(Ni、Li)掺杂ZnO薄膜的制备及其性能

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高度(002)择优取向Li +掺杂ZnO薄膜的制备和性能

高度(002)择优取向Li +掺杂ZnO薄膜的制备和性能
要求.
关键词 无机非金属材料, 氧化锌薄膜, 射频磁控溅射, 择优取向, 氧分压
分类号
T 3 4 0 8 N 0 , 44
文章编号
10—0320)407— 0539 ( 70- 1 6 0 3 0
P e aain a d p o et s f ih(0 ) r nain rp rt n rp ri g 0 2 o i tt o eoh e o
de o ii e p r t r .o y e a talp e s r d p st on t m e a u e x g n p ri rs u e an RF s u t rn o ro h ir sr c u e u f c p te ig p we n t e m c o t u t r ,s a e r
摘 要 制备了不同 浓度 L+掺杂 Z O Lo2 瓷靶、 用 R 射频 摩尔 i n — i02陶 并 F 磁控溅 射工艺在 S( 0 基片上 i 0) 1 制备 Z O 薄 n
膜, 究了溅射温度、 研 氧分压和溅射功率等对 Z O 薄膜微结构、 n 表面形貌和择优取 向的影响.结果表明: i 的最佳掺杂量 ( L 摩
cnet t n( o f cin o i o e n e mitre i22 adteo t m sutr g ocnr i m lr t ) f +d pdi Z O cr c agts .%, n h pi ptei ao a o L n a mu n
AB STRA CT Th fe e t c c n r to f L+ d e i O e a c t r e s f rc t d n e di rn on e ta in o i op d n Zn c r mi a g t wa ab ia e 。a d f

ZnO薄膜的溶胶凝胶法制备工艺及其性能的研究共3篇

ZnO薄膜的溶胶凝胶法制备工艺及其性能的研究共3篇

ZnO薄膜的溶胶凝胶法制备工艺及其性能的研究共3篇ZnO薄膜的溶胶凝胶法制备工艺及其性能的研究1ZnO薄膜的溶胶凝胶法制备工艺及其性能的研究近年来,人们对于氧化锌(ZnO)材料逐渐关注。

ZnO材料作为一种半导体材料,具有优异的物理特性,被广泛应用于太阳能电池、光伏显示器等领域。

因此,ZnO薄膜的制备工艺及其性能的研究也受到了越来越多的关注。

本文主要针对ZnO薄膜的溶胶凝胶法制备工艺及其性能进行了研究探讨。

溶胶凝胶法是一种介于溶液法和固相反应法之间的合成工艺,可制备出高纯度、高均匀性和高透光性的薄膜材料。

本文采用溶胶凝胶法制备ZnO薄膜,研究了溶胶中不同浓度、不同热处理条件下对薄膜晶体结构和光学性能的影响。

先将适量的乙醇倒入3角烧瓶中,加入氯化锌(ZnCl2)和尿素(CO(NH2)2),经过搅拌,形成均质溶胶液,分别称出不同浓度的溶胶液,然后将它们滴在玻璃衬片上,并进行热处理。

热处理条件包括:沸腾水浴(100℃,30min)、烤箱热处理(200℃,30min)、高温烧结(500℃,1h)。

经过不同的处理后,制得ZnO薄膜,然后对其进行X射线衍射仪、扫描电子显微镜和紫外-可见分光光度计等测试。

结果显示,制备出的ZO薄膜呈现出典型的六方纤锌矿结构,且结晶度随着热处理时间的延长而逐渐增加。

这是因为随着热处理条件的升高,分子团在进行聚合,形成更大分子后重排,最终形成晶体结构。

此外,不同浓度的ZnO溶胶液制备出的ZnO薄膜光谱吸收峰位置不同,随着浓度的增加,吸收峰向红移。

这是由于溶胶浓度的增加,导致分子之间的作用增强,相邻分子距离缩短,使吸收带向长波方向移动。

此外,ZnO薄膜的光电性能也是制备过程中需要考虑的关键问题之一。

通过紫外-可见分光光度计测定的结果表明,制备出的ZnO薄膜的吸收光谱在可见光范围内呈现出较高的透过率。

在此基础上,本文成功制备出了具有优良性能的ZnO薄膜。

综上所述,本文研究探讨了ZnO薄膜的溶胶凝胶法制备工艺及其性能的关键问题。

ZnO薄膜的制备及其特性研究的开题报告

ZnO薄膜的制备及其特性研究的开题报告

ZnO薄膜的制备及其特性研究的开题报告一、选题背景氧化锌(ZnO)薄膜作为一种重要的无机半导体薄膜材料,具有广泛的应用前景,如太阳能电池、液晶显示器、发光二极管、激光器和传感器等领域。

当前,人们对ZnO薄膜的制备及其特性研究越来越关注,一方面是因为其物理、化学和电学性质的优异性,另一方面是因为其独特的结构和表面形貌,具备纳米级别的尺度效应,这些特性能够为其应用提供更广泛的选择和更大的灵活性。

