氧化锌共掺杂薄膜的光电性能研究

为研究不同掺杂氧化锌靶材制备薄膜的光电性能,采用了AZO和AGZO靶材制备薄膜样品,研究不同靶基距下制备AZO薄膜的均匀性,同时研究了不同溅射工艺参数下的AZO、AGZO薄膜的光电性能,此外,通过对比分析AZO、AGZO薄膜之间的性能差异,探究靶材组分改进对薄膜性能的影响和机理。实验结果表明,靶基距为9 cm沉积薄膜的厚度均匀性较好;在纯氩条件制备的AZO和AGZO薄膜的方阻最低,此外,AZO和AGZO薄膜在300nm~1300 nm的较宽区域均展现了良好的光学透射性能,在200℃/0%O2的参数条件下,AZO和AGZO薄膜的电阻率在10^(-3)Ω·cm量级,载流子浓度在10^(20)cm^(-3)量级,其中Ⅲ族元素的掺杂量增大的AGZO(2.6wt%Al_(2)O_(3)+Ga_(2)O_(3))在最佳工艺参数条件制备的薄膜的光电性能更为优越。

铝掺杂氧化锌陶瓷的冷烧结制备及性能研究

采用两步冷烧结工艺(TS-CSP)在300℃超低温度下制备了高密度的铝掺杂氧化锌(AZO)陶瓷。采用XRD、密度测试仪、SEM、四探针测试系统等对AZO陶瓷的物相、相对密度、微观结构和电学性能进行了测试及表征。结果表明,Al掺杂量对AZO陶瓷的结构与性能有重要影响。当Al_(2)O_(3)掺杂量为2.0 wt.%时,可制备出无杂相、结构致密、电学性能良好的AZO陶瓷,经退火处理后其相对密度高达99.46%,电阻率低至3.43×10^(-3)Ω·cm。该方法制备的AZO陶瓷具有重要的应用前景。

制备条件对铝掺杂氧化锌(AZO)薄膜结构和电学性质的影响

本文利用溶胶-凝胶法在玻璃基底上制备得到了AZO透明导电薄膜,就两种不同的热处理-退火方式对薄膜的结构与性质的影响做了比较,研究了掺杂浓度、退火温度对薄膜结构及性质的影响规律.结果表明,高温、分层退火、铝掺杂均有利于生成结晶度高、具有C轴优先取向的AZO薄膜;高温和分层退火有利于晶粒长大,相反铝掺杂却有碍晶粒长大;薄膜的电学性质随退火温度和铝掺杂量的变化呈现规律的变化.通过分析AZO薄膜内的晶体生长过程,本文认为主要是制备条件和AZO晶体的晶面习性导致了薄膜的结晶度、晶体生长取向性和晶粒尺寸等方面的差异.

铝掺杂氧化锌薄膜的电学及光学性能

利用脉冲激光沉积法,在氧气氛下(氧分压为11 Pa)以石英玻璃为基体沉积了铝掺杂氧化锌薄膜。靶材选用锌铝合金靶,沉积过程中基体温度保持在150℃。研究了ZnO薄膜中铝的质量分数与薄膜电学性能和发光性能的关系。结果表明,掺杂铝的质量分数为1.37%时所获得的ZnO薄膜具有最小的电阻率和较强的紫外发光特性。

铝掺杂及温度对氧化锌薄膜发光特性的影响

使用水热法在石英衬底上制备了掺铝氧化锌(AZO)薄膜,采用X射线衍射仪、扫描电子显微镜和低温光致发光谱技术对薄膜的微结构和发光性能进行了表征。结果表明,薄膜由氧化锌纳米锥构成,纳米锥直径大部分都在100 nm以下,且具有明显的沿c轴择优生长的特征。此种方法制备的AZO薄膜在室温下存在两个较宽的发光峰,即紫外-紫光发光峰和绿光-红光发光峰。铝掺杂强烈地影响两个发光峰的相对强度。随着掺杂量的增大,(1)紫外-紫光发光峰的相对强度和绝对强度都迅速增大,并在铝掺杂量达到10%时达到最大值,(2)绿光-红光发光峰中,各子发光峰的相对强度也发生一定变化,主要表现为长波子发光峰的发光强度的相对增大。铝掺杂还导致薄膜的发光谱中出现一个极少见的位于355 nm处的发光峰,该发光峰随铝掺杂量的增大而增强。薄膜的低温光致发光谱表明,随着薄膜温度由10 K升高到267 K,薄膜的紫外-紫光发光峰变化不明显,但绿光-红光发光峰的强度则随着温度的增加而快速单调减小,呈现荧光热猝灭现象。由发光中心的多声子发射造成的非辐射激子复合应该是造成这种热猝灭的主要原因。

