纳米WO3材料的制备及掺杂改性进展

纳米WO3是过渡金属化合物半导体,因其具有良好的电致变色、气致变色、光致变色、气敏特性而得到广泛地应用和研究。通过不同的掺杂方法、掺杂物和合理的掺杂量可实现材料改性。本文结合近年来国内外相关文献,综述了纳米WO3材料的研究现状和进展,重点概述了纳米WO3基超细粉体和薄膜的常见制备方法（沉淀法、微乳液法、溅射镀膜法和溶胶-凝胶法）并对不同制备方法的优缺点进行比较;介绍了不同掺杂对纳米WO3基材料的改性进展,尤其是掺杂对WO3材料电致变色、气敏特性以及催化性能方面的影响及应用进行了较为详细的综述,WO3适度的掺杂提供了更多的电子（或空穴）,提高了电导率,对WO3的性能产生影响;最后对纳米WO3材料的发展前景进行了展望。     

纳米WO3材料的制备及掺杂改性进展

纳米WO3是过渡金属化合物半导体,因其具有良好的电致变色、气致变色、光致变色、气敏特性而得到广泛地应用和研究.通过不同的掺杂方法、掺杂物和合理的掺杂量可实现材料改性.本文结合近年来国内外相关文献,综述了纳米WO3材料的研究现状和进展,重点概述了纳米WO3基超细粉体和薄膜的常见制备方法(沉淀法、微乳液法、溅射镀膜法和溶胶-凝胶法)并对不同制备方法的优缺点进行比较;介绍了不同掺杂对纳米WO3基材料的改性进展,尤其是掺杂对WO3材料电致变色、气敏特性以及催化性能方面的影响及应用进行了较为详细的综述,WO3适度的掺杂提供了更多的电子(或空穴),提高了电导率,对WO3的性能产生影响;最后对纳米WO3材料的发展前景进行了展望.     

天然锗纳米晶的制备与中子嬗变掺杂研究

采用离子注入法及退火工艺,在硅基二氧化硅薄膜中制备了镶嵌结构的天然Ge纳米晶样品. 通过退火实验研究,发现随着退火温度的升高,纳米晶的晶态峰峰位红移,这意味着Ge纳米晶受到的应力减小. 当退火温度达到 700 ℃时,纳米晶的晶态峰强度显著增强,而且薄膜中与Ge有关的缺陷发光减弱. 采用中子嬗变掺杂法对天然Ge纳米晶进行了掺杂,X射线荧光光谱数据表明,样品中成功的引入了Ga杂质和As杂质. 薄膜中形成的与Ge有关的缺陷具有稳定的结构,中子辐照之后其发光仍然存在,而且,掺杂后的样品中没有发现与Ga或As有关的     

Pt掺杂ZnSnO3纳米立方体对ppb级NO2的敏感强化研究

采用简易的一步水热法优化合成出不同Pt浓度掺杂的钙钛矿型ZnSnO₃纳米立方体（ZSNCs）,并利用XRD、SEM、TEM、EDS和XPS等表征手段对所制备材料的晶体结构、微观形貌、表面特性等进行了详细的分析表征。研究发现,所制备的Pt掺杂ZSNCs纳米立方体形貌均一,边长约为 400 nm,引入的Pt以PtO和PtO₂的形式均匀负载在ZSNCs纳米立方体的表面上。以所获Pt掺杂ZSNCs纳米立方体为敏感材料制备出气敏元件,并详细研究了其气敏特性。结果表明,Pt掺杂可有效提升ZSNCs纳米立方体对NO₂的敏感能力,当Pt掺杂浓度为1%（Pt/Zn摩尔比）时,ZSNCs纳米立方体对NO₂具有最佳的气敏特性。在125℃的最佳工作温度下,1% Pt掺杂ZSNCs纳米立方体对500 ppb NO₂的灵敏度为16,是未掺杂ZSNCs纳米立方体的11倍,且检测下限低于50 ppb,同时气敏元件也具有优异的稳定性和NO₂选择性。结合结构表征和气敏特性测试结果,综合电子敏化和化学敏化效应阐述了Pt掺杂对ZnSnO₃纳米立方体NO₂敏感性能的增强机理,并建立了气敏反应模型。     