因此,对ZnO薄膜的制备、性质及其应用进行深入研究有着更大的现实意义和科学价值。

二、研究目的该研究旨在制备高品质的氧化锌薄膜,研究其物理、化学和电学特性,进一步探究其在太阳能电池、液晶显示器、发光二极管和传感器等领域的应用潜力。

三、研究内容1. ZnO薄膜的制备方法研究:通过比较不同的制备方法,探究其对薄膜形貌、晶体结构、晶体质量和光学性能的影响。

2. ZnO薄膜的表面形貌及结构表征研究:利用扫描电子显微镜(SEM)和原子力显微镜(AFM)对制备的ZnO薄膜进行表面形貌的观察和分析,通过X射线衍射(XRD)对其晶体结构进行表征,以及拉曼光谱和傅里叶变换红外光谱(FTIR)对其晶体质量进行评价。

3. ZnO薄膜的光学性能研究:通过紫外可见吸收光谱(UV-Vis)和荧光光谱等光学测试方法,分析其光学性质和能隙以及激子的特性。

4. ZnO薄膜的电学性能研究:通过电学测试方法,如电阻率测试、霍尔效应测试、电容测试等,研究其电学性质及其载流子性质。

四、研究方法1. 制备ZnO薄膜:热蒸发法、溅射法、水热法等方法制备氧化锌薄膜。

2. 对ZnO薄膜的表面形貌和结构进行分析:使用SEM、AFM和XRD对其表面形貌和结构进行分析。

3. 对ZnO薄膜的光学特性进行测试:利用UV-Vis和荧光光谱分析其光学性质和能隙特性。

4. 对ZnO薄膜的电学特性进行测试:分别采取电阻率测试、霍尔效应测试、电容测试等方法,分析其电学性质及其载流子性质。

ZnO薄膜的制备与性能研究

ZnO薄膜的制备与性能研究

ZnO薄膜的制备与性能研究ZnO是众所周知的一种半导体材料,近年来,它的应用领域不断扩大,包括光电技术、传感器技术、气敏技术、生物技术等领域。

其具有较高的透明度、电阻率、热稳定性和高电子迁移率等优异特性,使得其在各个领域中拥有巨大市场前景。

在这些应用中,ZnO薄膜则是ZnO材料的重要组件之一。

本文主要探讨ZnO 薄膜的制备及其性能研究。

一、ZnO薄膜制备方法1.溶胶-凝胶法ZnO薄膜制备的一种常见方法为溶胶-凝胶法。

该方法主要涉及将预先制备好的ZnO溶胶放置于合适的基底上,然后通过热退火的方式完成ZnO薄膜的制备。

使用该方法,可以获得良好的薄膜质量和较大的薄膜面积,同时可以随意控制薄膜厚度。

2.物理气相沉积法物理气相沉积法是ZnO薄膜制备中最常用的方法之一。

其主要通过采用物理气相沉积设备将高温气体通入反应室,然后将蒸汽通过传输管道沉积在基底上完成ZnO薄膜的制备。

该方法具有制备ZnO晶体中空气杂质较少、晶粒精细等显著的优点。

3.MBE法MBE法是利用分子束外延设备在超高真空环境下生长晶体的方法。

该方法制备的ZnO薄膜具有非常高的晶体质量。

然而,需要难以实现的极限条件,如超高真空环境和较高的晶体表面温度。

二、ZnO薄膜性能研究1.光电性能ZnO薄膜是光学和电学交叉的半导体薄膜。

关于ZnO薄膜的光学性能,已有许多研究。

例如,有研究人员证实了ZnO条纹薄膜在光学上具有比等宽薄膜更高的透射比,这是由于条纹薄膜的形态依赖性的折射率引起的。

此外,ZnO薄膜具有优越的光电转换性能,可用于太阳能电池、传感器等领域。

2.气敏性能ZnO薄膜的气敏性能是其另一个重要的应用领域,具有广泛的市场前景。

研究表明,ZnO薄膜的气敏性能受到薄膜厚度、沉积温度和掺杂类型等多个因素的影响。

例如,掺杂ZnO薄膜的气敏性能不仅可以提高灵敏度,还可以增加电阻率等方面的特性。

3.化学性质关于ZnO薄膜的化学性质,研究人员通常需要从其表面性质、表面反应等多个方面进行分析。

ZnO薄膜的制备及其光学性质的研究

ZnO薄膜的制备及其光学性质的研究
其次,我们研究了溅射功率对ZnO薄膜结构和光学性质的影响。通过X射 线衍射分析了ZnO薄膜的结构和结晶情况,结果表明,溅射功率分别为100W、 120W和150W条件下制备的ZnO薄膜均为c轴择优取向,增大溅射功率,有 利于提高薄膜的结晶质量。应用原子力显微镜研究了薄膜的表面形貌,分析了
山东建筑大学硕士学位论文
关键词:ZnO薄膜,射频磁控溅射,光波导,X一射线衍射,c轴取向
山东建筑大学硕士学位论文
Preparation and Investigation of Optical Properties of ZnO Films
ABSTRACT
Zinc oxide(ZnO)is an important II-IV compound semiconductor with a wide direct band gap of 3.3eV at room temperature and a large excitation binding enery of 60meV.ZnO films have many realized and potential applications in many fields, such as surface acoustic wave devices,transparent electrodes,ultraviolet photodetectors,light emitting diodes,piezoelectric devices,gas sensors and planar optical waveguides,etc,due to their excellent optical and piezoelectric properties.In recent years,with widespread developing in short wavelength luminescent devices,

溶胶-凝胶法制备Li掺杂ZnO纳米薄膜及其表征

溶胶-凝胶法制备Li掺杂ZnO纳米薄膜及其表征

书山有路勤为径,学海无涯苦作舟溶胶-凝胶法制备Li 掺杂ZnO 纳米薄膜及其表征非常丰富、价格低廉、无毒、化学稳定性较高、易实现掺杂等优点,因此在透明电极、平板显示器和太阳能电池领域得到了广泛的应用。