铝锆共掺杂氧化锌透明导电薄膜的低温制备及特性研究

利用直流磁控溅射法在室温玻璃衬底上制备出了可见光透过率高、电阻率低的铝锆共掺杂氧化锌(ZAZO)透明导电薄膜。讨论了溅射功率对ZAZO薄膜结构、形貌和光电性能的影响。实验结果表明,溅射功率对ZAZO薄膜的结构、形貌和电学性能有很大影响,而对其光学性能影响不大。扫描电子显微镜和X射线衍射仪研究结果表明,ZAZO薄膜为六方纤锌矿结构的多晶薄膜,具有垂直于衬底方向的c轴择优取向。当溅射功率为120 W时,薄膜的电阻率达到最小值5.28×10-4Ω.cm,其可见光区平均透过率超过94%。

铝掺杂氧化锌晶须/环氧树脂抗静电性能研究

采用新的铝掺杂方法，降低了氧化锌晶须的本体电阻率；研究了铝掺杂对氧化锌晶须电阻率的影响。含20％掺量的氧化铝使氧化锌晶须的表面电阻率从10^7-10^8Ω降低到1．6×10^6Ω，体积电阻率从10^8-10^9Ω·cm降低到7．1×10^5Ω·cm；研究了铝掺杂氧化锌晶须对环氧树脂抗静电性能的影响，铝掺杂氧化锌晶须的添加量为8％，使涂层的表面电阻降低到7．2×10^10Ω。

溅射电压和铝掺杂对透明导电氧化锌薄膜性能的影响

研究了用微波ECR等离子体反应溅射制备透明导电氧化锌薄膜工艺中靶压及铝的掺入对薄膜电阻率和透光率的影响 ,制得电阻率为 1 0 -5Ω·m数量级 ,可见光平均透光率大于 80 %的透明导电ZnO∶Al (AZO)膜。

Al_2O_3掺量及氧气分压对直流磁控溅射法制备铝掺杂氧化锌薄膜性能的影响

制备了掺杂质量数为1%,2%,3%和4%Al2O3的ZnO靶材。用直流磁控溅射法在玻璃衬底上制备了ZnO∶Al(ZAO)透明导电薄膜试样。用X射线衍射和扫描电镜分析了薄膜的物相及表面形貌。用四探针法测试了薄膜的电性能。用紫外可见光谱仪测试了试样的可见光透过率。结果表明:溅射气氛中氧气的存在降低薄膜的电导率,对薄膜试样的可见光透过率影响不大;用含3%Al2O3的ZnO靶材制备的薄膜的电导率最高。讨论了氧气分压和Al2O3的掺杂量对ZAO薄膜的结构和性能的影响。

工艺参数对RF磁控溅射沉积铝掺杂氧化锌薄膜特性的影响

ZnO :Al(ZAO)是一种N型半导体薄膜材料 ,具有优良的光电特性 ,如低的电阻率和高的可见光透过率。本文利用射频磁控溅射技术在无机玻璃衬底上制备了ZAO透明导电薄膜 ,研究了工艺参数对其结构和光电特性的影响。结果表明原位制备的薄膜经热处理后具有c轴择优取向的六角纤锌矿结构 ,晶粒垂直于衬底方向柱状生长。薄膜的最小电阻率和可见光透过率分别为 8 7× 10 - 4 Ωcm和 85

