1 东华理工大学 信息工程学院，江西南昌33003
2 东华理工大学 软件学院，江西南昌330013
3 江西省核地学数据科学与系统工程技术研究中心，江西南昌001
为了获得高性能和低成本的氧化锌（ZnO）基紫外光探测器，使用Ga掺杂ZnO（ZnO∶Ga）作为光敏层，采用水热法合成了不同Ga掺杂浓度ZnO∶Ga微米棒，Ga与Zn的原子比分别为0%（未掺杂），0.5%，1%，2%和4%。使用X射线衍射仪（XRD）测试所有样品的晶体结构，发现它们都为六方纤锌矿结构的ZnO。采用扫描电子显微镜（SEM）观察它们的形貌，都呈现棒状结构。进一步，制备叉指图案氟掺杂的氧化锡（FTO）导电玻璃基底，将不同Ga掺杂浓度ZnO∶Ga微米棒分别涂覆在FTO上，得到5种简单结构的紫外光探测器，系统研究了它们的性能。结果表明：所有ZnO∶Ga微米棒紫外光探测器对365 nm紫外光表现出良好的响应。其中，1% Ga掺杂ZnO∶Ga微米棒紫外光探测器性能最佳，经计算，在365 nm波长处，它的响应度、增益和比探测率分别为13.13 A/W （5 V），44.63 （5 V），3.31×1012 Jones，响应时间和衰减时间分别为12.3 s和36.4 s。说明在ZnO微米棒中进行合适Ga掺杂能有效提高紫外光探测器的性能。该研究有助于基于ZnO∶Ga材料的紫外光探测器及相关器件发展。
紫外光探测器 镓掺杂氧化锌 微米棒 水热法 响应度 ultraviolet photodetector Ga-doped ZnO microrods hydrothermal method responsivity
Author Affiliations
Abstract
1 Research and Education Centre “Microsystem Technics and Multisensory Monitoring Systems”, Southern Federal University, Russia
2 Department of Chemistry, Southern Federal University, Russia
3 Department of Physics, North-Ossetian State University, 362025 Vladikavkaz, Russia
4 Department of Physics and Engineering, ITMO University, 191002 Petersburg, Russia
Thin nanocomposite films based on tin dioxide with a low content of zinc oxide (0.5–5mol.%) were obtained by the sol–gel method. The synthesized films are 300–600nm thick and contains pore sizes of 19–29nm. The resulting ZnO–SnO2 films were comprehensively studied by atomic force and Kelvin probe force microscopy, X-ray diffraction, scanning electron microscopy, and high-resolution X-ray photoelectron spectroscopy spectra. The photoconductivity parameters on exposure to light with a wavelength of 470nm were also studied. The study of the photosensitivity kinetics of ZnO–SnO2 films showed that the film with the Zn:Sn ratio equal to 0.5:99.5 has the minimum value of the charge carrier generation time constant. Measurements of the activation energy of the conductivity, potential barrier, and surface potential of ZnO–SnO2 films showed that these parameters have maxima at ZnO concentrations of 0.5mol.% and 1mol.%. Films with 1mol.% ZnO exhibit high response values when exposed to 5–50ppm of nitrogen dioxide at operating temperatures of C and C.
Sol–gel method, ZnO–SnO2 films gas-sensitive properties surface potential potential barrier conduction activation energy Journal of Advanced Dielectrics
2024, 14(1): 2245002
1 河南工业大学理学院, 郑州 450000
2 上海大学理学院物理系, 上海 201900
本文采用热聚合法和水热法成功制备了ZnO/g-C3N4系列复合光催化剂, 并对所制备样品的结构、形貌和光吸收性能等进行了表征和测试, 通过在可见光照射下降解亚甲基蓝(MB)和光解水产氢评估了样品的光催化性能。实验结果表明, 制备的ZnO/g-C3N4系列复合光催化剂性能均优于ZnO和g-C3N4样品。此外, 当ZnO和g-C3N4的摩尔比为1∶1时, 所制备ZnO/g-C3N4复合样品的光催化性能最好。一方面, 此样品仅在30 min后便达到了94.36%的降解率, 其降解速率分别是ZnO和g-C3N4的5.6和6.7倍; 另一方面, 此样品6 h光解水产氢量为11.75 mmol, 产氢速率是g-C3N4的7倍。研究表明, 所制备的ZnO/g-C3N4系列复合光催化剂在降解污染物和光解水产氢方面均展现出了优异的性能。同时, 本文还对ZnO/g-C3N4系列复合光催化剂的光催化降解和产氢机理进行了研究。
ZnO/g-C3N4复合光催化剂 水热法 光降解 光解水产氢 活性自由基 ZnO/g-C3N4 composite photocatalyst hydrothermal method photodegradation photolysis aquatic hydrogen active free radical