目前,许多薄膜制备技术可以用于ZnO 薄膜的生长,包括有磁控溅射(Magnetron Sputtering) 、脉冲激光沉积(Pulsed Laser Deposition) 、化学气相沉积(CVD) 、喷雾热解(Spray Pyrolysis) 、分子束外延(Molecular Beam Epitaxy) 、溶胶-凝胶法( So-lGel) 等。

其中,溶胶-凝胶法( So-lGel) 具有成膜均匀性好,与衬底附着力强,易于原子级掺杂,可精确控制掺杂水平等优点,而且无需真空设备,工艺简单,正受到薄膜研究人员的广泛注意。

掺杂可以有效的改进半导体的光电特性。

掺杂Al 元素制备出了性能良好的ZnO 薄膜和透明电极,Mg 掺杂可以改变ZnO 薄膜的禁带宽度,提高光学性能,掺杂Co,Ni,Mn 等可以制备出磁性材料,Pd 或Ag 掺杂ZnO 纳米粒子的光催化活性大幅度提高。

而有关碱金属掺杂ZnO 薄膜研究的报道比较少,有待进一步探索。

本文采用溶胶-凝胶法在石英玻璃衬底上使用旋涂法生长了结晶质量高、取向性好的ZnOBLi 薄膜,并着重研究了薄膜厚度对ZnOBLi 薄膜结构和光电性能的影响。

1、实验实验中采用的原料为分析纯的乙酸锌(Zn( CH3COO ) 2# 2H2O) 、无水乙醇( C2H5O ) 、乙醇胺( C2H7NO) 和氯化锂( LiCl) 。

称取10 g Zn( CH3COO) 2#2H2O,溶解于60 mL 无水乙醇,加入与Zn2+ 摩尔比为1B1 的乙醇胺作稳定剂,60 ℃回流搅拌1 h 后,再分别加入一定摩尔比的氯化锂( LiCl ) 粉末,60 e 回流搅拌1 h。