铝掺杂氧化锌薄膜在玻璃衬底上的RF反应共溅射低温织构生长

以金属锌 ( Zn)和铝 ( Al)为靶材采用射频 ( RF)反应共溅射技术在低温 ( 2 0 0℃ )玻璃衬底上沉积了铝掺杂氧化锌 ( Zn O∶ Al)薄膜 .运用扫描电子显微镜 ( SEM)、能量色散 X射线谱 ( EDX)、表面轮廓仪 (α- Step)、X射线衍射( XRD)和双光束紫外 -可见光谱仪 ( U V- VIS)等分别对沉积样品的表面和断面的形貌结构、组成成分和光学特性进行了分析表征 .研究了反应气体氧与氩流量比 ( O2 / Ar)和 RF溅射功率对沉积样品的生长速率、结构特征和光电学性质的影响 .结果表明 ,薄膜的成长速率强烈依赖于 RF溅射功率 ,而薄膜的结构形貌和成分的化学配比则主要由反应气体流量比 O2 / Ar决定 .通过对沉积参数的优化但未经退火处理 ,得到了六角纤锌矿结构单一 ( 0 0 0 2 )结晶方向的 Zn O∶ Al薄膜 ,其可见光透过率达 85 % ,电阻率在 10 - 1 ～ 10 3Ω· cm之间 .实验发展的低温 RF共溅射技术不仅具有造价低廉、工艺简单可靠和材料来源广泛等特点 ,而且还能有效防止器件底层材料间的互扩散 ,沉积薄膜的性能基本符合光电器件涂层特别是薄膜太阳电池窗口层应用的要求 。

铝掺杂氧化锌薄膜电学特性的研究

利用脉冲激光沉积法,在氧气氛下(氧分压为20 Pa)以硅为基体制备了ZnO∶Al透明导电膜.靶材选用(ZnO)1-x(Al2O3)x陶瓷靶,沉积过程中基体温度保持在600℃.通过对膜进行霍尔效应测量及SEM、XRD测试分析,研究了靶材中的化学配比(掺杂比)对膜的电学特性的影响.结果表明:掺杂比影响着膜的电学性能和膜的结晶状况.掺杂铝的质量分数为1.37%时所获得的ZnO薄膜具有最小的电阻率.

铝离子掺杂氧化锌薄膜的溶胶-凝胶法制备及性能

运用室温溶胶-凝胶技术和热处理工艺,在载玻片上制备了铝离子掺杂的ZnO薄膜。采用X射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)对薄膜的成分、结构和形貌进行了表征;采用紫外-可见光分光光度计对薄膜的透光性能进行了研究。结果表明,所制备的氧化锌薄膜为六方纤锌矿结构,沿c轴方向择优生长;铝离子的掺杂没有改变氧化锌的基本结构,所掺杂的铝离子为取代锌离子的替位掺杂;热处理后,氧化锌颗粒为六角形针(柱)状形貌;随着热处理温度的升高,薄膜的透光率增大;经600℃热处理后随着铝离子掺杂浓度的增加,薄膜的透光率先增大后减小,当铝离子掺杂浓度为2%时透光率最大;当铝离子掺杂浓度较大时,晶格畸变的影响使薄膜的透光率减小。当溶胶浓度为0.6mol/L、铝离子掺杂浓度为2%和热处理温度为600℃时,所制备薄膜的质量和性能最好。

铝掺杂氧化锌的合成及表征

本文以固相法合成了铝掺杂氧化锌,紫外吸收光谱分析发现铝掺杂后氧化锌的光吸收边发生了明显的红移,说明铝离子确实进入了氧化锌晶格,XRD分析发现铝在氧化锌中的固熔度小于2.4%mol,对粉体的电阻率测试表明,掺杂浓度对样品的电阻率影响很大,当铝掺杂浓度在2.4%mol附近时样品的电阻率最低。

铝掺杂超细氧化锌粉体的制备与性能研究

本文以Zn(NO3)2.6H2O和Al(NO3)3.9H2O为原料采用均匀沉淀法制备了Al掺杂ZnO(ZAO)超细粉体,用XRD、SEM、纳米粒度分析仪及四探针电阻仪等对ZAO超细粉体进行了测试表征。研究了反应温度、煅烧温度、反应物浓度、Al掺杂量及分散剂添加量对ZAO超细粉体形貌、尺寸及电阻率的影响。研究结果表明:制备的ZAO粉体为纤锌矿结构;煅烧温度为550℃时,ZAO晶相形成很好;随着Al掺杂量的增加,ZAO粉体电阻率降低,晶格常数减小,但当Al掺杂量大于2.0 mol%时,生成尖晶石相,其电阻率反而上升。

