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过渡金属与F共掺杂ZnO薄膜结构及磁、光特性

周攀钒 袁欢 徐小楠 鹿轶红 徐明

过渡金属与F共掺杂ZnO薄膜结构及磁、光特性

周攀钒, 袁欢, 徐小楠, 鹿轶红, 徐明
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  • 采用溶胶-凝胶法在玻璃衬底上制备了过渡金属元素与F共掺杂Zn0.98-xTMxF0.02O (TMx=Cu0.02, Ni0.01, Mn0.05, Fe0.02, Co0.05)薄膜, 进而利用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、紫外-可见透过谱、光致发光及振动样品磁强计等研究了薄膜的表面形貌、微结构、禁带宽度及光致发光(PL)和室温磁学特性. 研究表明: 掺杂离子都以替位的方式进入了ZnO晶格, 掺杂不会破坏ZnO的纤锌矿结构. 其中Zn0.93Co0.05F0.02O薄膜样品的颗粒尺寸最大, 薄膜的结晶度最好且c轴择优取向明显; Zn0.93Mn0.05F0.02O薄膜样品的颗粒尺寸最小, 薄膜结晶度最差且无明显的c轴择优取; Cu, Ni, Fe与F共掺杂样品的颗粒尺寸大小几乎相同. TM掺杂样品均表现出很高的透过率, 同时掺杂后的薄膜样品的禁带宽度都有不同程度的红移. PL谱观察到Zn0.98-xTMxF0.02O薄膜的发射峰主要由较强的紫外发射峰和较弱的蓝光发射峰组成. Zn0.93Mn0.05F0.02O薄膜样品的紫外发光峰最弱, 蓝光发射最强, 饱和磁化强度最大; 与之相反的是Zn0.96Cu0.02F0.02O薄膜, 其紫外发光峰最强, 蓝光发射最弱, 饱和磁化强度最小. 结合微结构和光学性质对Zn0.98-xTMxF0.02O薄膜的磁学性质进行了讨论.
      通信作者: 徐明, hsuming_2001@aliyun.com
    • 基金项目: 四川省学术和技术带头人培养基金(批准号: 25727502)和西南民族大学研究生学位点建设项目(批准号: 2015XWD-S0805)资助的课题.
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出版历程
  • 收稿日期:  2015-05-13
  • 修回日期:  2015-09-28
  • 刊出日期:  2015-12-05

过渡金属与F共掺杂ZnO薄膜结构及磁、光特性

  • 1. 西南民族大学电气信息工程学院, 信息材料四川省重点实验室, 成都 610041
  • 通信作者: 徐明, hsuming_2001@aliyun.com
    基金项目: 

    四川省学术和技术带头人培养基金(批准号: 25727502)和西南民族大学研究生学位点建设项目(批准号: 2015XWD-S0805)资助的课题.

摘要: 采用溶胶-凝胶法在玻璃衬底上制备了过渡金属元素与F共掺杂Zn0.98-xTMxF0.02O (TMx=Cu0.02, Ni0.01, Mn0.05, Fe0.02, Co0.05)薄膜, 进而利用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、紫外-可见透过谱、光致发光及振动样品磁强计等研究了薄膜的表面形貌、微结构、禁带宽度及光致发光(PL)和室温磁学特性. 研究表明: 掺杂离子都以替位的方式进入了ZnO晶格, 掺杂不会破坏ZnO的纤锌矿结构. 其中Zn0.93Co0.05F0.02O薄膜样品的颗粒尺寸最大, 薄膜的结晶度最好且c轴择优取向明显; Zn0.93Mn0.05F0.02O薄膜样品的颗粒尺寸最小, 薄膜结晶度最差且无明显的c轴择优取; Cu, Ni, Fe与F共掺杂样品的颗粒尺寸大小几乎相同. TM掺杂样品均表现出很高的透过率, 同时掺杂后的薄膜样品的禁带宽度都有不同程度的红移. PL谱观察到Zn0.98-xTMxF0.02O薄膜的发射峰主要由较强的紫外发射峰和较弱的蓝光发射峰组成. Zn0.93Mn0.05F0.02O薄膜样品的紫外发光峰最弱, 蓝光发射最强, 饱和磁化强度最大; 与之相反的是Zn0.96Cu0.02F0.02O薄膜, 其紫外发光峰最强, 蓝光发射最弱, 饱和磁化强度最小. 结合微结构和光学性质对Zn0.98-xTMxF0.02O薄膜的磁学性质进行了讨论.

English Abstract

参考文献 (46)

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