然后在空气中静置陈化5 d,得到不同掺杂的锌溶胶。

氧化锌薄膜的制备及其光电性能研究

氧化锌薄膜的制备及其光电性能研究

氧化锌薄膜的制备及其光电性能研究随着科技的发展和多种领域的进步,材料科学也逐渐成为研究的重点。

其中,氧化锌薄膜作为一种重要的半导体材料,在光电领域发挥着重要的作用。

氧化锌薄膜具有优异的光学和电学性能,其制备及光电性能的研究受到了广泛的关注。

本文就对氧化锌薄膜的制备及其光电性能进行了研究和探讨。

一、氧化锌薄膜的制备1. 化学液相沉积法化学液相沉积法是目前制备氧化锌薄膜的一种常用方法。

该方法主要是利用氧化锌的配合物或前驱物,在化学反应中生成氧化锌薄膜。

通常采用的前驱物有氯化锌、硝酸锌、乙酸锌等。

2. 磁控溅射法磁控溅射法是制备氧化锌薄膜的另一种重要方法。

该方法主要是将氧化锌靶材置于真空室内,通过高压放电,将金属氧化锌引入气相中,在基底表面上沉积形成氧化锌薄膜。

该方法制备出的氧化锌薄膜具有高质量、均匀性好、厚度均匀等特点。

3. 溶胶-凝胶法溶胶-凝胶法是一种低温、简单易行、结晶度高的氧化锌薄膜制备方法。

该方法主要是利用氧化锌前驱物与溶剂反应形成氧化锌溶胶,在高温条件下水解成氧化锌凝胶,然后通过退火的方式将凝胶转化为氧化锌薄膜。

该方法制备出的氧化锌薄膜具有结晶度高、致密度好等特点。

4. 喷雾热解法喷雾热解法是一种非常规的氧化锌薄膜制备方法。

该方法主要是通过喷雾末的方式将氧化锌前驱物形成的溶液或胶体雾化成气态,然后通过高温条件将氧化锌颗粒热解沉积在基底表面形成氧化锌薄膜。

该方法制备出的氧化锌薄膜具有致密度高、均匀性好等特点。

二、氧化锌薄膜的光电性能研究1. 光学性质氧化锌薄膜具有良好的透明性和可见光的透过率,展现出了其在透明电子学等领域的优秀应用前景。

其中,透过率的大小取决于氧化锌薄膜的制备方式、厚度等因素。

2. 电学性质氧化锌薄膜具有良好的导电性和半导体特性,对于光电探测器和涂层等应用具有重要意义。

电学性质主要取决于氧化锌薄膜中的杂质和缺陷,如掺杂缺陷等因素。

3. 光催化性能氧化锌薄膜具有很好的光催化性能,可以将光能转化为化学能,并在光催化降解污染物、水分解、光致发光等领域具有很大应用前景。

氧化锌薄膜的制备和性能研究

氧化锌薄膜的制备和性能研究

氧化锌薄膜的制备和性能研究氧化锌作为一种具有广泛应用领域的功能性材料,拥有很多优异的性能,比如高温稳定性、透明度和导电性等。

因此,制备氧化锌薄膜并研究其性能一直是材料领域中的研究热点之一。

本文将探讨氧化锌薄膜的制备方法和相关性能研究进展。

一、氧化锌薄膜的制备1.1 溶液法制备溶液法制备氧化锌薄膜一直是氧化锌薄膜制备领域中的主流方法之一。

溶液法通常通过将氧化锌纳米晶体或氧化锌粉末溶于有机溶剂或无机酸碱溶液中,然后在基片表面通过溶液沉积法得到薄膜。

在此过程中,通过控制pH值、温度、浓度等条件,可以调节氧化锌溶液的稳定性和在基片表面的沉积速率,因而得到具有不同性质的氧化锌薄膜。

1.2 气相沉积法制备气相沉积法是另一种制备氧化锌薄膜的方法,它通过将氧化锌颗粒或金属氧化锌的有机化合物在热源的作用下加热挥发,并在基片上凝固成为薄膜。

相比于溶液法,气相沉积法通常能够得到更加均匀、结晶度更高的氧化锌薄膜,适用于大面积、高质量氧化锌薄膜的制备。

1.3 其他制备方法除了溶液法和气相沉积法之外,还有磁控溅射法、激光沉积法等多种方法可以制备氧化锌薄膜。

这些方法各有优缺点,例如,磁控溅射法具有高制备效率和较好的薄膜均匀性,但其设备成本较高,而激光沉积法则可以制备非常高质量的氧化锌薄膜,但是其制备过程较为繁琐并且产量较低。

二、氧化锌薄膜的性能研究2.1 光电性能由于氧化锌薄膜具有很高的透明性和导电性,因此在光电器件中具有广泛的应用。

例如,有研究表明,氧化锌薄膜在太阳能电池、光电探测器、显示器等领域中均具有很大的应用潜力。

此外,氧化锌薄膜还可以通过改变其掺杂方式,调节其导电性能和光学响应。

2.2 光催化性能氧化锌薄膜在光催化领域中也具有很大的应用前景。

因为氧化锌薄膜具有较高的比表面积和高能量电子的寿命,在光照的条件下,可以有效地促进水的氧化和有机物的降解。

近年来,有很多研究对氧化锌薄膜的光催化性能进行了探究,并进一步发现了其优化方法和提高效率的途径。

Ni掺杂ZnO制备及其热电性能研究_吴子华

Ni掺杂ZnO制备及其热电性能研究_吴子华
Zn1-xNixO 材料的电导率随温度变化趋势如图 3(a)所示。对所有材料而言, 电导率随着温度升高而 增大, 呈现半导体导电特性。Ni 元素掺杂使材料的 电导率较未掺杂的 ZnO 大大提高。室温下 x=0.025
第9期
吴子华, 等: Ni 掺杂 ZnO 制备及其热电性能研究
923
样品的电导率增加至 1600 S/m, x=0.075 样品的电导 率增加至 4200 S/m, 较未掺杂 ZnO 分别提高 40 倍和 100 倍。霍尔测试结果表明, 电导率提高的原因在于 载流子浓度的提高。由霍尔系数计算可知, ZnO 的载 流子浓度为 1.5×1018 /cm3, 而 Zn0.975Ni0.025O 的载流 子浓度为 2.6×1018 /cm3。Ni 元素掺杂替代 Zn2+后出 现 Ni3+离子的可能性不大[14-17], 基本应该是 Ni2+替代 Zn2+, 不会导致载流子浓度的变化。Singh 等[18]最近 提出了由于晶场和 John-Teller 效应导致的杂质 d 带 的劈裂模型解释了上述现象。在 ZnO 中, Zn 原子位 于四面体的中央, 在氧原子的作用下, d 带分裂成能 量较低的 eg 带和能量较高的 t2g 带。由于 Zn2+离子的 d 带是满的(10 个电子占据), 所以 John-Teller 效应对 于未掺杂 ZnO 不起作用。然而, 在 Ni 掺杂的 ZnO 中, Ni2+离子的 d 带只被 8 个电子所占据, John-Teller 效 应将导致 Ni-t2g 带分裂成成键轨道和反成键轨道。t2g 反成键轨道产生一个位于导带下方的新的能级。温
Abstract: Zn1-xNixO nanoparticles were prepared by Sol-Gel processing. Scanning electron microscope observations in-

ZnO薄膜制备及其光、电性能研究

ZnO薄膜制备及其光、电性能研究

ZnO薄膜制备及其光、电性能研究六方纤锌矿结构的ZnO材料由于其具有独特的电学和光学性能,在压电、气体传感器、光电器件等领域有广泛的应用。

本文采用Sol-gel法和RF磁控溅射法在玻璃和Si(111)衬底上沉积了ZnO薄膜,并对薄膜的结构、表面形貌、电学性能和光学性能等进行了表征。

以二水合醋酸锌、乙二醇甲醚、乙醇胺、二水合氯化镁等为前驱物,在载玻片衬底上Sol-gel法制备了ZnO薄膜,系统研究了掺杂量、溶液浓度、热处理温度等对薄膜性能的影响。

实验结果表明,适量Li或Mg的掺杂可促进薄膜(002)定向生长,并明显提高材料的电阻率;溶液浓度为0.45mol/L、旋涂7次、在610℃下热处理的Li/Mg共掺(Li/Zn = 0.10, Mg/Zn = 0.04)ZnO薄膜呈现极好的(002)定向性,定向指数达0.961,电阻率达6.0×107?cm。

薄膜从光致发光研究表明, Li掺杂ZnO薄膜在PL谱上出现了403nm的发光峰,同时ZnO的带边发射(NBE)峰(371nm)消失,而Mg掺杂后不改变NBE峰的位置。

