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Sn掺杂ZnO电子结构与光学性质的第一性原理研究 被引量:14
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作者 崔红卫 张富春 邵婷婷 《光学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第7期204-212,共9页
采用密度泛函理论框架下的第一性原理计算方法,利用广义梯度近似和Perdew-Burke-Ernzerdorf泛函,计算了不同Sn掺杂浓度下SZO(Sn∶ZnO)体系的电子结构与光学性质.研究了Sn掺杂浓度对SZO(Sn∶ZnO)的晶体结构、能带结构、电子态密度及光学... 采用密度泛函理论框架下的第一性原理计算方法,利用广义梯度近似和Perdew-Burke-Ernzerdorf泛函,计算了不同Sn掺杂浓度下SZO(Sn∶ZnO)体系的电子结构与光学性质.研究了Sn掺杂浓度对SZO(Sn∶ZnO)的晶体结构、能带结构、电子态密度及光学性质的影响,并结合计算的能带结构和差分电荷密度对比分析了掺杂位置对计算结果的影响.研究结果表明,随着Sn掺杂浓度的增加,晶格常数c与a的比值变化很小,掺杂后晶胞没有发生畸变.掺杂体系的能量逐渐增大,稳定性减弱,且随着掺杂浓度的增加,带隙呈现先减小后增大的变化规律.掺杂后的SZO(Sn∶ZnO)成为间接带隙半导体,在导带底部附近出现了大量Sn原子贡献的导电载流子,明显提高了掺杂体系的电导率,并在费米能级附近与价带顶部之间出现一条由Sn原子贡献的杂质能级,能带结构呈现半填满状态,价带部分的电子态密度峰值向低能方向移动约1.5eV.同层掺杂的电子得失程度较大,带隙比相邻层掺杂和隔层掺杂时小.掺杂后吸收带边发生红移,材料对紫外光的吸收能力明显增强,介电常数虚部增大,主要跃迁峰向高能方向移动.计算结果表明SZO(Sn∶ZnO)是一种优良的透明导电薄膜材料. 展开更多
关键词 材料 透明导电氧化物薄膜 第一性原理 sn掺杂zno 电子结构 光学性质
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Sn掺杂ZnO厚膜乙醇气敏特性的研究 被引量:4
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作者 张培硕 潘国峰 +1 位作者 甄加丽 张炳强 《人工晶体学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第12期2541-2547,共7页
采用化学共沉淀法制备了0at%,5at%,7at%,9at%四种不同Sn掺杂ZnO前驱体。经退火处理得到不同Sn掺杂的ZnO粉末。通过X射线衍射仪和扫描电子显微镜对不同样品的晶体结构和表面形貌进行表征。利用浸渍法制作气敏元件,并测试其气敏特性。结... 采用化学共沉淀法制备了0at%,5at%,7at%,9at%四种不同Sn掺杂ZnO前驱体。经退火处理得到不同Sn掺杂的ZnO粉末。通过X射线衍射仪和扫描电子显微镜对不同样品的晶体结构和表面形貌进行表征。利用浸渍法制作气敏元件,并测试其气敏特性。结果表明:Sn掺杂ZnO具有六方纤锌矿结构,尺寸分布均匀,且六棱柱表面呈粗糙多孔状。在65℃工作温度及光照条件下,7at%Sn掺杂ZnO元件对乙醇气体表现出较好敏感特性,响应和恢复时间分别为1 s和5 s,灵敏度达到400。针对气敏特性的改善,结合表面吸附理论和光激活理论对气敏机理进行了进一步探讨。 展开更多
关键词 sn掺杂zno 光激活 响应-恢复时间 气敏机理
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缓冲层对溶胶凝胶制备ZnO∶Sn薄膜性能的影响
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作者 范建彬 胡跃辉 +1 位作者 陈义川 胡克艳 《人工晶体学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第2期558-562,共5页
采用溶胶凝胶旋涂法,在石英衬底上引入缓冲层制备ZnO∶Sn薄膜。利用四探针电阻率测试仪、X射线衍射仪(XRD)、光致发光(PL)谱仪、场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)等测试手段对薄膜的微观结构和光电性能进行表征。结果表明:所制样品均呈现... 采用溶胶凝胶旋涂法,在石英衬底上引入缓冲层制备ZnO∶Sn薄膜。利用四探针电阻率测试仪、X射线衍射仪(XRD)、光致发光(PL)谱仪、场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)等测试手段对薄膜的微观结构和光电性能进行表征。结果表明:所制样品均呈现六角纤锌矿晶体结构并沿C轴择优生长,薄膜的结晶质量和光电性能达到改善,适当厚度的缓冲层可以有效缓解薄膜和衬底间的晶格失配。随着缓冲层厚度的增加,薄膜的电导率以及在可见光范围的透过率先增大后减小。制备两层缓冲层薄膜性能最优,电阻率达到9.5×10-3Ω·cm,可见光波段的平均透过率为91%。 展开更多