Nb掺杂对Bi3．25La0．75Ti3O12薄膜微观结构与性能的影响

采用Sol—gel法在p—Si和Pt／Ti／SiO3／Si衬底上制备了Bi3．25La0．75Ti3O12（BLTN）电薄膜,研究了Nb掺杂量对薄膜微观结构、介电和铁电性能的影响。结果表明：650℃退火处理的BLTN薄膜具有单一的层状钙钛矿结构,表面平整致密,且为随机取向;Nb掺杂量X在0．06的BLTN薄膜介电与铁电性能优良,剩余极化Pr和Ec分别为21．6℃／cm^2和96．8kV／cm,室温下,在测试频率为10kHz时,薄膜的介电常数为386．介电损耗为0．69％。     

掺氮可见光响应TiO2-xNx光催化薄膜的制备及性能初探

采用反应磁控溅射法在玻璃基片上制备N掺杂TiO2-xNx薄膜和纯TiO2薄膜,并且对两种薄膜样品分别进行了300、400和500℃的退火处理.采用X射线光电子能谱仪(XPS)、X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和紫外-可见光光度计(UV-Vis)对经过退火处理的样品进行了表征.结果表明:成功制备了N掺杂TiO2-xNx薄膜,部分N进入了TiO2薄膜晶格,并且以N-O键形式存在;N掺杂TiO2-xNx薄膜和纯TiO2薄膜相对比,晶型和表面形貌没有什么太大的区别,但通过紫外-可见光吸收谱图可以发现经过400℃退火处理的N掺杂TiO2-xNx薄膜吸收带边从纯TiO2薄膜的400 nm红移到455 nm.     

Nb掺杂对Bi_(3.25)La_(0.75)Ti_3O_(12)薄膜微观结构与性能的影响

采用Sol-gel法在p-Si和Pt/Ti/SiO2/Si衬底上制备了Bi3.25La0.75Ti3-xNbxO12(BLTN)铁电薄膜,研究了Nb掺杂量对薄膜微观结构、介电和铁电性能的影响。结果表明:650℃退火处理的BLTN薄膜具有单一的层状钙钛矿结构,表面平整致密,且为随机取向;Nb掺杂量x在0.06的BLTN薄膜介电与铁电性能优良,剩余极化Pr和Ec分别为21.6μC/cm2和96.8kV/cm,室温下,在测试频率为10kHz时,薄膜的介电常数为386,介电损耗为0.69%。     

Pt表面修饰WO_3纳米花薄膜对酒精气体传感性能的影响

由于大多数半导体式酒精气体传感器必须工作在较高温度下才能达到较高灵敏度,导致其在工作过程中存在安全隐患,不利于工业化生产及大规模应用.针对上述问题,本文利用热氧化法制备了高比表面积的WO_3纳米花薄膜,并利用磁控溅射法把Pt纳米颗粒均匀地溅射到纳米花表面上,形成Pt表面修饰WO_3纳米花薄膜.通过酒精气体传感测试平台测定了该材料制备的酒精气体传感器的性能,并对Pt表面修饰WO_3纳米花薄膜的酒精气敏机理进行讨论.结果表明,在低工作温度下(60 ℃),Pt表面修饰WO_3纳米花薄膜的呼气酒精质量浓度检测范围为20~500 mg/L,该范围已接近酒后驾驶的呼气酒精质量浓度标准,并有效降低了酒精气体传感器的工作温度,解决了使用中存在的安全隐患.     