随Li和/或Mg掺杂浓度的升高,ZnO薄膜材料的深能级发光峰(DLE)变弱。

首次采用高RF磁控溅射功率(550W)制备了(100)择优取向的ZnO,其定向指数可达0.752,而在较低的功率(200~380W)下溅射,薄膜呈现很好的(101)取向,定向指数达0.799;基片加热至250℃、溅射功率200W时,制备的ZnO薄膜则表现为(002)择优取向性,定向指数为0.742。

从原子堆积方式的角度提出了不同择优取向薄膜的生长机理。

对三种择优取向薄膜的晶格常数的测试结果表明,(002)取向的晶胞较小,而(101)取向的薄膜晶胞最大。

(100)取向薄膜的PL谱以Li的杂质能级峰(399nm)为主,(002)取向的薄膜以Zni缺陷的能级峰(420nm)为主,而(101)取向薄膜主要为带边发射(384nm);薄膜的电阻率随溅射功率的增加而增大;薄膜的表面形貌表明,(100)取向的薄膜与其它取向薄膜相比晶粒更加细密。

ZnO薄膜的性能与制备

ZnO薄膜的性能与制备

ZnO薄膜的性质与制备刘宇航1073510101摘要ZnO作为一种宽带隙半导体材料,近几年来已经成为国际上紫外半导体光电子材料和器件领域的研究热点。

本论文叙述了ZnO薄膜的性质、应用以及制备,并对ZnO的掺杂做了研究。

关键词ZnO薄膜性能应用制备掺杂引言ZnO薄膜是一种具有广泛应用前景的材料,国际上也涌现出许多以ZnO为研究重点的科研小组,开展了许多相关的科研工作。

ZnO薄膜由于量子空间局域作用使得大量电子被束缚在晶界处,表现出很强的界面效应,使其比体材料及其它金属氧化物材料有更高的导电率,透明性和传输率。

氧化锌薄膜作为一种优异的光电和压电相结合的电子信息材料,它在压电转换,光电显示以及集成电子器件等方面有广泛的应用。

拥有优良的压电特性,一直在SAW器件中的到应用。

此外还可用作紫外光探测器,发光器件,传感器件,太阳能电池的透明电极等。

[1]1 ZnO薄膜的性质及应用1.1 光电特性ZnO薄膜是直接带隙半导体,具有很好的光电性质,对紫外光有较为强烈的吸收,在可见光区,光透过率接近90%。

ZnO薄膜的光电特性与其化学组成、能带结构、氧空位数量及结晶密度相关,在适当的制备条件及掺杂条件下,ZnO 薄膜表现出很好的低阻特征,使其成为一种重要的电极材料,如太阳能电池的电极、液晶元件电极等。

用氢等离子处理的ZnO:Ga薄膜也可用于太阳能电池,η=13%。

高的光透过率和大的禁带宽度使其可作太阳能电池窗口材料、低损耗光波导器件及紫外光探测器等。

而它的发光性质及电子辐射稳定性则使其成为一种很好的单色场发射低压平面显示器材料,并在紫外光二极管激光器等发光器件领域有潜在的应用前景。

尤其是ZnO光泵浦紫外激光的获得和自形成谐振腔的发现更加激起了人们对其研究的热情。

同时由于ZnO对光波具有的选择性(可见光区的高透射性和红外光区的高反射性),可作为一种热镜材料来制成低辐射幕墙玻璃。

ZnO在室温时典型的PL谱中在3.30eV(375nm)附近含有本征UV峰,在2.29eV(540nm)附近往往都会出现一个对应于绿光波段的展宽峰,并向两边延伸至黄光和蓝光波段。

ZnO薄膜的制备及其N掺杂性能研究的开题报告

ZnO薄膜的制备及其N掺杂性能研究的开题报告

ZnO薄膜的制备及其N掺杂性能研究的开题报告一、研究背景与意义氮掺杂ZnO薄膜作为一种新型的半导体材料,具有很高的潜能,具有广泛的应用前景。

例如,氮掺杂ZnO薄膜可以应用于光电器件、太阳能电池、气敏器件、生物传感器等领域。

目前,人们在氮掺杂ZnO薄膜制备技术研究方面做了大量的工作,但是在掺杂性能的研究方面还有很多问题需要解决。

二、研究内容和方法本项目的主要研究内容包括ZnO薄膜的制备和N掺杂性能的研究。

具体的研究内容和方法如下:1、ZnO薄膜的制备:采用溅射技术制备ZnO薄膜,并在其表面掺入不同浓度的氮。

通过XRD、SEM、TEM等手段对其物理和化学性质进行表征。

2、N掺杂性能研究:采用光电子能谱(XPS)、紫外-可见漫反射光谱(UV-Vis DRS)、荧光光谱等手段研究N掺杂ZnO薄膜的光电学性能。

通过光电子能谱(XPS)研究N掺杂ZnO薄膜中N的掺杂形态和浓度;通过紫外-可见漫反射光谱(UV-Vis DRS)研究其光吸收率;通过荧光光谱研究其发射特性。

三、研究预期结果及意义通过对ZnO薄膜的制备和N掺杂性能的研究,我们可以得到以下预期的结果:1、成功地制备出N掺杂ZnO薄膜,并对其物理和化学性质进行了表征;2、探究了N掺杂对ZnO薄膜光电学性能的影响规律;3、揭示了N掺杂ZnO薄膜的发光特性和电学性质等相关机制;4、为N掺杂ZnO薄膜的应用提供了理论和实验依据。

