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从热蒸发多孔氧化硅薄膜表面形貌研究其生长机理?

材料导报 doi:10.11896/j.issn.1005-023X.2015.12.009

薄膜的表面形貌与生长机理相关，因此可以通过研究薄膜表面形貌的演变来外推其生长机理。利用热蒸发法在硅片上制备了纳米多孔二氧化硅薄膜，利用扫描电镜(SEM)和 X 射线能谱(EDS)对不同样品的形貌、成分进行了表征。研究发现所制备的薄膜是由线状结构或直立的片状结构所构成的多孔结构。利用马拉高尼效应和润湿理论，对薄膜的气-液-固生长机理和氧化物辅助生长机理进行了探讨。

关键词: 薄膜 , 多孔氧化硅 , 纳米线 , 纳米片 , 生长机理

利用高度有序的多孔氧化铝膜作为模板,使用简单的热蒸发Zn粉的方法,成功地制备出高度有序的ZnO纳米棒束,该方法克服了制备有序纳米结构通常需要的催化剂或复杂的合成过程.利用扫描电镜、透射电镜和X射线衍射研究了样品的形貌及其结构特性,其结果表明模板表面所制备的ZnO纳米棒具有更好的有序度和结晶质量,从而推断出模板表面有序ZnO纳米棒的形成应该同模板表面局域化负电荷的存在有关.同Si基片上所形成无序纳米棒的光致发光谱相比,模板表面所形成的有序ZnO纳米棒束具有更强的紫外峰,表明有序的ZnO纳米棒具有更好的结晶质量和光学特性.

关键词: 热蒸发 , ZnO纳米棒 , 光致发光

磁控溅射沉积的Ge/ZnO复合多层膜的光致发光特性研究

范东华 , 宁兆元

功能材料

采用交替溅射Ge和ZnO靶的方法在Si(100)单晶基片上沉积了Ge/ZnO复合多层膜,并对其在空气中不同温度下进行了快速加热处理.在高温处理中部分Ge成分会被氧化转变成Ge的氧化物,XRD结果表明所制备的薄膜是由ZnO、Ge、GeO和GeO2多晶颗粒组成的复合薄膜,且随着温度的升高晶粒的尺寸加大,结晶度提高.光致发光谱的测量显示,经过高温处理过的Ge/ZnO复合多层膜可以在395nm左右发出强的紫光,随着温度的增加紫峰变尖锐且强度大大提高,并有590nm的黄发光峰出现.紫峰的增强是由于薄膜结晶度提高导致激子复合增加的结果,黄峰是由于Ge颗粒引起的局域态相关的跃迁而产生的.

关键词: 磁控溅射 , Ge/ZnO多层膜 , 光致发光

Ge掺杂ZnO薄膜光学特性的研究

范东华 , 王相虎

材料导报

采用射频磁控共溅射法在硅基片上沉积了Ge掺杂ZnO薄膜,所制备的样品具有强蓝光发射和弱黄光发射.通过分析Ge掺入量和退火温度对发光谱的影响,并与相同条件下所沉积的纯ZnO薄膜的发光特性进行比较,结果表明,蓝光发射可能与Ge杂质形成的施主能级有关,弱黄峰可能源于Ge替代Zn空位形成的杂质能级到价带的跃迁复合.

关键词: Ge掺杂ZnO薄膜 , 光致发光 , 蓝光发射 , 黄光发射

预制层衬底加热对Cu2ZnSnS4薄膜性能的影响

张俊芝 , 代福 , 范东华 , 郑春来

人工晶体学报

本文采用二步法制备Cu2ZnSnS4(CZTS)薄膜,首先通过真空热蒸发制备CuZnSn (CZT)预制层,其衬底加热温度分别为20℃、50℃、75℃和100℃,然后对所制备的CZT预制层在400℃下硫化60 min,从而制备出CZTS薄膜.利用XRD、Raman、SEM、反射谱和透射谱对所制备的CZTS薄膜进行了表征,实验结果表明,预制层衬底加热温度对CZTS薄膜结构与光学特性有很大影响,在衬底加热50℃时制备预制层硫化后所得CZTS薄膜具有高的结晶度、致密均匀的薄膜表面和最佳1.5 eV光学带隙.此外,与衬底未加热制备预制层在500℃和90 min最佳硫化条件下所制备的高纯CZTS薄膜相比,在50℃预制层衬底加热条件下所制备CZTS薄膜具有更好地结晶质量、更低的硫化温度和更短的硫化时间,这种现象表明衬底加热制备金属预制层利于更高品质CZTS薄膜的制备,可有效的降低硫化温度和缩短硫化时间,当前的研究结果为在低温下实现高质量CZTS薄膜的制备提供了一种有效的途径.

关键词: Cu2ZnSnS4(CZTS)薄膜 , 衬底加热 , 晶体性能

两步法实现ZnO纳米结构的集成及光学性质研究

范东华 , 申冬玲 , 张榕

材料导报

通过简单的两步热蒸发方法成功地实现了ZnO纳米管和纳米棒的集成.SEM结果表明,大量的纳米线以层层生长的机理从约200℃低温Si基片表面生长出来.EDS和XRD结果进一步表明第一步所制备的样品主要是由大量Zn和少量Zn的氧化物组成.第二步所制备样品的SEM和TME图像证实了在高温下以第一步所制备的样品作为第二步的基片,可实现纳米管和纳米棒的集成.TEM图像表明,纳米管的表面所生长的纳米棒是单晶的.通过改变工作气压,可调控纳米管表面纳米棒的尺寸和形貌,实现ZnO纳米结构可控生长.室温光致发光谱表明,样品的光学性质可通过可控的形貌来调制.

关键词: 热蒸发 , ZnO纳米管 , ZnO纳米棒 , 光致发光