掺氮TiO_(2-x)N_x薄膜可见光激发光催化特性研究

采用反应磁控溅射法在玻璃基片上制备N掺杂TiO2-xNx薄膜和纯TiO2薄膜,对两种薄膜样品分别进行了300、400和500℃的退火处理,测试它们可见光激发光催化特性.在经过5 h降解苯酚的实验发现:经过同种温度退火处理的N掺杂TiO2-xNx薄膜比纯TiO2薄膜的可见光激发光催化降解苯酚效果要好,其中N掺杂TiO2-xNx薄膜经过400℃退火处理得到锐钛矿相薄膜对苯酚的降解率最高,达到50.4%,而纯TiO2薄膜经过400℃退火处理得到的同样是锐钛矿薄膜对苯酚的降解率仅37.8%.     

W离子注入VO2薄膜结构及红外发射性能研究

探讨了低剂量离子注入技术对VO₂薄膜的结构和红外发射性能的影响,发现1×1015 cm?2注量的W离子注入掺杂时,会对VO₂薄膜的晶体结构产生一定的损伤;经400 ℃退火处理后部分恢复了薄膜的单斜相晶体结构,且退火处理后,在掺杂W离子、结构缺陷和氧空位的共同作用下,掺杂量0.12%即可使VO₂薄膜的相变温度降低8.9 ℃;掺杂原子数量每增加1%,其相变温度相应变化74.2 ℃;W离子注入并经退火处理后,VO₂薄膜的红外发射率为0.35～0.46,其在低温区间的红外发射率相比未注入薄膜降低了0.14,这大幅度提高了VO₂薄膜在低温区的红外隐身性能．      

纳米WO3材料NO2气敏特性的研究

通过热分解法 ,制备获得纳米WO3 材料 ,以此WO3 为气敏材料 ,应用溶胶凝胶法 ,制备纳米SiO2 掺杂材料 ,研制NO2 气敏元件 .该元件对NO2 气体有较高的灵敏度和较好的选择性 .利用扫描电子显微镜、X射线衍射仪 ,分析材料的微观结构 ,进行气敏特性机理探讨 .     

纳米WO3材料NO2气敏特性的研究

通过热分解法 ,制备获得纳米WO3 材料 ,以此WO3 为气敏材料 ,应用溶胶凝胶法 ,制备纳米SiO2 掺杂材料 ,研制NO2 气敏元件 .该元件对NO2 气体有较高的灵敏度和较好的选择性 .利用扫描电子显微镜、X射线衍射仪 ,分析材料的微观结构 ,进行气敏特性机理探讨 .     

直流溅射掺杂Pt的SnO2薄膜气敏特性

采用非醇盐溶胶-凝胶工艺在Al2O3基片上旋转涂敷制备掺杂Sb的SnO2薄膜,再经直流溅射制得表面掺杂Pt的Sb∶SnO2薄膜,测试了薄膜对乙醇、汽油、苯、二甲苯、甲苯、丙酮和NH3气体的气敏性能,探讨了不同Pt掺杂量对乙醇气敏性能的影响.结果表明,Pt的溅射时间为90 s时,元件对50×10-6乙醇气体的灵敏度高达43,且薄膜具有较好的响应-恢复特性,其响应时间和恢复时间均为6 s.选择性研究表明,薄膜在加热温度为280℃时,具有很好的酒敏特性和选择性.     

硅基SiC薄膜的制备及性能研究

文章采用电子束物理气相沉积法在单晶Si(100)基片上制备了单层SiC薄膜和Al2O3/SiC双层膜,然后在不同温度下经氩气保护退火。通过X射线衍射仪(XRD)、原子力显微镜(AFM)对所制备的薄膜进行了结构和表面形貌分析。研究表明:退火后SiC薄膜由非晶态转为晶态,随退火温度的升高,薄膜结晶更充分,薄膜表面平均粗糙度变小;双层膜与单层膜相比,其SiC衍射峰有所增强,薄膜表面更加平滑。     