四、研究计划及进度安排本项目总计时限为12个月,具体的研究计划及进度安排如下:第1-2个月:学习相关的文献和理论知识,准备实验材料和设备。

第3-4个月:采用溅射技术制备ZnO薄膜,并在其表面掺入不同浓度的氮。

第5-7个月:通过XRD、SEM、TEM等手段对其物理和化学性质进行表征。

第8-10个月:采用光电子能谱(XPS)、紫外-可见漫反射光谱(UV-Vis DRS)、荧光光谱等手段研究N掺杂ZnO薄膜的光电学性能。

第11-12个月:对实验结果进行分析和解释,完成论文撰写。

铝离子掺杂氧化锌薄膜的溶胶-凝胶法制备及性能的开题报告

铝离子掺杂氧化锌薄膜的溶胶-凝胶法制备及性能的开题报告

铝离子掺杂氧化锌薄膜的溶胶-凝胶法制备及性能的
开题报告
研究背景:
氧化锌薄膜在太阳能电池、传感器及液晶屏等方面具有广泛应用。

然而,对于一些涂层应用来说,通常需要改变其电学和光学性能,以使
其更符合实际需要。

这时,通过离子掺杂调制氧化锌薄膜的方法就成了
一种重要研究方向。

铝是一种常用的掺杂元素,可以改变氧化锌薄膜的
光电特性,例如提高氧化锌薄膜的传导性和改善其稳定性。

研究内容:
本文将研究铝离子掺杂氧化锌薄膜的制备工艺及其性能。

研究内容
包括以下几个方面:
1. 溶胶-凝胶法制备氧化锌薄膜
采用溶胶-凝胶法制备氧化锌薄膜,以氧化锌前体、异丙醇、甲酸及乙二醇作为原料,制备出具有优良性能的氧化锌薄膜。

2. 铝离子掺杂
在溶胶-凝胶法制备氧化锌薄膜的过程中将铝盐添加到体系中,控制铝掺杂量的大小,并研究掺杂量对氧化锌薄膜性质的影响。

3. 薄膜表征
采用场发射扫描电子显微镜(FESEM)、透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射(XRD)和紫外可见分光光度计等手段对掺杂氧化锌薄膜的微观结构和光电特性进行表征分析。

4. 性能评估
通过测试掺杂氧化锌薄膜的电学和光学性质,评估其性能,包括电
导率、透明度、波长公率等。

研究意义:
本文将探究利用溶胶-凝胶法制备铝离子掺杂氧化锌薄膜的工艺,为控制氧化锌薄膜的性质提供一种新的思路,并为后续设计和优化氧化锌
薄膜的性能提供理论基础。

同时,优化制备工艺,提高薄膜性能,为氧
化锌薄膜在太阳能电池、传感器及液晶屏等方面的应用提供更多可能性。

不同微观形貌的zno薄膜的制备及其表征

不同微观形貌的zno薄膜的制备及其表征

不同微观形貌的zno薄膜的制备及其表征一、不同微观形貌的ZnO薄膜的制备1、水热法制备ZnO薄膜水热法是一种常用的制备ZnO薄膜的方法,它主要是以过渡金属化合物为前驱体,在水热条件下进行热处理而生成ZnO薄膜。

其制备步骤如下:(1)将镍磁性载体放入水中,加入适量的氨水,然后再加入经过混匀的Zn(NO3)2·6H2O溶液,搅拌至溶液变得浑浊;(2)将溶液加热至100℃,保持温度维持30min;(3)将溶液冷却至室温,然后将其过滤,洗涤几次后晾干;(4)将上述过滤洗涤后的样品加热至400-500℃,维持2h,即可生成ZnO薄膜。

2、溶胶-凝胶法制备ZnO薄膜溶胶-凝胶法是一种制备有机-无机复合薄膜的方法,也可以用于制备ZnO薄膜。

其制备步骤如下:(1)将Zn(NO3)2·6H2O和溶剂(如乙醇)混合搅拌至无明显沉淀,得到溶胶液;(2)将上述溶胶溶液放入采用水溶性表面活性剂制备的乳液中,然后搅拌均匀,使溶胶溶液充分混合,以得到溶胶-凝胶液;(3)将上述混合液滴在固定的基板上,然后在室温下晾干,经过低温烘干(60℃),即可得到ZnO薄膜。

3、PVD法制备ZnO薄膜 PVD(Physical Vapor Deposition)是一种物理蒸镀技术,可以利用原子态或分子态的物质,以真空方式到达指定表面,并形成薄膜。

其制备步骤如下:(1)将已装载ZnO粉末的真空管放入真空容器中,并对真空室进行精确真空;(2)使用直流供电或激光加热,将ZnO粉末熔化;(3)将熔化的ZnO粉末快速沉积在温度控制的表面上,形成ZnO薄膜。

二、不同微观形貌的ZnO薄膜的表征1、X射线衍射(XRD)表征 X射线衍射是一种常用的表征薄膜晶体结构的方法,其原理是通过观察薄膜表面所反射的X射线,来判断薄膜晶体结构的种类及其结构参数。

