一种新型ZnO基复合导电陶瓷的制备及性能表征

对传统ZnO基复合导电陶瓷的组成和制备工艺进行优化,系统表征了试样的显微结构和电学性能,成功制备出一种具有线性伏安特性、阻频特性稳定的新型导电陶瓷材料。实验结果表明:微波烧结可以显著降低试样的烧成温度、抑制元素过度扩散,促进MgAl_(2)O_(4)和ZnO形成稳定的“渗流导电”结构。此外,基体内部的晶界效应不显著,“阈值”范围内可以实现电阻率的连续可调。

ZnO基紫外光电探测器的研究进展

ZnO基紫外光探测器被认为是目前研究紫外探测器的重点之一。简要介绍了ZnO基紫外光探测器采用的基本结构:包括光电导型、肖特基势垒型以及p-n结型;比较了不同结构的ZnO紫外光探测器所具有的优缺点,对光电导型、肖特基势垒型以及p-n结型紫外光探测器近几年的发展分别进行了详细评述。

脉冲激光沉积法制备ZnO基薄膜研究进展

作为一种新型的Ⅱ-Ⅵ半导体材料, ZnO具有优良的光学和电学性能,在紫外光发射器件、自旋功能器件、气体探测器、表面声波器件等领域有着广阔的应用前景。首先介绍了ZnO材料和脉冲激光溅射法的一些相关内容,然后从材料制备角度着重阐述了目前利用脉冲激光沉积法(PLD)制备ZnO基薄膜的若干重要研究方向,例如p型掺杂、 p-n结的制备、 Mg掺杂、 Cd掺杂和磁性离子掺杂等。

过渡金属(Mn^(2+)、Ni^(2+)、Fe^(3+)、Cu^(2+))掺杂ZnO基稀磁半导体的制备及性质

利用溶液腐蚀法制备了Mn2+、Ni2+、Fe3+、Cu2+离子掺杂的ZnO基稀磁半导体。XRD表明掺杂后的ZnO仍然保持单一的纤锌矿结构,没有任何杂质相产生。由紫外-可见光反射谱可知掺杂后吸收边发生了红移。掺杂前ZnO的带隙为3.20eV,对样品分别掺入Mn、Ni、Fe和Cu后的带隙分别为3.19eV、3.15eV、3.08eV和3.17eV。掺杂后样品的室温PL谱除了紫外发射峰外,对于Mn掺杂的样品还在蓝光区域出现了2个分别位于424nm和443nm的发射峰,Fe掺杂的样品出现了一个位于468nm的微弱发射峰,Cu掺杂的样品出现了位于469nm及535nm的很宽的发射峰。室温磁滞回线显示掺杂后样品有明显的铁磁性,掺入Mn、Ni、Fe和Cu样品的剩余磁化强度(Ms)分别为0.3902×10-3emu/cm3、0.454emu/cm3、0.372emu/cm3和0.962×10-3emu/cm3,矫顽力分别为47Oe、115.92Oe、99.33Oe和23Oe。经分析室温铁磁性来源于缺陷调制的Mn2+-Mn2+长程铁磁交换相互作用。

X射线反射法分析ZnO基薄膜的厚度、密度和表面粗糙度

采用X射线反射法(XRR)测试了在SiO_2玻璃衬底上磁控溅射沉积的单层ZnO基薄膜的反射强度,得到了反射强度随掠入射角变化的曲线;讨论了薄膜厚度、密度和表面粗糙度与反射曲线的关系,最后通过拟合XRR曲线获得了所制备薄膜的厚度、密度和表面粗糙度分别为55.8 nm,5.5 g·cm^(-3)和1.7 nm,与利用XRR数据直接计算出的薄膜厚度56.2 nm仅相差0.4 nm,表面粗糙度也与AFM测试的结果基本相符。可见XRR能无损伤、精确且快速地测试薄膜试样的厚度、密度和表面粗糙度等参数。