关键词 溶胶凝胶 sn掺杂zno薄膜 缓冲层 光电性能
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Sn掺杂ZnO纳米带的制备及其光致发光性能研究 被引量:4
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作者 郭佳林 常永勤 +2 位作者 王明文 陆映东 龙毅 《功能材料》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第2期332-334,共3页
采用热蒸发法制备了单晶Sn掺杂ZnO纳米带,其中Sn的掺杂含量约为5%(原子分数)。X射线衍射(XRD)结果表明Sn掺杂ZnO纳米带为单相纤锌矿结构。X射线光电子能谱(XPS)表明样品中Sn的价态为4+。样品的室温光致发光谱(PL)在445.8nm处存在较强的... 采用热蒸发法制备了单晶Sn掺杂ZnO纳米带,其中Sn的掺杂含量约为5%(原子分数)。X射线衍射(XRD)结果表明Sn掺杂ZnO纳米带为单相纤锌矿结构。X射线光电子能谱(XPS)表明样品中Sn的价态为4+。样品的室温光致发光谱(PL)在445.8nm处存在较强的蓝光发射峰,对其发光机制进行了分析。 展开更多
关键词 sn掺杂zno纳米带 光致发光 热蒸发 生长机理
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锡掺杂氧化锌薄膜乙醇气敏性的研究 被引量:5
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作者 白翠彩 刘秀军 郭玉高 《天津工业大学学报》 CAS 北大核心 2012年第1期13-16,共4页
以载玻片为基片,依次采用溶胶凝胶、浸渍提拉和热处理方法制备掺杂锡的氧化锌薄膜气敏材料.分别采用红外光谱对氧化锌溶胶体系进行表征;扫描电子显微镜(SEM)观察氧化锌薄膜的表面形貌;主要利用电化学工作站测量极限电流与乙醇气体浓度... 以载玻片为基片,依次采用溶胶凝胶、浸渍提拉和热处理方法制备掺杂锡的氧化锌薄膜气敏材料.分别采用红外光谱对氧化锌溶胶体系进行表征;扫描电子显微镜(SEM)观察氧化锌薄膜的表面形貌;主要利用电化学工作站测量极限电流与乙醇气体浓度的关系,研究掺杂氧化锡的氧化锌薄膜在常温下的乙醇气敏性能.结果表明:所成溶胶体系稳定;10层锡掺杂氧化锌薄膜晶型较完整,排列有序,在常温条件下乙醇气体含量为0~500μL/L时,极限电流与气体浓度呈现较好的线性关系;在乙醇气体含量为500μL/L时,灵敏度可高达82.39. 展开更多
关键词 锡掺杂氧化锌薄膜 乙醇气敏性 溶胶凝胶 浸渍提拉 极限电流
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Preparation and Characterization of Sn-doped ZnO Particles with Low Infrared Emissivity
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作者 赵亮 朱永平 《过程工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2012年第3期516-521,共6页
Sn-doped ZnO particles were successfully synthesized by chemical co-precipitation method.Their morphology,phase,microstructure and infrared emissivity were characterized.The results show that the Sn-doped ZnO particle... Sn-doped ZnO particles were successfully synthesized by chemical co-precipitation method.Their morphology,phase,microstructure and infrared emissivity were characterized.The results show that the Sn-doped ZnO particles are of ellipsoid shape,their crystalline structure changed with thermal process temperature,the optimal thermal process temperature and Sn-doped proportion are 1000℃ and 15%,respectively,the minimum emissivity values are 0.42,0.28,0.46 and 0.48 corresponding to the infrared wavelengths of 0~∞,3~5,8~14 and 14~20 μm,which indicates that the Sn-doped ZnO particles have the application potential as low infrared emissivity material. 展开更多