XRD表征可以证明薄膜表面的晶体结构是否是ZnO,也可以检测出晶体结构的晶粒大小、晶格常数和晶体的晶面等参数。

金属有机化学气相沉积法制备ZnO和ZnO:Ni薄膜及其特性分析

金属有机化学气相沉积法制备ZnO和ZnO:Ni薄膜及其特性分析

摘 要 采用金属有机化学气相沉积法制备了 Z O和 Z O: i n n N 薄膜 , 并对它们 的结构 、 光学和 电学特性进行了 对 比研究.通 过扫描电子显微镜 ( E 和 x射线衍射 ( R 对 薄膜 的表 面形 貌和晶体结构进 行 了分析 ,结 S M) X D) 果表 明,N 元素 的掺杂虽然降低 了薄膜的晶体质量 , i 但并未改变 Z O的纤锌矿结构.通过紫外一 n 可见 分光光
度计对薄膜 的光学特性进行 了测试与分析 , 结果表 明,Z O: i n N 薄膜在 可见光 区的平均透过率 可达9 % ,优 0

于 Z O薄膜在可见光区的平均透过 率(5 .霍尔( a ) n 8 %) H l 测试显示 Z O: i 1 n N 薄膜 的导 电类 型仍 为 n型 , 其 但 史
光沉积¨ 和金属有机化学气相沉积( O V ) M C D 等多种方法 , 其中 M C D法具有生长速率快 、 OV 可大面 积生长 、 制备的薄膜均匀、 能实现不同组分掺杂等特点 , 因而被广泛用于制备半导体薄膜材料.本文 采 用光辅 助 MO V ( A. C D 设备 在 s衬底 上 成功 制备 了 Z O和 Z O:i C D P MO V ) i n n N 薄膜 , 通 过 扫描 电子 并
恙 电阻率 已经 明显增加 ,载流子浓度也远低 于未掺杂 Z O薄膜的载流子浓度 , 明 N 元 素的掺杂对 Z O薄膜 n 说 i n
的特 性 产 生 了很 大 影 响 .


文献标识码 A 文章编号 0 5 -70 2 1 )22 1-4 2 1 9 ( 0 1 1—77 0 0
显微镜 (E 、 S M) X射线衍射仪 ( R ) 紫外一 XD、 可见分光光度计 ( VVs 和霍尔 ( a ) u .i ) H l 测试系统对薄膜 1 的结构 、 光学和电学特性进行 了系统 的表征 , 研究了 N 元 素掺杂对 Z O薄膜 的结构和光 电特性的 i n

两步法制备掺(氮、磷)ZnO薄膜的研究的开题报告

两步法制备掺(氮、磷)ZnO薄膜的研究的开题报告

两步法制备掺(氮、磷)ZnO薄膜的研究的开题报告
一、研究背景和意义
ZnO是一种重要的半导体材料,具有广泛的应用前景,例如能够用
于光电器件、太阳能电池、传感器、蓝宝石替代品等方面。

目前,人们
已经通过掺杂、复合等手段对ZnO材料进行了改性,以改善其性能,其
中掺入氮、磷元素是重要的改性方式之一。

氮、磷掺杂ZnO薄膜可以提
高其导电性能和光催化性能,同时还能够提高其稳定性和光抗菌性能,
因此引起了越来越多的研究者的关注。

二、研究内容和方法
本课题的研究内容是采用两步法制备掺(氮、磷)ZnO薄膜,并通过
结构表征和性能测试来分析其物理化学特性。

具体研究方法包括两步溶
胶-凝胶法制备掺杂前体溶胶,然后进行沉积、烧结处理得到掺(氮、
磷)ZnO薄膜。

所得到的薄膜将通过X射线衍射、傅里叶变换红外光谱、紫外-可见漫反射光谱、拉曼光谱等多种表征手段来进行结构表征;同时,利用四探针测量仪和紫外-可见分光光度计来测定其电学和光学性质。

三、研究预期目标和意义
本研究旨在通过两步法制备掺(氮、磷)ZnO薄膜,探究其光电性能
和结构性质,并对其在太阳能电池、环境净化、电子器件等领域中的应
用进行探讨。

该研究的意义在于,为制备具有优异性能的掺杂ZnO材料
提供了一种新方法,为其广泛应用打下了基础。

同时,该研究还可为氮、磷等其他元素掺杂ZnO材料提供参考,为掺杂ZnO材料应用领域的拓展提供支持。

镍掺杂纳米ZnO的制备及其光催化性能研究

镍掺杂纳米ZnO的制备及其光催化性能研究

铀掺杂纳米ZnO的制备及其光催化性能研究摘要:以ZnSO4.7H2O和硝酸铀为原料。

采用溶胶凝—胶法制备了纳米级的Ni/ZnO光催化剂,并用XRD和SEM手段进行表征,以甲基橙光催化降解作为模板反应,对所制备的催化剂催化性能进行了评价,考察了制备催化剂最佳工艺条件和催化剂投加量,光照时间对甲基橙降解率的影响。

结果表明:————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————关键词:溶胶—凝胶法;制备;Eu掺杂;光催化The Preparation and Peoperty Research on Doping Eu Nanosized ZnO PhotocatalystSong Qing(department of Chem.&Eng,Baoji University of Arts and Sciences,Baoji Shannxi 721013) Abstract:nanosized Ni/ZnO was prepared from zinc sulphate and ammonium metavanadate by sol-gel method .The structural properties of the catalystrized by means of XRD and TEM techeniques____________________________________________________________________ ____________________________________________________________________ ___________________________________Key words: sol-gel method ;preparation; ni doped; photocatalysis引言氧化锌是一种重要的宽禁带、直接带隙(3.37eV)半导体材料。

