β-Ga_2O_3纳米材料的尺寸调控与光致发光特性

氧化镓(Ga_2O_3)纳米材料在紫外透明电极、高温气体传感器、日盲紫外探测器和功率器件等领域具有巨大的应用潜力,而实现高结晶质量和尺寸形貌可控的Ga_2O_3纳米材料是关键.本文通过水热法制备了不同尺寸的羟基氧化镓(GaOOH)纳米棒、纳米棒束和纺锤体,经后期高温煅烧均成功转变为高质量单晶_β-Ga_2O_3纳米材料并较好地保留了原始GaOOH的形态特征.利用X射线衍射(XRD)、拉曼散射光谱(Raman)和场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)等表征手段系统研究了前驱液的pH值大小和阴离子表面活性剂浓度对GaOOH和_β-Ga_2O_3纳米材料晶体结构和表面形貌的影响,并深入探讨了不同条件下GaOOH纳米材料的生长机制.此外,室温光致发光谱(PL)测试发现不同形貌的β-Ga_2O_3纳米材料均展现出典型的蓝绿色发射峰和尖锐的红光发射峰,与纳米材料中本征缺陷的存在密切相关.上述研究结果为未来实现高质量β-Ga_2O_3纳米材料的可控制备提供了有益参考.     

叠氮化钠原位高压拉曼光谱研究

在室温条件下,利用金刚石对顶砧高压技术对叠氮化钠进行了原位高压拉曼光谱研究,采用红宝石荧光压标测压,实验的最高压力为37.7GPa。实验压力范围内拉曼光谱随压力增加发生了丰富的变化。由于多处拉曼峰的出现和消失并伴随频移有拐点,我们判断叠氮化钠在0~0.4GPa时发生了第一次结构相变,在相变过程中叠氮根的天平振动模式(Eg)出现了振动模式分裂为Ag和Bg,并且伴随着叠氮根离子之间的电荷转移。随着压力继续增加,在14.1GPa和27.3GPa分别发生了第二次和第三次结构相变。压致相变的路径为β-NaN_3→α-NaN_3→γ-NaN_3→δ-NaN_3。我们的拉曼散射研究,证实了此前的XRD研究。此外,结合计算,我们对常压下β-NaN_3的拉曼振动进行了指认。     

β-Ga_2O_3纳米线的制备及其催化性能

使用磁控溅射方法制备了β-Ga_2O_3纳米线,并研究了催化性能.制备的样品具有很好的结晶度,衍射峰位对应β相Ga_2O_3.β-Ga_2O_3纳米线形貌为圆锥状,表面粗糙.226nm左右有明显的Ga_2O_3吸收峰,同时在512nm左右也有明显的催化剂Au的吸收峰.称取0.35mg的β-Ga_2O_3纳米线样品,加入300mL浓度为10~(-5) mol/L的亚甲基蓝溶液中,反应2h,降解率达到76.7%.     

金刚烷的高压拉曼光谱研究

对金刚烷(C_(10)H_(16))进行了常温原位高压拉曼光谱研究,最高压力为25 GPa。通过分析高压拉曼光谱,结合拉曼频移随压力的变化情况,得出在实验压力范围内C_(10)H_(16)发生了多次相变。0.6 GPa时,C_(10)H_(16)由常温常压下的无序相(α相)转变为有序相(β相);继续加压至1.7 GPa时,第2次结构相变开始,直至3.2 GPa,第2次相变完全结束;第3次相变开始于6.3 GPa,结束于7.7 GPa;22.9 GPa时发生了第4次结构相变。另外,首次在拉曼光谱上探测到第3次相变过程中晶格振动峰的变化,说明第3次相变并非前人报道的等结构相变。     

N掺杂对β-Ga_2O_3薄膜日盲紫外探测器性能的影响

单斜氧化镓(β-Ga_2O_3)材料因其独特而优异的光电特性在日盲紫外探测领域具有广阔的应用前景,受到国内外研究者的广泛关注.本研究工作采用射频磁控溅射技术,在c面蓝宝石衬底上制备了未掺杂和氮(N)掺杂β-Ga_2O_3薄膜,研究了N掺杂对β-Ga_2O_3薄膜结构及光学特性的影响;在此基础上,构筑了未掺杂和N掺杂β-Ga_2O_3薄膜基金属-半导体-金属(metal-semiconductor-metal, MSM)型日盲紫外探测器,并讨论了N掺杂影响器件性能的物理机制.结果表明, N掺杂会导致β-Ga_2O_3薄膜表面形貌变得相对粗糙,且会促使β-Ga_2O_3薄膜由直接带隙向间接带隙转变.所有器件均表现出较高的稳定性和日盲特性,相比之下, N掺杂β-Ga_2O_3薄膜器件能展现出较低的暗电流和更快的光响应速度(响应时间和恢复时间分别为40和8 ms),与氧空位相关缺陷的抑制密切相关.本研究对开发新型的高性能日盲紫外探测器具有一定的借鉴意义.     

