度明显增强;随着Sn掺杂量的增加薄膜的透过率先增加后减小。与AZO薄膜相比,当Sn的掺杂量为0.020时,薄膜的结晶质量更好,缺陷发光更强,光透过率更高。     

利用旋转烟室演示光的各种现象

在中学实验探究阶段,光的各种实验现象的演示实验是十分重要的,但由于传统教具的不足,实验利用自制的旋转烟室,该装置可以在立体空间中完成对光的反射、折射定律的探究及光的全反射、可逆现象、镜面倾斜的反射和漫反射现象的演示.     

B掺ZnO薄膜的制备及其光学性能研究

利用溶胶-凝胶法(sol-gel)在玻璃和硅衬底上生长了B掺杂量分别为0 at％、0.5at％、1.0 at％、2.0 at％、3.0 at％、4.0 at％的ZnO薄膜.采用X射线衍射仪(X-ray diffraction,XRD)、扫描电子显微镜(scanning electron microscope,SEM)、紫外-可见(ultraviolet-visible,UV-Vis)分光光度计等测试手段对薄膜的结构、形貌和光学性能进行了表征.结果 表明:所制备的样品在2θ=34.4°左右出现了ZnO晶体的(002)衍射峰,说明制得的样品具有六方纤锌矿结构.并且(002)衍射峰的半高宽先变小后变大,这说明衍射峰的强度是先加强后减弱,证明其晶粒尺寸是先增大后减小.当B掺杂量为3.0 at％时,样品沿(002)方向择优取向生长最为明显,薄膜上的晶粒生长均匀、致密.B掺氧化锌(BZO)薄膜在可见光区的透过率随B3+的掺杂量的增加先增加后减小,并出现轻微蓝移的现象.当掺入B3+的量为3.0 at％时,薄膜结晶质量最好,表面最为均匀、致密,透过率达到90％.     

Ag掺杂对TiO2薄膜光学性能的影响

氧化钛(TiO₂)作为一种重要的半导体材料可应用于多个领域。实验通过溶胶-凝胶旋 涂 法,分别用钛酸丁酯(Ti(OC₄H₉)₄)提供钛源、硝酸银(AgNO₃)提供银源,制备了TiO ₂的本征 和Ag单掺的薄膜样品。样品的结构、表面形貌及光学性能分别采用X射线衍射仪(X-ray diffractometer,XRD)、扫描电子显微镜(scanning electron microscope,SEM)、紫外- 可见分光光 度计(ultraviolet-visible spectrophotometer,UV-Vis)进行分析、表征。结果表明: 所制备的样 品均为锐钛矿相且沿(101)晶面取向择优生长。与本征TiO₂相比,Ag⁺的掺杂并没有改变 衍 射峰的峰位或出现杂峰,样品的晶粒尺寸相对减小、晶面间距及半高宽均有所增大;样品的 表面得到修饰,缺陷减少,变得更为致密、均匀、晶粒之间的排列更加有序;样品的吸收边 出现红移的现象,带隙能减小。当Ag⁺掺杂量为1.5 at%时,样品的性能相对较好,表现为 (101) 衍射峰最为尖锐,晶粒尺寸最小,薄膜间的孔隙最少,禁带宽度最小为3.476 eV。     

ZnO·TiO2双层复合薄膜的制备及其光学性能的研究

采用溶胶-凝胶法(Sol-Gel),分别以乙酸锌(Zn(CH₃COO)₂H₂O)、钛酸酊酯(Ti(OC₄H₉)₄)为锌源和钛源,在玻璃衬底以及硅衬底上制备了不同浓度的、均匀的、结晶质量良好的单层ZnO、TiO₂薄膜及双层的ZnO·TiO₂复合薄膜。结果表明,所制备的单层本征ZnO、TiO₂薄膜分别沿(002)、(101)晶面生长,且当本征ZnO、TiO₂的浓度分别为0.45 mol/L、0.65 mol/L时,择优取向生长最明显。ZnO·TiO₂复合薄膜的(101)、(004)特征峰明显,且0.45 mol/L/0.55 mol/L的双层ZnO·TiO₂复合薄膜结晶质量最好;薄膜表面最为平整,粒子分布均匀,粘连现象最少;对紫外光的吸收最强,禁带宽度为3.39 eV。