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溶胶-凝胶法合成的氧化铪纳米粒子的结构、形貌、光学及光致发光特性
摘要: 采用溶胶-凝胶法合成了新型HfO2纳米颗粒。通过X射线粉末衍射、扫描电子显微镜(含元素分析)、傅里叶变换红外光谱仪和紫外-可见光谱对样品进行了表征。XRD图谱显示立方相向单斜相转变,计算得出立方相的粒径为34.92和35.66纳米,摩尔浓度增加使粒径增大至60.31和60.33纳米。光学带隙能随摩尔浓度增加而降低。我们预期该溶胶-凝胶法可推广用于制备其他金属氧化物的纳米结构。
关键词: 溶胶-凝胶法,氧化铪,纳米粒子,光致发光
更新于2025-09-23 15:22:29
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[2020年IEEE拉丁美洲电子器件会议(LAEDC) - 哥斯达黎加圣何塞(2020.2.25-2020.2.28)] 2020年IEEE拉丁美洲电子器件会议(LAEDC) - 氧化铪作为空穴阻挡层对有机太阳能电池性能的影响
摘要: 本文研究了氧化铪(HfO?)作为空穴阻挡层(HBL)对倒置体异质结有机太阳能电池(iOSC)在空气环境中的稳定性和降解的影响。该电池以噻吩[3,4-b]噻吩-交替-苯并二噻吩(PTB7)为给体材料,[6,6]-苯基C71丁酸甲酯(PC70BM)为受体材料。通过热蒸发法沉积了厚度为0.9纳米的超薄HfO?层,获得的最高功率转换效率(PCE)为8.33%。采用理想二极管等效电路模型对电流密度-电压特性(J-V)进行了建模。作为对比,还制备了以聚[(9,9-双(3'-(N,N-二甲基氨基)丙基)-2,7-芴)-交替-2,7-(9,9-二辛基芴)](PFN)和氧化锌(ZnO)作为空穴阻挡层的电池。三组电池在空气中暴露1000小时后,分析了从电流密度-电压特性(J-V)中提取的电学参数。结果表明,以HfO?作为空穴阻挡层的电池在空气环境中放置1000小时后,其功率转换效率仍保持在初始值的约30%,降解程度小于使用ZnO的iOSC。
关键词: 电子传输层、二氧化铪(HfO?)、PFN、PTB7:PC70BM太阳能电池、氧化铪、有机太阳能电池、氧化锌(ZnO)、降解、有机太阳能电池稳定性
更新于2025-09-23 15:19:57
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梯度掺杂Y<sub>2</sub>O<sub>3</sub>:HfO<sub>2</sub>薄膜的铁电性能——通过脉冲激光沉积法制备
摘要: 基于HfO?的薄膜是一种具有高介电常数和CMOS兼容性的纳米级铁电材料,使其成为高性能电子器件的理想候选材料。本文通过脉冲激光沉积法成功制备了掺钇铁电HfO?(HYO)薄膜。该HYO薄膜采用交替沉积HfO?陶瓷靶和Y?O?陶瓷靶的方法实现梯度掺杂。通过掠入射X射线衍射和扫描透射电子显微镜测量证实,薄膜中存在铁电相正交晶系。此外,该HYO薄膜展现出优异的铁电和介电性能:剩余极化强度高达10.5 μC/cm2,介电常数为27。压电力显微镜图像中可观察到180°畴反转现象,且写入畴的相位对比度随时间逐渐消退。本研究为制备铁电HYO薄膜提供了可靠方法,在未来高性能纳米电子学领域具有重要应用潜力。
关键词: 脉冲激光沉积,掺钇,铁电,薄膜,氧化铪
更新于2025-09-19 17:13:59
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氧辅助离子束溅射法沉积的氧化铪薄膜中纳米气泡对激光性能的影响