退火温度对Li掺杂ZnO薄膜光电特性的影响

采用溶胶凝胶法旋涂制备了摩尔分数为3%的Li掺杂ZnO薄膜,在450~650℃下退火后测试其微结构、表面形貌和光电特性.结果表明薄膜为六方纤锌矿多晶结构且n型导电,退火温度的升高改善了结晶度、表面形貌、透过率和导电性.退火温度超过550℃后电阻率增大,样品由肖特基导电转变为欧姆导电;伏安特性模拟结果表明,替位Li逐渐增多、薄膜功函数增大,有利于制备p型薄膜.退火温度达600℃后,由于薄膜再蒸发等使光电特性变差.550℃是最佳退火温度,适于制备高质量的透明导电薄膜,此时薄膜透过率达95%,薄膜电阻率为2.49×103Ω.cm.     

Effect of Post-Annealing Temperature on Optical and Electrical Properties of Li：ZnO Thin Films

采用溶胶凝胶法旋涂制备了摩尔分数为3%的Li掺杂ZnO薄膜,在450~650℃下退火后测试其微结构、表面形貌和光电特性.结果表明薄膜为六方纤锌矿多晶结构且n型导电,退火温度的升高改善了结晶度、表面形貌、透过率和导电性.退火温度超过550℃后电阻率增大,样品由肖特基导电转变为欧姆导电;伏安特性模拟结果表明,替位Li逐渐增多、薄膜功函数增大,有利于制备p型薄膜.退火温度达600℃后,由于薄膜再蒸发等使光电特性变差.550℃是最佳退火温度,适于制备高质量的透明导电薄膜,此时薄膜透过率达95%,薄膜电阻率为2.49×103Ω.cm.     

稀土钇-铝共掺杂氧化锌透明薄膜光学性能研究

采用溶胶-凝胶浸渍提拉法制备出纳米钇-铝共掺杂氧化锌(Y-AZO)透明薄膜，利用XRD、EDX、SEM、UV-Vis测试对薄膜进行了表征.结果表明:Y-AZO晶粒为六角纤锌矿结构，当Al的掺杂量高于或等于Y的掺杂量、退火温度为500℃时可以得到不含杂质的均匀透明的薄膜，且薄膜在400~780 nm 可见光范围内平均透过率在87%以上.     

不同衬底对溅射Pb(Zr_(0.8)Ti_(0.20))O_3薄膜的结构及其性能的影响

利用射频磁控溅射法在低阻Si,Si O2/Si以及Pt/Ti/Si O2/Si等不同衬底上制备了Pb(Zr0.8Ti0.2)O3薄膜.利用XRD,SEM等对薄膜的结构性能进行了分析,结果发现不同衬底对溅射制备的PZT薄膜的结构有很大影响.在Pt/Ti/Si O2/Si衬底上制备的PZT薄膜经600℃退火1h后,薄膜表面光滑、无裂纹,XRD分析显示PZT薄膜呈完全钙钛矿结构,测试PZT薄膜的电学性能,表明PZT薄膜具有良好的介电性能.     

A1掺杂ZnO薄膜的结构研究

采用直流反应磁控溅射方法,在玻璃衬底上制备了Al掺杂ZnO薄膜.系统研究了不同氩氧体积比、不同退火温度和氛围、不同Al掺杂浓度对薄膜结构的影响.结果显示,Al掺杂ZnO薄膜为多晶薄膜,呈六角纤锌矿结构,制备条件和后期处理以及掺杂浓度对薄膜的微结构有着很大的影响.在氩氧体积比6:1条件下制备的薄膜,经真空500℃退火后具...     

溶胶-凝胶法制备BaTiO3薄膜

利用溶胶-凝胶法(Sol-Gel)制备BaTiO3薄膜,介绍了Pt/Ti/SiO2/Si(100)衬底及BaTiO3薄膜的制备工艺过程,对薄膜的表面形貌进行了观察分析,同时对其介电与频率关系进行了测试.结论显示,经900℃、120min退火处理的BaTiO3薄膜的结晶性能优良,并具有一定的电学性能.