关键词 sn-doped zno particles CO-PRECIPITATION low infrared emissivity
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原子层沉积Sn掺杂ZnO薄膜结构及光电性能的研究 被引量:6
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作者 袁海 刘正堂 《人工晶体学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第2期240-245,共6页
采用原子层沉积方法以臭氧为氧源,分别在Si和K-9玻璃衬底沉积Sn掺杂ZnO薄膜。系统研究了Sn掺杂浓度对ZnO薄膜成分、晶体结构及光电性能的影响。XRD分析表明:所制备SnZO薄膜具有垂直于衬底表面的c轴择优取向。XPS分析表明:在ZnO中掺杂离... 采用原子层沉积方法以臭氧为氧源,分别在Si和K-9玻璃衬底沉积Sn掺杂ZnO薄膜。系统研究了Sn掺杂浓度对ZnO薄膜成分、晶体结构及光电性能的影响。XRD分析表明:所制备SnZO薄膜具有垂直于衬底表面的c轴择优取向。XPS分析表明:在ZnO中掺杂离子以Sn4+形式存在。Hall分析表明Sn是一种有效的施主掺杂元素,其通过置换Zn2+位置释放导电电子。当Sn掺杂浓度为1.8at%时,Hall测试表明ZnO薄膜具有最低电阻率为9.5×10-4Ω.cm,载流子浓度达到最高值为3.2×1020cm-3,进一步增加Sn浓度使得ZnO薄膜电学性能变差。SnZO薄膜在可见光区域的光透过率超过85%,光学带隙值由未掺杂ZnO的3.26 eV增加到5.7at%Sn掺杂时3.54 eV。 展开更多
关键词 sn掺杂zno 原子层沉积 晶体结构 光电性能
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Sn掺杂对ZnO薄膜结构和光电性能的影响 被引量:4
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作者 史小龙 赵小如 +3 位作者 孙慧楠 段利兵 刘金铭 陈安琪 《人工晶体学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第S1期280-284,共5页
采用溶胶-凝胶浸渍提拉法在玻璃衬底上制备了Sn掺杂ZnO(SZO)薄膜。通过X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)研究了Sn掺杂对薄膜表面形貌和微结构的影响。XRD结果表明,所有ZnO薄膜样品都存在(002)择优取向。SEM结果表明随着掺杂浓度的增加,薄... 采用溶胶-凝胶浸渍提拉法在玻璃衬底上制备了Sn掺杂ZnO(SZO)薄膜。通过X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)研究了Sn掺杂对薄膜表面形貌和微结构的影响。XRD结果表明,所有ZnO薄膜样品都存在(002)择优取向。SEM结果表明随着掺杂浓度的增加,薄膜表面由颗粒向纳米棒转变。电学结果显示掺杂浓度为3at%时,电学性能最好,最低电阻率为6.9×10-2Ω.cm。室温光致发光谱(PL)显示所有的SZO薄膜样品在(325 nm光激发下)380 nm和398 nm两处都有发光峰,随着掺杂浓度的增大,398 nm处的发光强度先增大后减小,然后再增大;380nm处的发光强度始终增大,这些现象与薄膜的表面结构的变化有关。 展开更多
关键词 溶胶凝胶 sn掺杂zno(SZO) 晶体结构 光电性能
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不同退火条件下Sn掺杂浓度对ZnO薄膜性能影响 被引量:1
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作者 刘涛 《商洛学院学报》 2017年第2期13-16,79,共5页
采用溶胶-凝胶法提拉镀膜制备Sn掺杂ZnO薄膜,研究了空气退火、高真空退火(10-2Pa)、低真空退火(1 Pa)和循环退火四种条件下Sn掺杂浓度对SZO薄膜光电性能的影响。结果表明:四种退火条件下不同Sn掺杂浓度时制备的SZO薄膜均为纤锌矿结构且... 采用溶胶-凝胶法提拉镀膜制备Sn掺杂ZnO薄膜,研究了空气退火、高真空退火(10-2Pa)、低真空退火(1 Pa)和循环退火四种条件下Sn掺杂浓度对SZO薄膜光电性能的影响。结果表明:四种退火条件下不同Sn掺杂浓度时制备的SZO薄膜均为纤锌矿结构且具有C轴择优取向生长特性,当Sn掺杂浓度为5 at.%时SZO薄膜的结晶生长最好。高真空退火条件下Sn掺杂浓度为3 at.%时,电学性能最优,其电阻率可达到5.4×10^(-2)Ω·cm。当Sn掺杂浓度小于3 at.%时,薄膜的可见光区平均透过率均大于85%,当掺杂浓度高于3 at.%时,薄膜的透过率随着掺杂浓度的增大而降低。 展开更多