氧化锌掺杂铝纳米片的制备及其气敏性能研究

采用水热法,以油酸为形貌控制剂,硝酸铝为铝源,制备了氧化锌掺杂铝纳米片,对其进行了XRD、SEM和EDS表征。考察了制备物对甲醇、乙醇、丙酮、异丙醇、正丁醇、DMF等六种气体的气敏性能,并对其气敏机理进行了简要分析。结果表明,掺杂3%Al的ZnO样品晶粒尺寸变小,为带微孔的层状纳米片,EDS能谱表明样品含有Zn、O和Al元素。样品对正丁醇、丙酮的灵敏度较高,100ppm时分别为164和70,对丙酮的响应和恢复时间分别为7s和29s。

铝钼共掺杂氧化锌粉末的制备及光电性能研究

采用水热法制备了不同含量的铝(Al)单元掺杂及铝(Al)、钼(Mo)共掺杂氧化锌(AZO、AZMO)纳米粉体,利用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、高分辨透射电镜(HRTEM)、荧光分光光度计(PL)、紫外分光光度计(UV-vis)、TG-DTA差热分析、激光粒度分析仪、四探针电阻测试仪等测试手段,探究了Al单元掺杂和Al、Mo共掺对AZO、AZMO粉体结构、形貌及光电性能的影响。结果表明:所制备的AZO和AZMO纳米粉体为结晶度良好的六方纤锌矿结构。Al、Mo掺杂浓度影响纳米氧化锌粉体形貌、晶体结构及光电性能。随着Al、Mo掺杂浓度的增加,粉体的结晶质量降低,晶粒尺寸先减小后增大,光电性能先变好后变差。适度的Al、Mo共掺杂可使氧化锌禁带宽度和电阻率达到最优匹配,改善氧化锌的近紫外发光和蓝色发光特性。在掺杂浓度为m(Al)∶m(Mo)=1∶3时,纳米粉体的综合光电性能最佳,禁带宽度为3.392 eV,电阻率为20.3Ω·m,紫外发光峰强度最大,且出现了蓝移。

铕铝共掺杂纳米氧化锌光催化降解偏二甲肼污水研究

以乙酸锌[Zn(CH3COO)2.2H2O]、氢氧化锂(LiOH.H2O)、氯化铕(EuCl3)和氯化铝(AlCl3.6H2O)为原料,采用溶胶-凝胶法制备了铕铝共掺纳米ZnO,并用X射线衍射光谱、傅立叶红外光谱、紫外-可见吸收光谱、电子能谱、透射电子显微镜对其进行了表征。用紫外灯作为光源,一定浓度的偏二甲肼溶液为光催化反应模型降解物,研究了铕铝共掺ZnO的光催化性能并与纯ZnO和单掺铕ZnO进行比较,考察了铕铝掺杂比例对降解率的影响。结果表明,铕铝共掺ZnO比单掺铕ZnO具有更高的光催化活性且都比纯ZnO为高。铕铝摩尔比为0.4时,铕铝共掺纳米ZnO的光催化性能最好,在紫外光下10 mg铕铝共掺纳米ZnO对浓度为20mg/L的偏二甲肼溶液100 ml降解75 min的降解率达到94.28%。

射频磁控溅射沉积铝掺杂氧化锌薄膜的研究

采用射频磁控溅射法沉积铝掺杂氧化锌(Zn O∶Al,简称AZO)薄膜,研究了本底压强、溅射功率以及沉积时间对AZO薄膜光电性质的影响,优化了该层薄膜的沉积工艺。研究结果表明,在尽可能低的本底压强下,采用适中的溅射功率(500 W),制备出厚度约为500 nm的AZO薄膜,其电阻率达到5×10-4Ω·cm,可见光范围内的平均透过率达到82.7%。

原子层沉积制备铝掺杂氧化锌纳米薄膜及其光催化特性

采用原子层沉积技术和多孔聚氨酯牺牲模板制备了氧化锌(ZnO)和铝掺杂氧化锌(AZO)纳米薄膜并研究了其光催化性能。首先利用原子层沉积技术,将ZnO和AZO沉积到多孔聚氨酯模板上,然后在500℃高温煅烧处理去掉牺牲模板,得到复制了多孔模板的氧化物纳米薄膜三维多孔结构。将该三维多孔结构压碎,得到片状纳米薄膜。实验结果表明,随着铝掺杂含量的提高,材料的带隙和光催化性能也相应提升。