溶胶-凝胶法制备Li-N共掺ZnO纳米薄膜及其性能表征

溶胶-凝胶法制备Li-N共掺ZnO纳米薄膜及其性能表征

溶胶-凝胶法制备Li-N共掺ZnO纳米薄膜及其性能表征张建斌;吕从燕;于富成;王雷
【期刊名称】《兰州理工大学学报》
【年(卷),期】2015(41)3
【摘要】采用溶胶-凝胶法在石英衬底上沉积Li-N共掺ZnO纳米薄膜,研究热处理温度和Li掺杂浓度对ZnO薄膜结构和光学性能的影响.结果表明:适度的Li掺杂,以及随着热处理温度的适度升高,会导致ZnO(002)峰的半峰宽减小,薄膜结晶质量明显改善,但过高浓度的掺杂或过高的热处理温度,则会诱发新的缺陷,导致结晶质量下降.另外Li掺杂引起ZnO薄膜的光学带隙发生变化,从而使样品在未掺杂时以紫光发光最强而掺杂后样品以紫外发光最强.
【总页数】4页(P32-35)
【作者】张建斌;吕从燕;于富成;王雷
【作者单位】兰州理工大学材料科学与工程学院,甘肃兰州730050;兰州理工大学材料科学与工程学院,甘肃兰州730050;兰州理工大学材料科学与工程学院,甘肃兰州730050;兰州理工大学材料科学与工程学院,甘肃兰州730050
【正文语种】中文
【中图分类】TB34
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摘 要 :采 用溶胶 一凝胶 技 术和旋 涂 的方 法 ,在 S 1 0 i( 0 )衬底 上制备 了 Ni 杂和 ( 、L )共掺 掺 Ni i
s c r s o y, i s r plc m e f Zn by Ni i he Zn l t ie Al t im swe e f r o a pe t o c p ti e a e nto n t O a tc . l he fl r e r m g— n tc a o e i tr om e t mpe a ur r t e, a d s t r t d ma e i m e or e c a e c o 0 1 t n a u a e gn tc mo nt f a h Nic n r a h t .2 0 tB.
文 章 编 号 :1 7 — 7 6 ( 0 8 1 — 6 8 0 6 14 7 2 0 ) 2 0 9— 5
F b ia in a d Pr p riso Ni Li Do e O i ims a rc to n o e te f( , ) p d Zn Th n F l
的 3种 Z O 薄膜 ( 。o n. O、Ni1L 5 n O 和 Ni L 。 n O) n Ni Z 。 。 . 。 i Z 5 D I 【 i Z。 ¨o 。x 射 线衍 射 分 析 表
明 ,所有 薄膜样 品均 为 纤锌 矿 结构 ,未发 现其他 杂 相 。光 致发 光 研 究表 明 , ( 、L ) 共掺 后 出 Ni i
. . . .
a 0 010Zn 8oO ) wee g n r t d o i( 0 s b ta e y s l e n pn c ai g tc — nd Ni Li o r e e ae n S 1 ) u sr ts b o— la d s i— o t e h 0 l g n
Ab ta t Ni o e n ( , Li 一 O d p d Z O h n fl sr c : — p d a d Ni d ) C — o e n t i i ms ( ( 0 n 90 O , Ni 1 Li o5 Zn 85 O Ni 1 Z 0 】 _ 0 0 o 0
现 了 4 0n 左右 的 紫外发光峰 ,并 随 ¨ 浓度 的增 加 发 光峰 变强 ,该峰 与 1 m 杂 质 能级 有 关 , 同
时观 察到 O 一空位 引起 的 6 0n 和 7 0n 的 两个红 色发 光峰 。薄 膜 中 Ni 1 m 4 m 离子 为 +2价 ,取 代 Z n离子 的位 置 。掺 杂 的 Z O 薄 膜 呈 现 室 温铁 磁 性 ,单 个 Ni n 原子 的饱 和磁 矩 可达 到 0 2 0t . 1 B, L
掺入 L 或在 N i 气氛 中退 火后 ,都 导致单 个 Ni 子 的饱 和磁 矩 降低 。铁 磁 性 来源 于 电子调 制 的 原
机制 。
关 键 词 :稀 磁 半 导 体 ; 溶胶 一凝 胶 ;旋 涂 ;铁 磁 性 ;光 致 发 光
中图分类 号 :TN3 4 2 ;T 0 . ;T 0 . 5 ;T 1 . 3 文献标 识码 :A 0 . 1 N3 5 3 N3 4 0 5 G1 5 2
I (Ni Li 一 O d e ZnO t n fl s t p t l mi s e e pe t u n , ) C — op d hi im , he ho o u ne c nc s c r m r c d d t o m e or e a r o t mpe a ur i p a e — e a e lr v oltb nd a bo 0 n , whih i r a e t i ei e r t e d s l y d Lir l t d u t a i e a ta ut41 m c nc e s swih rs n Li c nc nt a i n. Fu t r r o e r to r he mo e, O d f c — e a e e umi s e c ta ut 6 m n 4 n 一 e e tr l t d r d l ne e n e a bo 0 1 n a d 7 0 m
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n ig 2 0 9 , ia ( n ig Na in l a o a o yo cotu trs Na j n ie st Na j n 1 0 3 Chn ) Na jn t a b r tr f Mirsr c e , n ig Un v riy, o L u
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