ZnO基电阻存储材料的研究与进展

在电阻存储技术的快速发展中,电阻存储材料是其发展的关键基础。因此探索新型、高效、环保的电阻存储材料是推进电阻存储技术发展的研究热点。ZnO自身具备优异的光学特性,结合可调控的电学、磁学特性,被誉为最有应用潜力的电阻存储材料。扼要介绍了ZnO基电阻存储材料的研究概况,结合大数据时代信息存储的背景回顾了ZnO基存储材料的研究进展、物理机制,对以往的研究工作进行了归纳与总结,并阐述了未来的发展趋势。

基片温度对基于Bi1.5Zn1.0Nb1.5O7栅绝缘层的ZnO基TFT性能的影响

在不同基片温度(RT、300、400、500和600℃)下,采用射频磁控溅射法制备了ZnO薄膜和BZN薄膜。研究表明,所制备的BZN薄膜拥有非晶态结构,ZnO薄膜具有c轴择优取向,在基片温度为500℃时,获得低的漏电流(10-7 A/cm^2),比RT时的漏电流(10-4 A/cm^2)低三个数量级。将所制备的ZnO薄膜和BZN薄膜分别作为ZnO-TFT的有源层和栅绝缘层,研究表明,在基片温度为500℃时,提高了器件性能,所取得的亚阈值摆幅(470mV/dec.)是RT时的亚阈值摆幅(1 271 mV/dec.)的三分之一;界面态密度(3.21×10^(12) cm^(-2))是RT时的界面态密度(1.48×10^(13) cm^(-2))的五分之一。

掺杂粒子电负性对ZnO基避雷器非线性特性的影响

通过数据分析和曲线拟合,研究了掺杂粒子电负性与ZnO基避雷器非线性系数之间的函数关系。研究表明,掺杂粒子对ZnO晶格的电子云分布有重要影响,电负性越强的掺杂粒子如果分布于晶界,则可以有效吸收ZnO晶粒中的电子,会产生较好的非线性特性。当掺杂粒子与锌离子电负性的相对偏差大于25%或小于5%时,ZnO基避雷器的非线性系数具有较大值。

从M-T曲线上“奇异峰”分析掺杂3d族ZnO基稀磁半导体的磁学本质

研究了用双束脉冲激光沉积法在蓝宝石衬底上制备的Zn0.95Co0.05O薄膜的结构和磁学性质.晶体结构分析表明制备的薄膜是具有ZnO沿c轴择优取向的纤锌矿点阵结构的单晶膜.当室温或低于室温时该薄膜具有磁性.Zn0.95Co0.05O薄膜的磁化强度随温度的变化曲线,在55K附近出现了一个小峰.小峰出现的温度与文献中报道的"奇异峰"出现的温度相似,虽然小峰凸起似乎并不如引文中的明显.没有实验结果表明引文中的"奇异峰"与纳米材料的量子效应有相关性.Zn0.95Co0.05O薄膜的磁学行为并不能用稀磁半导体的铁磁性解释.并对ZnO基稀磁半导体薄膜中的磁学本质进行了讨论.

同价Mg置换对ZnO基氧化物电子结构与电性能的影响

采用密度泛函理论平面波超软赝势广义梯度近似方法,系统研究了Mg置换的ZnO基氧化物的晶格结构和电子结构,在此基础上分析了置换氧化物的电学性能。计算分析结果表明:Mg置换后的ZnO基氧化物其晶格减小,仍为直接带隙材料,带宽1.2eV。Mg掺杂ZnO体系主要在-40eV能量附近产生新的能带。费米能级附近的能带主要由Mg p、Zn p、Zn d、Op、Mg s、Zn s、Os电子形成,且这些能带之间存在着强相互作用。Zn p、Zn d、O p电子形成的能级上的载流子在外场作用下首先迁移至Mg s电子形成的能级,形成电输运过程。置换体系费米能级附近的载流子有效质量、态密度和载流子浓度都大大提高;Mg置换有利于ZnO材料体系电导率的提高。