摘要: 铪(Hf)基材料是一种高折射率介质,用于制造下一代激光器的介电涂层。沉积过程中缺陷的形成是实现未来高能量密度激光应用中高抗激光损伤涂层的主要障碍。因此,理解铪基材料中导致激光诱导损伤的前驱体至关重要。在本研究中,我们探究了通过氧辅助双离子束溅射(IBS)工艺制备的90纳米厚铪基薄膜的激光诱导损伤机制。在脉冲纳秒紫外激光照射(355纳米,8纳秒)下,发现激光诱导损伤起始阈值强烈依赖于铪基薄膜中纳米气泡内所捕获的氩气量和过量氧含量。通过小角X射线散射以及结合高角度环形暗场技术的扫描/透射电子显微镜,揭示并证实了纳米气泡的存在。损伤起始阈值最初保持稳定,但当氧能量超过100电子伏特时开始下降。损伤起始归因于纳米气泡内通过多光子电离产生的激光诱导等离子体。结果表明,IBS工艺制备涂层中形成的纳米气泡是一种强效前驱体。尽管纳米气泡普遍存在于IBS薄膜中,但其对铪基薄膜抗激光损伤性能的负面影响此前未被认识到。我们的发现为实现抗激光损伤铪基薄膜所需的潜在缓解策略提供了基础依据。
关键词: 激光诱导损伤、多光子电离、离子束溅射、氧化铪、纳米气泡
更新于2025-09-16 10:30:52
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通过氧化铪薄膜作为电子阻挡层的隧穿效应增强有机光电探测器的光电流
摘要: 为实现有机光电探测器(OPD)的高探测率,我们研究了氧化铪(HfO2)作为电子阻挡层,试图通过隧穿效应获得低漏电流和高光电流。所制备器件结构为:铟锡氧化物(ITO)/HfO2/(聚[3-己基噻吩-2,5-二基][P3HT]:PC60BM)/镱/铝。为探究氧化铪薄膜中的隧穿效应,我们采用连续离子层沉积法制备了该薄膜,并将氧化铪的性能与氧化铝及聚(3,4-乙烯二氧噻吩)聚苯乙烯磺酸盐(PEDOT:PSS)进行了对比。研究发现,由于OPD中隧穿效应的作用,氧化铪能实现低漏电流与高光电流。当薄膜厚度为5.5纳米、带宽约100千赫兹时,其探测率达到1.76×1012琼斯量级,具备商业化应用价值。
关键词: 探测率、隧穿效应、有机光电探测器、氧化铪、电子阻挡层
更新于2025-09-16 10:30:52
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基于HfO?的外延薄膜中由铁弹畴转变介导的铁电性
摘要: 本文展示了铁电薄膜中从非极性b轴向极性c轴取向畴的铁弹畴转变。扫描透射电子显微镜(STEM)对7% YO1.5掺杂HfO2(YHO-7)外延薄膜的观测表明:采用脉冲激光沉积法在Sn掺杂In2O3/(001)YSZ衬底上制备的原始薄膜,其极化方向倾向于沿面内取向以避免面外方向较强的退极化场。施加电场有助于YHO-7薄膜发生铁弹畴转变。该薄膜通过极化方向从面内向面外的重定向及介电常数的提升,展现出饱和极化强度约30 μC/cm2的显著铁电特性。针对原始区域与极化区域的同步辐射X射线衍射聚焦光束测量显示:当仅允许存在于非极性b轴取向的奇数级反射峰消失时,证实发生了铁弹90°畴转变。STEM观测同时发现c轴取向畴显著增加。这一铁弹畴转变现象强有力地支持了HfO2铁电性源于非中心对称正交相的结论。
关键词: 铁电性、铁弹畴翻转、外延薄膜、氧化铪
更新于2025-09-10 09:29:36
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硅和铒共掺杂HfO2基薄膜的结构与光学特性研究
摘要: 研究了沉积条件和后续退火处理对(Si,Er)共掺杂HfO?薄膜微观结构和光学性能的影响。通过射频磁控共溅射技术在硅衬底上制备薄膜,采用硅靶与氧化铒靶材及硅颗粒复合溅射。利用光谱椭偏仪、傅里叶变换红外光谱和光致发光方法对原位沉积样品及退火样品进行表征。结果表明:调节射频功率密度可有效监控掺杂浓度;在氮气氛围中800-1100°C退火10-60分钟会导致相分离并形成HfO?、SiO?及纯硅相。900-950°C退火的薄膜呈现源自硅纳米晶载流子复合的红色发光,更高温度退火则通过非共振激发增强了稀土发光,为硅纳米团簇的形成提供了佐证。研究发现Er离子激发机制与富硅SiO?稀土掺杂薄膜类似——可见光激发下硅纳米晶是主要敏化中心,而紫外至深蓝光照射时则以基质缺陷的能量传递为主导。
关键词: ??、氧化铪、硅、纳米晶体、光致发光
更新于2025-09-09 09:28:46