1 西安交通大学 电子与信息学部微电子学院, 西安市微纳电子与系统集成重点实验室, 陕西 西安 710049
2 西安微电子技术研究所, 陕西 西安 710075
该文基于FDTD数值仿真法研究了电导率对ZnO体声波谐振器谐振频率的影响规律, 为体声波声放大器、可调滤波器及探测器的优化设计提供指导。电导率的影响通过连续性方程引入, 为了提高仿真精度, 连续性方程采用四阶Adams-Bashforth差分格式。仿真结果表明, 电导率在1~30 mS/m时, 对谐振器谐振频率具有显著的调制效果。
体声波谐振器 压电半导体 电导率调制 数值仿真 bulk acoustic wave resonator piezoelectric semiconductor conductivity modulation numerical simulation ZnO ZnO
1 长春理工大学 材料科学与工程学院，吉林 长春 130022
2 光电功能材料教育部工程研究中心，吉林 长春 130022
ZnO宽禁带半导体紫外光电探测器具有稳定性高、成本低等诸多优势，在**、医疗、环境监测等领域具有重要的应用前景。本文采用射频磁控技术在SiO2衬底上制备了ZnO薄膜，在此基础上获得了具有高增益的金属?半导体?金属（MSM）结构的ZnO紫外光电探测器。10 V偏压下，探测器的响应度和外量子效率分别为4.90 A/W和1668%。这是由于光照情况下，半导体与金属界面处的空穴俘获产生高增益所导致的。此外，进一步研究了增益效应、外加偏压和耗尽层宽度对ZnO紫外光电探测器响应度的调控规律与影响机制，为高性能紫外光电探测器的研制与性能调控提供了重要的参考依据。
ZnO 紫外光电探测器 响应度 增益效应 耗尽层 ZnO ultraviolet photodetector responsivity gain effect depletion layer 红外与激光工程
2023, 52(10): 20230433
1 上海第二工业大学资源与环境工程学院，上海 201209
2 上海第二工业大学能源与材料学院，上海 201209
本文通过浸没沉淀相转换法制备了具有整体式结构的氧化锌/氯氧化铋/氧化石墨烯/聚偏氟乙烯(ZnO/BiOCl/GO/PVDF)复合膜，以亚甲基蓝(MB)、罗丹明(RhB)和四环素(TC)为目标污染物验证了复合膜的光催化降解性能，通过XRD、SEM等测试方法对复合膜进行测试。结果表明，氯氧化铋(BiOCl)的薄片结构提供更多的活性位点，氧化石墨烯(GO)的褶皱状结构有利于ZnO的结合，有助于光催化效果的提升。同时ZnO与BiOCl形成p-n异质结，扩大复合材料的可见光响应范围，在可见光照射下，180 min时对RhB的去除率达95.5%，140 min时对TC的去除率达93.1%以上，能够基本去除污染物；循环使用5次后，复合膜对MB的降解率仍达97.8%。在“双碳”背景下，本文制备的具有整体式结构的ZnO/BiOCl/GO/PVDF复合膜可作为一种环保、稳定、经济的光催化剂，用于去除MB等水溶性污染物，该复合膜在整体式结构催化剂降解水溶性污染物废水中具有广阔的应用前景。
整体式结构 复合膜 双碳 光催化 水溶性污染物 ZnO ZnO BiOCl BiOCl monolithic structure composite membrane double carbon photocatalysis water-soluble pollutant
1 太原理工大学新型传感器与智能控制教育部与山西省重点实验室，山西 太原 030002
2 太原理工大学物理与光电工程学院，山西 太原 030002
3 铜仁学院物理与电子工程系，贵州 铜仁 554300
研究了不同晶面与掺杂的ZnO晶体在飞秒线/径向偏振光（330 fs， 532 nm）激发下的超快三阶光学非线性效应。首先，采用紫外/可见吸收光谱对ZnO晶体的带隙进行分析；然后，基于Z-Scan技术在飞秒线/径向偏振光条件下测试了ZnO晶体的三阶光学非线性特性。结果表明：在线偏振光和径向偏振光激发下，不同晶面和掺杂的ZnO晶体均呈现出非线性饱和吸收效应和自聚焦效应，由ZnO晶体中缺陷态的电子跃迁导致。飞秒线偏振光激发时，ZnO［101］的三阶光学非线性效应最强，由ZnO晶体中变窄的能量带隙引起的近共振增强的三阶光学非线性导致；而在径向偏振光激发下，ZnO［110］的三阶光学非线性最强，这可能是由较窄的能量带隙和飞秒矢量激光的轴对称偏振产生的各向异性非线性共同作用造成。本研究结果在可饱和吸收体、超快光场调控与超分辨成像等领域具有潜在的应用价值。
非线性光学 ZnO晶体 径向偏振光 饱和吸收 自聚焦 激光与光电子学进展
2023, 60(19): 1919001
辐射研究与辐射工艺学报
2023, 41(4): 040204
1 武汉理工大学硅酸盐建筑材料国家重点实验室, 武汉 430070
2 北京工业大学材料与制造学部, 北京 100124
3 广东风华高新科技股份有限公司, 肇庆 526000
本文以铜浆料用ZnO-B2O3-SiO2-BaO玻璃为对象, 通过X射线衍射(XRD)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)、X射线光电子能谱(XPS)、拉曼光谱(Raman)、核磁共振铝谱(27Al NMR)、差示扫描量热(DSC)和扫描电子显微镜(SEM)等表征方法, 研究了ZnO含量对其结构和性能的影响。结果表明,随着ZnO含量的增加, 玻璃试样中BO/NBO(摩尔比)、玻璃试样的平均桥氧数和［ZnO4］/［ZnO6］摩尔比均先增大后减小, ［BO4］/［BO3］摩尔比增大, ［AlO6］和［AlO5］摩尔占比增大, ［AlO4］摩尔占比降低。玻璃试样网络结构连接度整体先致密后疏松, 且当ZnO的质量分数为36%时玻璃试样网络结构最为致密。当ZnO质量分数从32%增加到42% 时, 玻璃试样的DSC曲线中玻璃化转变温度Tg、起始烧结温度TS1和热膨胀系数(CTE)均先降低后升高, CTE数值范围为6.0×10-6~6.3×10-6 K-1, 符合铜浆料与Ca1-xSrxZrO3陶瓷基板封接时的热膨胀与烧结温度等要求。
ZnO-B2O3-SiO2-BaO玻璃 封接玻璃 低熔点玻璃 铜浆料 烧结温度 玻璃网络结构 ZnO-B2O3-SiO2-BaO glass sealing glass low melting point glass copper paste sintering temperature glass network structure
