金刚石/氧化锌透明异质结的研制

利用化学气相沉积和磁控溅射方法制备了透明金刚石薄膜／氧化锌异质结。首先,在金刚石单晶表面外延生长1层透明p型半导体金刚石薄膜,然后在金刚石薄膜上利用反应磁控溅射方法制备出n型透明氧化锌半导体薄膜;进而利用溅射、光刻等方法制备出欧姆接触电极,获得了金刚石／氧化锌透明异质pn结。该结呈现典型的二极管伏安特性曲线,开启电压为1．0V。在500～700nm波长范围内,该结的透过率达到20％。     

生长时间对纳米金刚石薄膜微结构的影响

文章研究了不同沉积时间下制备的不同厚度纳米金刚石薄膜的微观结构和相组成。采用热丝化学气相沉积法分别制备了沉积时间为52、67、97和127min的纳米金刚石薄膜。采用扫描电子显微镜和拉曼光谱表征薄膜的微观结构和相组成。结果表明,纳米金刚石薄膜表面颗粒尺寸大小无明显变化,约为50nm。随着生长时间增加,金刚石相含量保持稳定没有明显的增加或减小趋势,石墨相有序度以及石墨团簇尺寸随着生长时间增加而增加。     

新型模板法制备ZnO纳米结构薄膜及其光学性能研究

通过电化学阳极氧化-化学溶蚀技术制备了一种由无数纳米凸点和凹点所构成的新型铝基纳米点阵模板.采用直流反应磁控溅射法在这种新型模板上沉积得到氧化锌纳米结构薄膜.在室温下观察了氧化锌纳米结构薄膜的形貌,测定材料的晶体结构和光致发光(PL)性能,并讨论了不同溅射时间下制备的氧化锌纳米阵列结构以及其对氧化锌PL谱的性能影响.结果表明,采用直流反应磁控溅射-铝基纳米点阵模板可以制备ZnO纳米结构薄膜;PL谱表明溅射时间为10 min得到的氧化锌薄膜在396.5 nm和506.4 nm处分别出现紫外发射峰和蓝绿色荧光发射峰;随着溅射时间延长,氧化锌薄膜PL谱伴有红移现象且强度逐渐增强.这可能是由于改善了晶粒结构导致不能观测到ZnO薄膜的深能级发射峰所致.     

利用甲烷/氢微波等离子体CVD工艺在纯钛基底上沉积纳米金刚石薄膜

与微米金刚石薄膜不同，纳米金刚石薄膜表面平滑。因此，在摩擦学应用领域中，纳米金刚石薄膜是最理想的。表研究利用CH4／H2微波等离子体CVD工艺在纯钛上沉积出纳米金刚石薄膜和微米金刚石薄膜。采用的沉积条件为：沉积温度约为1173K；沉积压力为8．0kPa；CH4浓度在0．5mol％和5mol％之间变化；沉积时间则从4h到12h不等。金刚石薄膜表面用扫描电镜（SEM）观察。在激光拉曼光谱中，微米金刚石薄膜在1332cm^-1处有sp^3键碳的锐峰。1140cm^-1附近的光谱带与纳米金刚石薄膜的特征有关。并用X射线衍射对金刚石薄膜进行了分析。X射线衍射花样证实，纳米金刚石薄膜存在（111）面和（220）面。金刚石薄膜的表面粗糙度随着CH4浓度的增加而减小。但是，甲烷浓度在2mol％与5mol％之间变化时，金刚石薄膜的表面粗糙度接近50nm。据证实，CH4浓度在2mol％和5mol％之间，利用CH4／H2微波等离子体CVD工艺可以沉积出纳米金刚石薄膜。     

温度对n-ZnO/p-diamond薄膜异质结器件制备和电学性质的影响

采用反应磁控溅射法在p型硼掺杂金刚石(BDD)薄膜衬底上制备了非有意掺杂n型氧化锌(ZnO)薄膜。利用XRD、SEM、I-V特性曲线对n-ZnO/p-BDD薄膜复合结构进行表征分析。n-ZnO多晶膜沉积在p-BDD膜上形成了具有良好整流特性的异质结。在空气中对异质结进行退火处理,研究了退火(400℃,700℃)对异质结性质的影响。实验表明,较高退火温度处理,可获得多取向的ZnO膜,晶粒尺寸增大,n-ZnO/p-BDD异质结开启电压减小。不同温度下的电学性质测量结果证明该异质结适合在高温环境下工作。     