CaCO_3对ZnO基压敏陶瓷的微观缺陷及电性能的影响

测量了不同CaCO3含量的ZnO-Bi2O3-Sb2O3-Co2O3-MnO2-Cr2O3-CaCO3压敏陶瓷的正电子寿命谱及其I-V特性,研究了CaCO3对ZnO基压敏陶瓷的微观缺陷和电性能的影响。实验发现,含0.25%(摩尔分数)的CaCO3的ZnO基压敏陶瓷的缺陷浓度、基体和晶界缺陷的电子密度以及压敏电压比不含CaCO3的ZnO基压敏陶瓷的低。当CaCO3含量高于摩尔分数0.25%时,随着CaCO3含量的增加,ZnO基压敏陶瓷缺陷浓度、基体和晶界缺陷态的电子密度升高,从而导致其压敏电压和非线性系数增加,漏电流减小。

基于从头算法的TM金属共掺杂的ZnO基稀磁半导体的磁性研究(英文)

本文采用从头计算的方法研究了基于过渡性金属共掺杂II-VI族稀释半导体的磁性和电子结构。并系统的研究了氧化锌基的稀释半导体铁磁态的稳定性和对其材料设计。在所有的共掺杂体系中,发现(Mn,Co),(Co,Ni)和(Mn,Ni)共掺杂体系是铁磁态的,而(Fe,Ni)共掺杂体系是自旋玻璃态。另一方面,Fe-,Co-和Ni掺杂ZnO基系统的稳态是铁磁态。同时,本文研究了ZnO基稀释半导体的载流子传导铁磁性,计算分析了电子态密度,铁磁态的稳定性。结合双交换和超交换理论解释共掺杂稀释半导体的磁性机理。

添加Bi2WO6对ZnO基压敏陶瓷电学性能的影响

用传统固相反应法研究了添加Bi2WO6(x=0%~9%,质量分数)对ZnO基压敏陶瓷的微观结构、压敏性能和介电性能的影响。结果表明:掺入适量的Bi2WO6能促进ZnO压敏陶瓷晶粒均匀生长、提高微观结构的均匀性、降低压敏场强和提高非线性系数;同时,Bi2WO6的添加可提高ZnO晶粒表面吸附氧的含量,从而提高界面态密度和势垒高度以及ZnO基压敏陶瓷的非线性特性。Bi2WO6的添加量为7%的ZnO基压敏陶瓷,其综合性能为:E1 mA=263 V/mm,a=53,JL=3.50μA/cm2,jb=11.52 eV。

Cu基ZnO薄膜紫外光催化降解水中有机污染物

利用Cu基ZnO薄膜紫外光催化降解水体中的有机污染物是一项非常有前景的水处理技术,本文利用电化学沉积方法,在锌盐的水溶液中沉积制备Cu基ZnO薄膜,并以较难降解的偶氮类有色化合物甲基橙是为例,紫外光照射下,用制备好的Cu基ZnO薄膜降解水中甲基橙,结果表明有很好的催化降解效能。该技术还没有得到广泛应用,有待于进一步完善。

Cu-Co共掺杂ZnO稀磁半导体的水热法制备与性能

采用水热法了制备不同掺杂比例的Zn0.95Cu0.05-xCoxO(x=0,0.025,0.05)稀磁半导体材料。X射线衍射(XRD)表明所有样品具有结晶良好的纤锌矿结构,随着Co掺杂量的增加点阵常数有所增大。高分辨透射电子显微镜(HRTEM)发现所有样品形貌为纳米棒状结构,分散性良好。X射线能量色散分析仪(EDS)测试结果说明样品中Cu2+、Co2+是以替代的形式进入ZnO晶格中。光致发光光谱(PL)研究发现在所有样品中都存在较强的紫外发光峰、蓝光发光峰和绿光发光峰,而且峰位发生蓝移。振动样品磁强计(VSM)研究结果表明掺杂样品在室温条件下存在具有铁磁性。

