Sr- and Ni-doping in ZnO nanorods synthesized by simple wet chemical method as excellent materials for CO and CO2 gas sensing
在这项研究中，Sr和Ni掺杂的ZnO纳米棒的微观结构，形态和传感性能的影响进行了研究。采用简单的湿化学法制备了不同Sr和Ni负载量的纳米棒，并通过扫描电镜（SEM）、X射线衍射（XRD）和光致发光（PL）分析对其进行了表征。XRD分析表明，Sr和Ni掺杂的ZnO具有纤锌矿六方结构。而Sr、Ni的掺杂改变了纳米棒的形貌，增大了比表面积，降低了IUV/Igreen发光峰的比值。对厚膜电阻式平面传感器进行了CO和CO2的传感实验，研究了工作温度、掺杂剂种类和掺杂量对传感器对这两种有害气体的灵敏度和选择性的影响。Ni和Sr掺杂的ZnO基传感器的气敏特性表现出显着的增强（i。e.与基于ZnO的纳米结构相比，对于两种气体的响应增加并向较低温度偏移），表明这些ZnO纳米结构有希望制造用于监测室内空气质量的传感器装置。
2017-08-31 cond-mat.mtrl-sci
Numerical Simulation of Cs2AgBiBr6-based Perovskite Solar Cell with ZnO Nanorod and P3HT as the Charge Transport Layers
我们对无毒、无铅的钙钛矿太阳能电池（PSC）进行了模拟研究，其中Cs2 AgBiBr 6、P3 HT、ZnO纳米棒和C分别用作吸收层、空穴传输层、电子输运层和背接触。当吸收层厚度为600 nm时，器件的最大功率转换效率为4.48%.当P3 HT和ZnO纳米棒的电子亲合势分别设定为3.3 eV和4.6 eV时，PSC最佳地操作。此外，在选择合适的掺杂剂和掺杂水平时，应权衡P3 HT的空穴迁移率和受主浓度。此外，最佳的背接触功函数和吸收体缺陷密度分别为5.2 eV和1 E15 cm-3。我们还观察到辐射复合率和不同的电荷传输层对器件性能的影响。总的来说，这项研究的模拟结果将提供有见地的指导制造一个环境友好的PSC。
2021-06-24 cond-mat.mtrl-sci
Enhancement of Two photon absorption with Ni doping in the dilute magnetic Semiconductor ZnO Crystalline Nanorods
在这封信中，我们研究了高品质的镍掺杂氧化锌纳米棒的三阶光学非线性结晶纤锌矿晶格，通过湿化学方法制备。在我们的实验中，我们发现，双光子吸收系数β增加多达14倍，即7.6 err 0.4至112 err 6 cm/GW，当Ni掺杂从0增加到10%。在带隙缩放和Ni掺杂方面的β的大幅增强进行了讨论。此外，我们还发现，通过紫外-可见光谱和光致发光光谱测量的光学带隙，连续红移随着Ni掺杂浓度的增加。我们设想，强非线性光学性质与它们的稀磁效应一起，它们形成在磁光和集成光学芯片的潜在应用的重要类别的材料。
2017-08-31 cond-mat.mtrl-sci
Biomimetic fabrication and tunable wetting properties of three-dimensional hierarchical ZnO structures by combining soft lithography templated with lotus leaf and hydrothermal treatments
采用溶胶-凝胶技术、软光刻技术和水热处理相结合的仿生方法，成功制备了具有荷叶状微纳结构的三维ZnO薄膜。用新鲜荷叶复制的PDMS模具将微米级的柱状结构直接压印到ZnO溶胶膜上。在此基础上，通过低温水热法在ZnO薄膜上生长二级ZnO纳米棒阵列，制备出分级ZnO微/纳米结构。通过调节水热反应时间可以很容易地控制ZnO分级微/纳米结构的形貌和尺寸。研究发现，经过低表面能的氟烷基硅烷改性后，分级结构的ZnO薄膜的润湿性由超亲水性转变为疏水性。通过增加ZnO纳米棒结构的生长，可以调节从疏水到超疏水的改善的润湿性能。
2013-03-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Polarization selectivity of aloof-beam electron energy-loss spectroscopy in one-dimensional ZnO nanorods