ZnO基光电极的构筑及其光电催化水分解性能研究进展

光电催化水分解制取氢气是最理想的制氢技术之一。光电极材料作为光电催化水分解反应系统最核心的部分,决定着太阳能到化学能的转换效率。氧化锌（ZnO）半导体因具有较低的超电势、高的电子迁移速率和价格低廉等优点,引起了广泛关注。然而,ZnO半导体的禁带较宽、电子-空穴易于复合和表面水氧化反应动力学缓慢,阻碍了其高效利用太阳能和实现理论效率。本文从ZnO的微纳结构和表界面修饰两个方面出发,综述了近年来ZnO基光电极的构筑策略及其光电催化性能的研究进展。首先阐述了ZnO的微观形貌和缺陷对光电性质的影响。然后总结了元素掺杂、量子点敏化、贵金属沉积、异质结构造和共催化剂沉积等策略对ZnO基半导体的表界面的构筑及对光电催化性能的影响。最后对未来高效ZnO基半导体光电极研究方向进行了展望,具体包括5个方面：ZnO表面改性;在原子水平构筑复合半导体催化剂的相界面;用廉价双金属或多金属纳米颗粒取代纯贵金属Au、Ag和Pt纳米颗粒;构建高效的电催化剂助剂;在ZnO半导体和助剂界面引入空穴储存层或电子堵塞层。     

Growth of ultra-nanocrystailine diamond thin films based on liquid source containing fullerenes

通过微波等离子体化学气相沉积技术(MWPCVD),以富勒烯(C60)甲苯饱和溶液为碳源,用载气携带的方式通入反应腔中生长金刚石膜.Raman光谱、SEM和AFM表征结果表明得到的超纳米晶金刚石薄膜相组成纯度较高,其平均晶粒尺寸约为15nm,表面粗糙度为16.56nm,薄膜平均生长速率约为0.6 μm/h.此方法较其他以C60为碳源生长超纳米晶金刚石薄膜的方法更为简便,且容易控制富勒烯碳源的浓度,沉积速率更高,是一种新型的制备超纳米晶金刚石薄膜的可控工艺方法.     

基于富勒烯液态源的超纳米晶金刚石薄膜生长

通过微波等离子体化学气相沉积技术(MWPCVD),以富勒烯(C60)甲苯饱和溶液为碳源,用载气携带的方式通入反应腔中生长金刚石膜。Raman光谱、SEM和AFM表征结果表明得到的超纳米晶金刚石薄膜相组成纯度较高,其平均晶粒尺寸约为15 nm,表面粗糙度为16.56 nm,薄膜平均生长速率约为0.6μm/h。此方法较其他以C60为碳源生长超纳米晶金刚石薄膜的方法更为简便,且容易控制富勒烯碳源的浓度,沉积速率更高,是一种新型的制备超纳米晶金刚石薄膜的可控工艺方法。     

超声辅助滚压振动磨制备氧化锌纳米颗粒薄膜及其性能

以商业锌粉为原料,采用超声化学法制备ZnO纳米颗粒薄膜,主要步骤为:滚压振动研磨锌粉;超声分散制备ZnO分散液;分别以聚乙烯醇、硅溶胶为成膜助剂和粘结剂,制备纳米ZnO薄膜。对比研究了60°C和90°C下所得纳米ZnO薄膜的结构、表面形貌和电学性能。结果表明,所得氧化锌为六角纤锌矿结构,无杂质存在。60°C干燥所得ZnO薄膜表面较90°C干燥所得薄膜更为细致、均匀。60°C和90°C干燥所得薄膜的导通电压分别为1.2 V和4.0 V。     

CdS量子点敏化ZnO纳米片的制备与光电性质

采用电化学沉积法在透明导电玻璃(FTO)基底上制备氧化锌(ZnO)纳米片,用KOH溶液刻蚀ZnO纳米片,得到多孔纳米片薄膜,再用化学浴沉积法(CBD)使CdS量子点沉积在ZnO纳米片表面,得Cd S敏化的多孔ZnO纳米片薄膜。利用X射线衍射仪、场发射扫描电子显微镜、高分辨率透射电子显微镜、电化学工作站研究了复合薄膜的晶体结构、形貌和光电性能。结果表明:KOH溶液刻蚀后的多孔ZnO纳米片光阳极的光电化学转换性能比ZnO纳米片有了明显的提高,光电化学转换效率随着刻蚀时间的延长先增大后减小,刻蚀时间30 min时,样品的光电转换效率提高为原来的7.2倍。多孔ZnO纳米片用Cd S量子点敏化后,Cd S量子点可以紧密、均匀地生长在多孔ZnO纳米片表面,并与ZnO纳米片形成异质结,其光电转换效率均有大幅度的提高,刻蚀60 min时的复合薄膜的光电转换效率最高,为1.176%,为量子点敏化太阳能电池的潜在应用提供实验基础。