关键词 溶胶-凝胶 sn掺杂zno(SZO)薄膜 掺杂浓度 光电性能
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厚度对Mg-Sn共掺ZnO薄膜结构和光电性能的影响 被引量:4
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作者 刘细妹 胡跃辉 +3 位作者 陈义川 胡克艳 徐斌 张志明 《人工晶体学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第1期95-100,114,共7页
采用溶胶凝胶(Sol-Gel)旋涂法在抛光石英衬底上制备不同厚度Mg-Sn共掺的ZnO薄膜。用XRD、SEM、UVVis、PL、FT-IR光谱仪和四探针等对薄膜的微观结构、表面形貌、室温光致发光及光电特性进行表征。薄膜结构分析显示样品均沿c轴高度择优取... 采用溶胶凝胶(Sol-Gel)旋涂法在抛光石英衬底上制备不同厚度Mg-Sn共掺的ZnO薄膜。用XRD、SEM、UVVis、PL、FT-IR光谱仪和四探针等对薄膜的微观结构、表面形貌、室温光致发光及光电特性进行表征。薄膜结构分析显示样品均沿c轴高度择优取向,呈六角纤锌矿晶体结构,随着膜厚的增加,薄膜结晶度明显提高,薄膜晶粒尺寸逐渐增大。由SEM照片观察到,厚度的增加明显促进了薄膜表面颗粒生长的均匀性与致密性。由光致发光谱表明:厚度增加,薄膜的本征发光峰增强且均出现较强的紫外发光峰和蓝光发光峰。FT-IR结果显示780 nm厚的薄膜在高波数区域红外吸收明显比320 nm和560 nm弱。薄膜电阻率随厚度增加由1.4×10-2Ω·cm减小至2.6×10-3Ω·cm,且薄膜透过率均保持在90%左右。 展开更多
关键词 溶胶凝胶法 Mg-sn共掺zno 厚度 电阻率 透过率
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退火条件对Sn掺杂ZnO薄膜光电性能的影响 被引量:4
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作者 刘涛 赵小如 蒋显武 《材料工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第8期19-23,共5页
采用溶胶-凝胶法在普通载玻片上制备Sn掺杂ZnO薄膜(SZO薄膜)。研究空气退火、低真空退火、高真空退火、氮气退火、三高退火、循环退火6种不同退火条件对SZO薄膜光电性能的影响。结果表明:6种不同的退火条件制备的SZO薄膜均为纤锌矿结构... 采用溶胶-凝胶法在普通载玻片上制备Sn掺杂ZnO薄膜(SZO薄膜)。研究空气退火、低真空退火、高真空退火、氮气退火、三高退火、循环退火6种不同退火条件对SZO薄膜光电性能的影响。结果表明:6种不同的退火条件制备的SZO薄膜均为纤锌矿结构且具有c轴择优取向生长的特性。高真空退火下,SZO薄膜的结晶状况和电学性质最优,最低电阻率可达到5.4×10^(-2)Ω·cm。薄膜的可见光区平均透过率均大于85%。薄膜在390nm和440nm附近(325nm光激发下)都出现光致发光峰,在空气、氮气、低真空中退火后薄膜440nm处发光强度最为显著。 展开更多
关键词 溶胶-凝胶 sn掺杂zno(SZO)薄膜 退火条件 光电性能
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退火气氛对溶胶-凝胶法制备ZnO∶Sn薄膜性能的影响
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作者 劳子轩 胡跃辉 +3 位作者 陈义川 帅伟强 童帆 范建彬 《中国陶瓷》 CAS CSCD 北大核心 2016年第10期12-16,共5页
采用溶胶-凝胶法以旋涂的方式在石英玻璃上制备锡掺氧化锌(ZnO∶Sn)透明导电薄膜,在不同的退火气氛下对薄膜进行热处理,以此研究退火气氛对薄膜的微观结构和光电性能的影响。通过X射线衍射仪、扫描电子显微镜、紫外-可见分光光度计和四... 采用溶胶-凝胶法以旋涂的方式在石英玻璃上制备锡掺氧化锌(ZnO∶Sn)透明导电薄膜,在不同的退火气氛下对薄膜进行热处理,以此研究退火气氛对薄膜的微观结构和光电性能的影响。通过X射线衍射仪、扫描电子显微镜、紫外-可见分光光度计和四探针测试仪等手段对薄膜样品进行分析表征,实验表明:不同气氛条件下热处理的ZnO∶Sn薄膜仍为六方纤锌矿结构并沿c轴择优生长,且在可见光范围(400~900 nm)样品的平均透过率均超过80%。其中,在氮气气氛下退火处理的薄膜电阻率减小至3.152×10^(-2)Ω·cm,在惰性气体中热处理有效提高了薄膜的光电特性。 展开更多
关键词 溶胶凝胶 sn掺杂zno薄膜 退火气氛 光电特性
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