工艺条件对CuAlO2透明导电薄膜光电性能的影响

采用溶胶-凝胶工艺制备CuAlO2透明导电薄膜,研究退火气氛、温度及溶胶浓度对薄膜结构和光电性能的影响。研究表明:薄膜在真空退火下存在金属Cu,导电性能良好;氩气下退火为3R晶型的CuAlO2,导电性能较好;空气下退火CuAlO2相分解为CuAl2O4和CuO,几乎不导电。700℃或更低温度退火不能使CuAlO2薄膜充分晶化,但超过800℃时,薄膜中会出现较多孔洞与裂纹。750℃下退火薄膜的导电性最佳,800℃退火薄膜具有最高的透光率和最大带隙值。溶胶浓度为0.35 mol/L时,薄膜电导性最好,超过0.35 mol/L后,薄膜的透光率随溶胶浓度的增大而显著降低。

微波辅助合成CuAlO2纳米晶及其光学性能的研究

以硝酸铜为铜源、硝酸铝为铝源,以草酸为沉淀剂,采用微波辅助合成p型半导体CuAlO_2纳米晶。通过X射线衍射仪(XRD)、傅里叶红外光谱(FT-IR)、紫外可见吸收光谱(UV-Vis)和激光粒度分析仪对其物相结构、化学性能、光学性质和粒径大小进行了表征分析,并对反应机理进行了讨论。研究了煅烧温度、原料配比等因素对产品结构的影响。结果表明:当Cu^(2+)和Al^(3+)摩尔比为1∶1,煅烧温度为1200℃时,样品为纯的CuAlO_2晶相,晶粒大小为41nm;样品含有与氢键缔合的OH基;其禁带宽度为4.53eV,与块体材料相比,发生了蓝移,其归因于晶粒减小而产生量子效应所致。

电子束蒸发制备CuAlO_2透明导电膜及光学性质

利用烧结的CuAlO2靶材运用电子束蒸发法沉积了p型CuAlO2薄膜样品。在空气中1000℃退火之后,薄膜样品出现了(006)定向结晶,且铜铝原子比满足化学计量。CuAlO2薄膜呈现了很好的透明性,500nm厚的薄膜样品在可见光范围透射率超过了80%。利用光谱分析,CuAlO2薄膜的光学禁带约为3.80eV,其平均折射率约为1.54,同其它方法制备的该薄膜的性能相近。薄膜样品室温电导率约为0.08S/cm。

Cu_xAlO_2(0.92≤x≤1.0)陶瓷电输运性能

使用高温固相烧结法制备不同化学剂量比的CuAlO2陶瓷，研究CuxAlO2（0．92≤x≤1．0）中Cu、Al摩尔比的相对变化对其结构和导电性能的影响。结果表明：CuxAl02（0．92≤x≤1．0）陶瓷片的结构和密度随着X值的增大，样品的结晶性逐渐变好，密度也逐渐增大，在X为0．98时，得到密度最大（5．02g／cm^3）且结晶良好的纯相CuAlO2：样品的光学带隙均约为3．44eV；随着X值的增加，室温电导率先增大然后减小，在X为0．98时得到最大电导率为8．03×10^-3S／cm；电导率随温度的升高而显著增大，且曲线在100—300K之间很好地符合Arrhenius关系，X为0．98时激活能最低，仅为0．085eV；在所研究的成分范围内，CuAlO2陶瓷的导电能力主要取决于陶瓷片的致密度。

络合溶胶-凝胶法制备CuAlO_2微晶及其光学性能研究

以柠檬酸为络合剂,采用络合溶胶-凝胶法合成CuAlO2微晶.通过TG-DTA、XRD、TEM等手段对凝胶的热分解机制、CuAlO2微晶的形成过程、微晶的物相结构、微观形貌、粒度大小等进行了研究.结果表明:以硝酸铜、异丙醇铝和乙二醇为反应原料,加入柠檬酸作为络合剂,可以与金属离子形成络合物,从而降低了合成CuAlO2微晶的温度,在1050℃煅烧即可得到颗粒细小、组分均匀、铜铁矿型CuAlO2微晶,晶体粒径为150nm左右.利用紫外-可见光谱分析,CuAlO2微晶的光学带隙约为3.75～4.05eV.

