金属Pd掺杂对MoS_2/Si异质薄膜微结构和光伏性能的影响

采用直流磁控溅射技术,在Si表面沉积了Pd掺杂MoS_2(Pd:MoS_2)薄膜,形成了Pd:MoS_2/Si异质薄膜太阳能电池器件,并综合利用拉曼光谱、紫外-可见光谱、紫外光电子能谱和伏安曲线测量等技术分析了Pd掺杂浓度(x%)对MoS_2薄膜微结构及Pd:MoS_2/Si异质薄膜器件光伏性能的影响。拉曼光谱结果表明,Pd掺杂明显改变了MoS_2薄膜中A_(1g) 晶格振动,而几乎不影响E_(2g)~1晶格振动。在模拟太阳光照射条件下,伏安性能测试结果显示:随着Pd掺杂浓度的增加,Pd:MoS_2/Si异质薄膜器件的光伏性能显著增强;当x=1时,器件表现出最佳的光伏效果,转化效率达到4.6%;继续增加Pd掺杂浓度,器件的光伏性能则逐渐减弱。进一步通过紫外-可见光光谱和紫外光电子能谱分析,构建了Pd:MoS_2/Si界面能带结构,阐释了Pd掺杂对器件光伏性能的影响机制。     

MoS_2/SnS_2异质结催化性能增强的第一性原理研究

基于密度泛函理论的第一性原理计算方法,系统研究了单层MoS_2、单层SnS_2和MoS_2/SnS_2异质结体系的几何结构、电子结构和功函数等性能.结果表明,MoS_2/SnS_2异质结的带隙明显小于单层MoS_2(001)和单层SnS_2(001),这有利于降低光子激发能,提高光吸收能力.通过计算MoS_2/SnS_2异质结的差分电荷密度,发现电荷的重新分布主要发生在MoS_2的界面附近,SnS_2内部的电荷密度变化很小,这表明构建的异质结可以有效改善复合体系的电荷转移能力,抑制光生电子和空穴的复合,从而提高材料的催化性能.     

退火温度对反应共溅法制备CoTiO_2薄膜的影响

通过超高真空反应磁控共溅射方法制备了CoTiO_2薄膜样品,在退火过程中加入了紫外光照射,研究了退火温度在反应共溅法中对薄膜微结构和磁性能的影响。形貌和结构研究表明,随着退火温度的升高样品的表面颗粒尺度逐渐减小,温度越高越有利于磁性相的形成,且500℃退火温度下锐钛矿结构的衍射峰较明显,晶胞变大;磁滞回线显示出样品呈现铁磁性特征,并且随着退火温度的升高样品的磁化强度逐渐降低;热磁曲线测量显示有序温度高于120℃。退火过程中进行辐照干预的处理,发现在薄膜制备过程中对薄膜的结构及磁性有重要影响。铁磁性有可能是起源于在热处理过程中引起的磁性离子和氧空位导致的晶格缺陷。     

用离子束增强沉积法制备In-N共掺杂ZnO薄膜

用In2O3粉体与ZnO粉体均匀混合,压制成溅射靶.在Si和SiO2/Si衬底上,用离子束增强沉积(IBED)方法对沉积膜作Ar+/N+注入,制备In-N共掺杂氧化锌薄膜.在氮气氛中作适当的退火,可以方便地获得取向单一、结构致密、性能良好的共掺杂ZnO薄膜.初步研究了INZO共掺杂薄膜的电阻率随退火条件的变化.     

(110)取向镍酸镧导电薄膜的制备及性能研究

采用化学溶液法在SiO2/Si(100)衬底上制备了LaNiO3导电薄膜,研究不同热解温度、不同薄膜厚度对LNO薄膜结构和导电性的影响,结果发现薄膜均呈现(110)择优取向生长,尤其是650°C退火6层的薄膜(110)相对取向度最大为2.05,750°C退火的薄膜电阻率最小,且电阻率随时间和厚度的增加而变大.     

MoS_2薄膜制备和表征及光伏器件应用综合研究型实验设计

为了让学生更好地认识二维层状半导体的特性,设计了二硫化钼(MoS_2)薄膜制备、表征及光伏器件应用综合研究型实验。该实验包括磁控溅射技术制备MoS_2薄膜、薄膜太阳能电池器件制作、晶格结构和表面形貌分析、电光性能测量等实验内容,形象展示了MoS_2薄膜生长、独特结构和优异器件性能之间的内在联系,让学生对MoS_2新材料特征有整体的认知。该实验选题新颖,实验内容涵盖材料学、半导体物理、电子器件等知识点。教学实践表明,该综合研究实验全面培养了学生的综合素质和创新研究能力。     

对靶磁控溅射Co/TiO_2薄膜制备和表征

为了研究稀磁半导体Co/TiO2薄膜的微观结构和磁性,进一步探讨制备工艺和测量方法对稀磁半导体薄膜材料的影响。通过高真空对靶直流磁控溅射装置和原位退火工艺制备了Co/TiO2薄膜样品,然后利用扫描探针显微镜、振动样品磁强计和X射线衍射仪对所制得的薄膜样品的磁性和微结构进行了研究,发现磁性金属Co的掺杂量对Co/TiO2薄膜的结构及磁性有重要影响。结果表明:样品的表面粗糙度和颗粒尺寸随磁性金属含量升高而增大;随着Co百分含量的升高,形成的薄膜样品Co/TiO2和Co金属混合结构会减小矫顽力;对于Co含量较低样品其磁滞回线的斜率在低温测量时得到的结果明显小于室温环境的结果,归因于受到了顺磁相的影响。由X射线衍射结果可知此时样品为锐钛矿结构。     

不同退火条件下Sn掺杂浓度对ZnO薄膜性能影响

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。     

ZnO外延薄膜的制备及孪晶的形成

采用螺旋波等离子体辅助溅射沉积法在衬底Al2O3的(0001)面上沉积ZnO薄膜,所生长的薄膜在未退火和退火时表现出不同的平面内取向.未退火时薄膜表现出较好的单筹异质外延生长,而退火后薄膜的Φ扫描图像中出现了12个峰,这表明退火后薄膜出现反相筹,表现为孪晶生长.重点分析了退火对螺旋波等离子体辅助溅射技术外延ZnO薄膜的结构及表面形貌的影响规律,为外延ZnO薄膜质量的提高及该技术应用的探索奠定基础.     

溶胶-凝胶法制备SrNb_(0.05)Ti_(0.95)O_3薄膜及性能分析

以Sr(OOCCH3)2·H2O,Ti(OC4H9)4·Nb(C2H5O)5为原料,用溶胶-凝胶工艺成功地进行了SrNb0.05Ti0.95O3(SNTO)薄膜的制备,溶胶薄膜经过575℃-725℃/60min退火形成立方钙钛矿结构。用XRD、SEM等进行了结构和形貌表征,证明了该薄膜是纳米晶体结构,制定了SNTO薄膜的最佳退火工艺。SNTO薄膜的介电特性分析:掺杂Nb5+能使SrTiO3转化为n-半导体。