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不同氧流量条件下ZnO纳米棒阵列的形成及机理分析

曹培江 , 解振宇 , 韩舜 , 柳文军 , 贾芳 , 曾玉祥 , 朱德亮 , 吕有明

材料导报

采用脉冲激光沉积结合化学气相沉积方法在p-Si(111)衬底上制备了呈直立生长的ZnO纳米棒阵列,并且研究了氧流量对ZnO纳米棒尺寸、结晶特性等性质的影响.研究结果表明,在没有氧气的环境下无法生长ZnO纳米棒;随氧流量减小,不同晶面上ZnO生长速率的不同导致ZnO纳米棒长度减小、直径变粗、结晶质量变差、纳米棒面密度减小.氧流量的减小使得ZnO纳米棒中的氧空位缺陷含量增加,导致位于约520 nm处的绿光峰增强.

关键词: ZnO纳米棒阵列 , 化学气相沉积 , 发光性能

氧气流量对MgxZn1-xO薄膜择优取向的影响

邵玉坤 , 韩舜 , 吕有明 , 曹培江 , 柳文军 , 曾玉祥 , 贾芳 , 朱德亮 , 马晓翠

人工晶体学报

利用脉冲激光沉积技术,选用靶材为Mg0.5Zn0.5O陶瓷靶材,在非晶石英衬底上研究氧气流量对MgxZn1-xO合金薄膜生长取向的影响.结果表明:在低压、低氧气流量条件下薄膜的成核生长主要受控于晶面的表面能,薄膜为(200)晶向;在沉积压强8.0Pa时,随着氧气流量的增加,反应粒子的能量降低,不同取向晶粒的生长速率发生变化,导致MgZnO薄膜的生长取向由(200)择优取向转变为(111)择优取向.当氧气流量过大(70 sccm)时,由于氧气分子迁移能的提高,MgZnO薄膜呈现多个不同生长取向.

关键词: ZnO , MgZnO , 脉冲激光沉积 , 氧气流量

柔性衬底上AZO薄膜的附着力特性研究

曹培江 , 赖国霞 , 柳文军 , 贾芳 , 朱德亮 , 马晓翠 , 吕有明

材料导报

使用脉冲激光沉积( PLD)方法在柔性衬底PMMA和PET上制备了具有高c轴择优取向的AZO(ZnO∶Al)薄膜.通过X射线衍射(XRD)、紫外可见分光光度计(UV-Vis)和纳米划痕仪,研究了在不同衬底下生长的薄膜样品的晶体结构、光学性能和附着力.结果表明,两种柔性衬底上生长的AZO薄膜都是单一的ZnO六方相,可见光范围内光学透过率均大于85%;PMMA、PET衬底上AZO薄膜的临界载荷数值分别为31.31mN和16.97mN,PET衬底上ITO薄膜的临界载荷数值为40.55mN.

关键词: ZnO薄膜 , 脉冲激光沉积 , 附着力

气体配比对硼掺杂碳纳米管生长特性的影响

王志 , 巴德纯 , 蔺增 , 曹培江 , 刘飞 , 梁吉

新型炭材料 doi:10.3969/j.issn.1007-8827.2005.04.011

采用电子回旋共振微波等离子体化学气相沉积技术(ECR-CVD),以Fe3O4纳米粒子为催化剂,CH4 、B2H6和H2为气源,在多孔硅基底上制备出了掺硼碳纳米管.研究了不同B2H6/CH4气体配比对碳纳米管生长特性的影响.使用扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)和X射线光电子谱(XPS)对样品的形貌、结构及组分进行表征.结果表明:B2H6对纳米管的生长具有较大影响.气源中含有少量的B2H6就会破坏纳米管的定向生长,使纳米管变得弯曲;随着气源中B2H6比例的增加,纳米管结构从中空结构转变为类竹节结构,多壁管外径由60 nm~90 nm增大至200 nm~250 nm,管壁由10 nm~20 nm增厚至70 nm~100 nm,表面变得粗糙,同时纳米管的生长速度降低;纳米管中的B/C原子比随着B2H6比例的增大而增大,当B2H6/CH4体积配比为2:1时B/C原子比增至28:72.

关键词: 碳纳米管 , 硼掺杂 , 等离子体化学气相沉积技术 , 气体配比

用ECR--CVD方法制备定向碳纳米管

王志沈阳 , 巴德纯 , 曹培江

材料研究学报

以Fe$_{3}$O$_{4}$纳米粒子为催化剂, CH$_{4}$和H$_{2}$为气源, 采用电子回旋共振微波等离子体化学气相沉积技术(ECR--CVD) 在多孔硅基底上制备出定向生长的碳纳米管. 研究了气氛组成、气压、温度和反应时间对碳纳米管生长特性的影响. 使用扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)和拉曼光谱(Raman spectrum) 表征了样品的形貌和结构. 结果表明: 气氛组成和气压影响了反应腔内离解碳的浓度, 从而影响碳纳米管的成核、生长速度及定向生长; 温度的变化改变催化剂的尺寸从而改变碳纳米管的直径, 在过低的温度下碳纳米管不能实现定向生长; 碳纳米管随着反应时间的延长而不断增长, 但超过一定时间后催化剂颗粒被碳包覆而失去催化作用, 生长停止.

关键词: 无机非金属材料 , carbon nanotubes(CNTS) , ECR-CVD

沉积时间对脉冲激光沉积法制备ZnO薄膜性能的影响

贾芳 , 曹培江 , 曾玉祥

材料导报

采用脉冲激光沉积技术(PLD)在氧气气氛中以高纯Zn为(99.999%)靶材,在单晶硅和石英衬底表面成功生长了ZnO薄膜.通过X射线衍射仪、表明轮廓仪、荧光光谱仪、紫外可见分光光度计对合成薄膜材料的晶体结构、厚度、光学性质等进行了研究,分析了ZnO薄膜的沉积时间对其性能的影响.结果表明,采用PLD法在室温下可以制备出(002)结晶取向和透过率高于75%的ZnO薄膜,但室温下沉积的ZnO薄膜的发射性能较差,沉积时间的延长不能改善薄膜的发光性能.

关键词: 脉冲激光沉积 , ZnO薄膜 , 沉积时间

用ECR-CVD方法制备定向碳纳米管

王志 , 巴德纯 , 曹培江

材料研究学报 doi:10.3321/j.issn:1005-3093.2004.04.012

以FeaO4纳米粒子为催化剂,CH4和H2为气源,采用电子回旋共振微波等离子体化学气相沉积技术(ECR-CVD)在多孔硅基底上制备出定向生长的碳纳米管.研究了气氛组成、气压、温度和反应时间对碳纳米管生长特性的影响.使用扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)和拉曼光谱(Raman spectrum)表征了样品的形貌和结构.结果表明:气氛组成和气压影响了反应腔内离解碳的浓度,从而影响碳纳米管的成核、生长速度及定向生长;温度的变化改变催化剂的尺寸从而改变碳纳米管的直径,在过低的温度下碳纳米管不能实现定向生长;碳纳米管随着反应时间的延长而不断增长,但超过一定时间后催化剂颗粒被碳包覆而失去催化作用,生长停止.

关键词: 无机非金属材料,碳纳米管,电子回旋共振微波等离子体化学气相沉积(ECR CVD)方法,阵列,生长特性

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