CuAlO_2纳米晶的水热-分解制备及表征

采用新制备的Cu2O和Al(OH)3为反应原料,利用水热-分解法制备了p型半导体CuAlO2纳米晶。采用X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、X射线光电子能谱(XPS)和紫外-可见(UV-Vis)吸收光谱对其结构、形貌、表面组分和性能进行了表征分析,对反应机理进行了讨论。结果表明在水热条件下首先是Al(OH)3转化为-γAlOOH,然后γ-AlOOH分解并与Cu2O反应生成CuAlO2纳米晶。确定了以Cu2O和Al(OH)3溶胶为反应原料,采用水热-分解法制备CuAlO2纳米晶的最佳反应条件。

Mg掺杂CuAlO_2电子结构的第一性原理研究

利用基于密度泛函理论的第一性原理方法,研究了CuAlO_2晶体电子结构以及替位Mg杂质的特性.结果表明,Mg替代Al原子时形成受主杂质能级,而替代Cu原子时形成施主杂质能级;同时也计算了它们的形成能,发现前者是吸热反应,而后者是放热反应.另外,比较Mg替代Al与Mg替代Cu掺杂前后计算结果,发现前者费米能级变化不是很明显;而后者掺杂后费米能级明显向导带底移动.研究表明掺杂可改变CuAlO_2的导电类型和电导强弱,此结果对实验具有很好的参考价值.

射频磁控溅射制备CuAlO_2薄膜及性能表征

利用Al(OH)3和Cu2O高温固相反应烧结制备的靶材,采用射频磁控溅射法,在玻璃基片上制备非晶CuAlO2薄膜.薄膜的表面均匀,颗粒大小约为50 nm,可见光范围内透射率为60%,平均折射率达2.0,直接带隙为3.86 eV.随着在紫外光源下曝光时间的增加,薄膜的接触角从96.3°减小到87.5°,薄膜仍呈现出良好的疏水性.

溶胶凝胶法制备CuAlO_2多晶及其性能研究

本文采用溶胶凝胶(Sol-gel)法在1200℃下制备出CuAlO2多晶。使用X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、扫描电镜(SEM)、光致发光(PL)以及红外(IR)光谱分别对其物相、化学状态、微观形貌和光学性能进行了表征。XRD测试结果表明所得粉体确为铜铁矿结构的CuAlO2多晶。XPS测得Cu的价态为+1价,从而表明样品中含有Cu空位缺陷。SEM显示晶粒尺寸约为1～3μm,与从XRD中计算的结果相吻合。通过PL测试,观测到紫外近带发射峰和Cu空位缺陷发射峰,并对CuAlO2显p型导电性的原因进行了阐释。IR光谱测试表明CuAlO2多晶对红外光具有较高的透过率。

CuAlO_2热电性能的研究进展

p型透明导电氧化物CuAlO2具有超晶格层状结构,显示出非常好的热电性能,在热电转换领域可望有广阔的应用前景。本文简要介绍了CuAlO2的结构和能带特点,从制备过程、微观结构、退火条件和掺杂方式等方面阐述各因素对CuAlO2热电性能的影响,并讨论了提高其热电性能的可能途径。

沉积激光能量对CuAlO_2薄膜光学性质的影响

采用脉冲激光沉积法制备了CuAlO2薄膜.在沉积激光能量100～180mJ范围内原位沉积的薄膜并在N2气氛下900℃异位退火1h处理后,所有薄膜均为高度c轴取向的单相CuAlO2薄膜,晶粒尺寸～49nm.随着沉积激光能量的增大,薄膜厚度增加,表面颗粒尺寸明显增大,在可见光区的平均透射率下降.室温光致发光谱发现,CuAlO2薄膜在350nm附近有一个自由激子复合发光峰,说明在CuAlO2宽带隙半导体中存在直接带间跃迁,这对于该材料在光电子领域如发光二极管的应用具有重要意义.

热处理气氛对溶胶凝胶法制备CuAlO_2薄膜的影响

采用溶胶凝胶法,通过控制热处理气氛在石英玻璃基片上制备了光电性能优良的CuAlO2薄膜,研究了氧气和氮气对CuAlO2薄膜制备的影响。结果表明,CuAlO2薄膜的制备先后经历了凝胶膜的热分解、无定形薄膜、固相反应、CuAlO2形核与长大4个过程。固相反应阶段前通氧气,能够促进中间产物CuO的生成,之后通氮气可以使中间产物CuO与CuAl2O4发生固相反应生成CuAlO2,最终制备的CuAlO2薄膜结晶状况良好、晶粒较大,表面均匀致密,没有孔洞,电阻率为250Ω.cm,薄膜在700 nm处的透过率为75.5%。

PLD制备CuAlO_2薄膜的结构与性能研究

通过固相反应烧结在高温下制备出高致密度的纯相CuAlO2陶瓷靶材。采用脉冲激光沉积技术在蓝宝石和石英衬底上制备了CuAlO2薄膜，为进一提高CuAlO2薄膜性能，对样品进行了退火处理。通过x射线衍射、扫描电镜、紫外．可见光分光光度计和霍尔效应检测仪对样品进行表征，研究了退火条件对薄膜结构、形貌、光学性能和电学性能的影响，并获得了最佳退火工艺参数：退火气氛为一个大气压下的氩气气氛，退火温度1000℃，退火时间30min。在最佳退火条件下，经过退火处理后的CuAl02薄膜在可见光下的光学透过率达70％-80％，带隙宽度3．5eV，电阻率16．67Ω·cm。