CuO掺杂对ZnO-Bi_2O_3-Sb_2O_3-Co_2O_3-MnO_2-Cr_2O_3压敏陶瓷电子密度及电性能的影响

为研究CuO掺杂对ZnO基压敏陶瓷中的电子密度和电性能的影响,以固相反应法制备了CuO掺杂的ZnO-Bi2O3-Sb2O3-Co2O3-MnO2-Cr2O3基压敏陶瓷,测量了其正电子湮没寿命谱及电性能,结果表明,随着CuO含量的增加,ZnO基压敏陶瓷基体(晶粒内部)和晶界缺陷态的自由电子密度降低,导致其压敏电压V1mA和漏电流IL升高,非线性系数)减小。CuO含量为1.0%的ZnO基压敏电阻可用于220 V交流电路的过压保护。

退火处理对ZnO薄膜压敏性能的影响

采用射频磁控溅射技术在Si(111)衬底上生长ZnO基陶瓷薄膜,分别在650℃,750℃,850℃和900℃下退火,研究了退火温度对ZnO基陶瓷薄膜压敏性能的影响。结果表明,随着退火温度的升高,薄膜的压敏电压逐渐增大,非线性系数先增大后减小,漏电流密度先减小后增大。850℃退火处理后的薄膜具有较为理想的综合电性能,其非线性系数为14.93,压敏电压为4.82 V,漏电流密度为0.36μA/mm^2。

氧化锌基薄膜晶体管最新研究进展

ZnO基TFT被认为是最有可能取代当前大规模产业化的a-Si:H TFT的下一代MOSFET,在最近几年受到广泛的关注。简单介绍了ZnO基TFT的结构、原理、各层材料的作用、要求和制造方法以及可靠性研究,包括时间、温度和可见光或紫外光辐照以及偏压作用对器件特性的影响方面的最新进展,分析了实现产业化尚需克服的问题。

Mn掺杂对Al-ZnO吸附剂常温脱除H_2S性能的促进作用

采用共沉淀法制备了ZnO、Al-ZnO和一系列xMn-Al-ZnO(x为Mn的物质的量)吸附剂,在常温条件下测试了样品的脱除H_2S性能。通过N_2物理吸附、XRD、SEM、XPS对吸附剂进行了表征,考察了其形貌结构及表面物理化学性质。脱硫性能测试结果显示,随着Mn含量的增加,吸附剂脱硫性能呈现先增大后减小再增大再减小的趋势,两个极值点分别出现在0.02Mn-Al-ZnO和0.08Mn-Al-ZnO。结合表征结果发现,不同Mn掺杂量对AlZnO吸附剂的脱硫性能表现出不同的促进作用。0.02 mol Mn掺杂能提高Al-ZnO吸附剂的比表面积至171.4m^2/g,进而促进其H_2S脱除性能;随着Mn掺杂量增加,吸附剂比表面积下降,但更多Mn进入ZnO晶格导致Mn和Zn之间相互作用增强,进而促进脱硫性能;然而,随着Mn掺杂量进一步增加,吸附剂比表面积继续下降,并且生成ZnMn_2O_4晶相,导致脱硫性能下降。0.08Mn-Al-ZnO的脱硫性能最佳,在25℃,体积空速3 000 h^(-1),H_2S质量浓度1.39×10^(-3)g/L条件下,穿透硫容为7.21%。结果表明,不同Mn掺杂量会导致吸附剂的形貌结构、晶相和表面物化性质发生不同程度的变化,由不同影响因素主导的x Mn-Al-ZnO吸附剂表现出脱硫性能的差异。

氧化锌基复合氧化物光催化剂的研究进展

为了进一步提高ZnO的光催化效率和实际应用性,人们将其与禁带宽度不同的氧化物复合。综述了近几年来ZnO基复合氧化物光催化剂的研究进展。