长沙理工大学物理与电子科学学院, 湖南 长沙 410114
X射线衍射光谱、 拉曼光谱和紫外可见透射光谱技术是薄膜材料检测的重要技术手段。 通过对薄膜材料光谱性能的分析, 可以获得薄膜材料的物相、 晶体结构和透光性能等信息。 为了解厚度对未掺杂ZnO薄膜的X射线衍射光谱、 拉曼光谱和紫外可见透射光谱性能的影响, 利用溶胶-凝胶法在石英衬底上旋涂制备了不同厚度的未掺杂ZnO薄膜样品, 并对薄膜样品进行了X射线衍射光谱、 拉曼光谱和紫外可见透射光谱的检测。 首先, 通过X射线衍射光谱检测发现, 薄膜样品呈现出(002)晶面的衍射峰, ZnO薄膜为六角纤锌矿结构, 均沿着C轴择优取向生长, 且随着薄膜厚度的增加, 衍射峰明显增强, ZnO薄膜的晶粒尺寸随着膜厚的增加而长大。 利用扫描电子显微镜对薄膜样品的表面形貌分析显示, 薄膜表面致密均匀, 具有纳米晶体的结构, 其晶粒具有明显的六角形状。 通过拉曼光谱检测发现, 薄膜样品均出现了437 cm-1的拉曼峰, 这是ZnO纤锌矿结构的特征峰, 且随着薄膜厚度的增加, 其特征拉曼峰强度也增加, 进一步说明了随着ZnO薄膜厚度的增加, ZnO薄膜晶化得到了加强。 最后, 通过紫外可见透射光谱测试发现, 随着膜厚的增加, 薄膜的吸收边发生一定红移, 薄膜样品在可见光区域内的透过率随着膜厚度增加而略有降低, 但平均透过率都超过90%。 通过对薄膜样品的紫外-可见透射光谱进一步分析, 估算了薄膜样品的折射率, 定量计算了薄膜样品的光学禁带宽度, 计算结果表明: 厚度的改变对薄膜样品的折射率影响不大, 但其禁带宽度随着薄膜厚度的增加而变窄, 且均大于未掺杂ZnO禁带宽度的理论值3.37 eV。 进一步分析表明, ZnO薄膜厚度的变化与ZnO晶粒尺寸的变化呈正相关, 本质上, 吸收边或光学禁带宽度的变化是由于ZnO晶粒尺寸变化引起的。
ZnO薄膜 光谱 溶胶-凝胶 带隙 ZnO thin film Spectrum Sol-gel Band gap 光谱学与光谱分析
2021, 41(9): 2835
1 上海大学物理系索朗光伏材料与器件联合实验室， 上海 200444
2 长沙理工大学物理与电子科学学院， 湖南 长沙 410114
采用直流磁控溅射工艺，使用掺铝氧化锌(AZO)陶瓷靶，在玻璃基底上制备出具有c轴择优取向的AZO透明导电薄膜。运用共焦显微拉曼光谱仪对AZO陶瓷靶的微结构进行了表征，对在不同基底温度下沉积出来的薄膜运用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、紫外可见光分光光度计和四探针测试仪等分别进行了结构和光电特性的表征。结果表明，随着基底温度的升高，AZO薄膜的晶粒逐渐增大，c轴择优取向加强，结晶状况变好；AZO薄膜的吸收边发生蓝移，折射率降低，而薄膜厚度则有所增加，光学禁带宽度增大；AZO薄膜的电阻率降低，但在基底温度达到350 ℃后电阻率就趋于稳定。
薄膜 AZO薄膜 直流磁控溅射 结构 光电性能
长沙理工大学 物理与电子科学学院，长沙 410076
为了更有效地检测目前饮用水的质量，对市面上常用的几种品牌的饮用水以及实验室提供的蒸馏水等样品的喇曼谱进行了研究。运用激光喇曼光谱的分析方法，测量了它们的激光喇曼谱在伸缩振动喇曼峰处的半峰全宽，同时也测量了样品在伸缩振动喇曼峰处的退偏振度。结果表明，伸缩振动喇曼峰的半峰全宽随水样品中含有的微量矿物质浓度的增加而减少，而伸缩振动喇曼峰处退偏振度随水样品中含有的微量矿物质浓度增加而增加。该结果为鉴定饮用水的质量提供了一种简单而有效的方法。
光谱学 饮用水 喇曼光谱 伸缩振动 半峰全宽 退偏振度 spectroscopy drinking water Raman spectrum stretching vibration full width at half maximum depolarization ratio
长沙理工大学物理与电子科学学院, 湖南 长沙 410076
采用激光拉曼光谱对不同生产阶段自来水样品的硬度指标进行了研究,测量了水样品拉曼谱的弯曲振动峰与伸缩振动峰强度的比值,并计算了样品在伸缩振动拉曼峰处的退偏振度。结果表明,随着水样品总硬度的减少,弯曲振动峰与伸缩振动峰强度的比值和样品在伸缩振动拉曼峰处的退偏振度均随之减少。
光谱学 拉曼光谱 水质分析 硬度 弯曲振动 伸缩振动 退偏振度