溶胶-凝胶法制备CuAlO_2多晶的结构性能研究

以Cu(CH3COO)2·H2O、Al(NO3)3·9H2O和乙二醇为反应原料,采用溶胶凝胶(Sol-gel)法在1200℃下制备出纯度较高的CuAlO2多晶.使用X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)分别对多晶的物相和形貌进行表征.XRD测试结果表明,所得粉体为铜铁矿结构CuAlO2.通过计算,得到平均晶粒尺寸约为2.5μm,证实产物为CuAlO2多晶.SEM观测到CuAlO2多晶的粒度较大,晶粒尺寸为1～3μm,与计算所得相吻合.以上结果充分表明Sol-gel法是制备CuAlO2多晶的有效方法.

p型宽带隙半导体CuAl_(1-x)Fe_xO_2的光电性能研究

采用固相反应合成了CuAl1-xFexO2单相多晶材料,系统报道了该系列样品的X射线衍射(XRD)、紫外吸收光谱以及电学性能的测量。结果表明,Fe3+取代CuAlO2中的Al3+,不改变材料的晶体结构,随着掺杂量的增加,材料的光学带隙宽度逐渐减小,导电性能明显提高。当x=0.10时,样品的室温电导率达到3.38×10-1S·cm-1;所有掺杂样品的电导率随温度变化曲线在近室温区,很好地符合Arrhenius关系,其热激活能为20～32meV;Hall系数均为正值,表明所有样品都为p型半导体。

Effect of Cu-Excess on the Electrical Properties of Cu_xAlO_2(1≤x≤1.06)

Cu-excess CuxAlO2 ceramics with delafossite phases were synthesized using sol-gel. In the composition range of 1≤x〈1. 04,there are no detectable non-delafossite phases. Weak diffraction peaks of CuO are observed when x ≥1.04. The room temperature conductivity of the CU1.04AlO2 sample is improved by nearly an order of magnitude over that of the CuAlO2 sample. The major defect mechanism responsible for the conductivity enhancement is proposed to be substitution defects of CuAl （Cu^2 ＋ ions substitute Al^3 ＋ ions）. The composition formula unit for Cu-excess Cux AlO2 may be expressed as Cu（All yCuy）O2.

掺杂对CuAlO_2晶体结构影响研究

采用溶胶-凝胶法制备CuAlO2热电材料,研究其合成的烧结温度,并研究了用Sr2+、Ba2+离子掺杂对其结构的影响。研究发现:制备CuAlO2的烧结温度为1000℃,在CuAlO2中分别掺杂Ba2+、Sr2+,分别在1000℃和1200℃煅烧2h,均没有得到单相的CuAlO2。

三类金属氧化物热电材料的研究进展

综述了NaxCo2O4系、ZnO系和CuAlO2系氧化物热电材料的晶体结构、制备方法和研究现状,发现这三类热电材料均具有较好的热电性能,具有进一步研究的价值。阐述了金属氧化物热电材料未来的研究方向。

CuAlO_2-ZnO的光催化分解水性能

用化学沉淀法合成了ZnO,用半湿法合成了CuAlO2,在此基础上用机械研磨混合及热处理的方法制备了复合光催化剂CuAlO2-ZnO及贵金属Ag、Ru负载CuAlO2-ZnO催化剂,考察了CuAlO2与ZnO的复合比例及二者研磨后的热处理温度、热处理时间对CuAlO2-ZnO光催化活性的影响,确立了复合催化剂适宜的制备条件.对ZnO、CuAlO2及适宜条件下制得的CuAlO2-ZnO进行了X射线衍射(XRD)、透射电镜(TEM)及紫外可见漫反射(UV-vis-DR)光谱分析.结果表明,复合体系形成过程中基本没有破坏ZnO和CuAlO2的晶体结构,但总体而言,二者的复合效果不是十分理想.活性测试表明,Ag、Ru负载复合催化剂使得CuAlO2-ZnO的光催化活性得到大幅改善.对其进行了X射线光电子能谱(XPS)分析,根据分析结果推测,Ag以单质形式负载于CuAlO2-ZnO表面,Ru以Ru/RuO形式负载于CuAlO2-ZnO表面.

CuAlO_2薄膜的Raman谱表征及介电行为研究

本文研究了铜铁矿结构CuAlO2薄膜的变温Raman谱和介电行为。研究结果表明:体系存在电声子耦合,声子非谐衰减是峰频移动、峰宽展宽的主要原因。介电弛豫频率随温度的上升向高频方向移动,并且弛豫过程的激活能和电输运过程的激活能基本相当,说明两者间存在紧密的关联。该结果对进一步研究铜铁矿型材料的晶体结构和应用性能具有指导意义。