Na_2MoO_4·2H_2O晶体及其熔体结构的温致变化

利用原位高温拉曼光谱技术并结合理论计算对Na_2MoO_4·2H_2O(NMHO)晶体的脱水、相变以及熔融过程中的振动特性以及微结构变化进行了系统研究。结果显示在373K,正交NMHO晶体脱水形成对称性更高的立方α-Na_2MoO_4(NMO);随着温度升高,α-NMO经历了如下相变:α→β→γ→δ;对已知晶型的NMHO、α-、γ-NMO晶体及熔体拉曼光谱分别进行了密度泛函理论和量子化学从头计算模拟并根据计算结果对振动模式进行了归属。     

β-Ga_2O_3 MOSFETs on the Si substrate fabricated by the ion-cutting process

β-Ga_2O_3 MOSFETs are demonstrated on heterogeneous Ga_2O_3-Al_2O_3-Si(GaOISi)substrate fabricated by ion-cutting process.Enhancement(E)-and depletion(D)-modeβ-Ga_2O_3 transistors are realized on by varying the channel thickness(T_(ch)).E-mode GaOISi transistor with a T_(ch)of 15 nm achieves a high threshold voltage V_(TH)of～8 V.With the same T increase,GaOISi transistors demonstrate more stable ON-current I_(ON)and OFF-current I_(OFF)performance compared to the reported devices on bulk Ga_2O_3 wafer.Transistors on GaOISi achieve the breakdown voltage of 522 and 391 V at 25°C and 200°C,respectively.     

无催化剂条件下长达毫米级的超宽Ga_2O_3单晶纳米带制备及特性

氧化镓(Ga_2O_3)单晶纳米带由于具有独特的性质在电子器件中具有潜在的应用,然而目前过小的接触面积使得基于这种纳米材料的器件制备变得非常复杂且充满挑战.本文利用碳热还原法,在无催化剂条件下使氧化镓粉末与碳纳米管在高温下反应,生长出不同结构的氧化镓纳米材料,发现了反应温度影响纳米结构的直径和比例的物理机制,并制备出了长达毫米级的超宽β-Ga_2O_3单晶纳米带,其横向尺寸可达44.3μm.利用透射电子显微镜(TEM)可以观察到纳米带呈单晶结构,进一步拉曼散射光谱(Raman)表明这种方法生长的β-Ga_2O_3纳米带的应变较小,缺陷密度较低,且室温光致发光谱(PL)显示该氧化镓纳米带在激发波长295 nm下发出425 nm的稳定且高亮度的蓝光.这种生长方法可为未来器件级氧化镓纳米带制备提供有益的参考.     

CeO_2纳米八面体高压结构相变的Raman研究(英文)

利用高压原位拉曼光谱技术研究了非静水条件对CeO2纳米八面体高压结构相变的重压影响。研究表明:在非静水条件下(无传压介质),当压力达到26 GPa时,CeO2纳米八面体发生由立方萤石型结构到正交α-PbCl2型结构的可逆结构相变,相变压力低于相应的体材料(30 GPa)。相反,在准静水压条件下,CeO2纳米八面体的相变压力为33 GPa,高于其体材料。研究表明,实验条件对CeO2纳米八面体结构稳定性具有重要影响。     

α-锆的低压动态力学特性

锆在常态为六角密堆（Hexagonal close-packed，hcp）结构（α相），在高压下转变成六方结构（ω相），温度升高时（1136K以上）转变为体心立方（Body-centered-cubic，bcc）结构（β相），更高温度（2123K）下熔化。锆在较低压力下发生α→β相变，材料强度影响不可忽略，研究表明材料在屈服后发生相变，会对已有的塑性流动起增强作用。本构关系对于研究锆在冲击加载下相变前后、相变期间的物理和力学性质的变化，理解锆的基本动力学特性是必不可少的。