利用扫描透射电子显微镜（STEM）对纤锌矿氧化锌纳米棒的电子性质进行了表征。纤锌矿结构的面内（13.0 eV）和面外（11.2 eV）方向的两个关键的晶体取向区分过渡的第一性原理密度泛函理论计算检查。我们注意到在3.4 eV附近的直接带隙跃迁的发病一定程度的取向依赖性。我们表明，可以通过将电子探针放置在不同的位置，在试样周围增加碰撞参量，同时保持束试样的方向固定，实现良好的极化选择性。观察到的结果定性地阐明在显微镜中使用的快电子（60千伏）产生的垂直电场。事实上，良好的偏振选择性可以实现远光束EELS，而不需要样品重定向是一个有吸引力的方面，从表征方法的角度来看，在STEM-EELS社区。
2021-10-05 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph physics.ins-det
Photocatalytic Degradation of Methylene Blue by ZnO/NiFe2O4 Nanoparticles
本文报道了在高温（850 °C）下通过煅烧ZnO纳米棒和NiFe 2 O 4棱柱纳米棒10小时成功地固相合成ZnO/NiFe 2 O 4纳米复合材料。这些纳米材料的结构，功能基团和形态的研究，分别采用XRD，FTIR和SEM。以亚甲基蓝（MB）染料的光催化降解为例，考察了催化剂的光催化活性.光催化研究表明，ZnO/NiFe 2 O 4纳米复合材料在紫外光下具有较高的降解效率。研究表明，ZnO/NiFe 2 O 4纳米粒子去除亚甲基蓝溶液中，OH和光生空穴h+是主要物种。采用固相法将NiFe_2 O_4与绿色合成的ZnO偶联制备ZnO/NiFe_2 O_4纳米复合材料是本文的创新之处。合成的ZnO/NiFe 2 O 4纳米复合材料在生活和工业废水处理方面具有潜在的应用前景。
2018-12-26 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph physics.chem-ph
Ultrafast Dynamics of Gold Nanorods: Tuning between Photo-Bleaching and Photo-Induced Absorption
我们报告超快电子动力学在金纳米棒研究使用80 fs的激光脉冲中心在1.57 eV。研究了五种在激光光子能量两侧具有纵向表面等离子体激元峰的纳米棒胶体悬浮液。对于ELSP>EL，观察到具有单一衰减时间常数的光诱导吸收。另一方面，对于ELSP<EL，观察到光漂白具有双指数衰减动力学，在1-3 ps之间的较快光漂白和在7 - 22 ps之间的较慢光漂白都几乎随差线性增加|EL-ELSP|.这些时间常数随泵浦强度线性增加。已经进行了模拟，以了解光漂白和光诱导吸收之间的相互作用。
2011-06-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Growth of transparent Zn1-xSrxO films by facile wet chemical method: Effect of Sr doping on the structural, optical and sensing properties
采用湿化学法在透明柔性衬底上制备了Sr掺杂ZnO纳米棒薄膜。系统研究了Sr掺杂对ZnO结构和光学性质的影响。Sr掺杂提高了ZnO的传感性能，有望成为未来有毒和可燃气体传感器以及光电子器件的理想材料。
2017-08-31 cond-mat.mtrl-sci
Observation of Saturable and Reverse Saturable Absorption at Longitudinal Surface Plasmon Resonance in Gold Nanorods
利用飞秒激光脉冲的Z扫描和瞬态吸收技术，在金纳米棒（Au NRs）中观察到了纵向表面等离子体共振（SPR）的饱和和反饱和吸收。在较低的激发辐照度，可饱和吸收的波长色散已被确定的SPR的纵向模式与恢复时间确定为几十皮秒的SPR共振附近。随着较高的激发辐照度，反饱和吸收发生并成为主导。讨论了潜在的机制。这种可逆的可饱和吸收使得Au NRs成为光限幅应用的理想候选者。
2006-04-28 cond-mat.mtrl-sci
Band Gap Opening and Optical Absorption Enhancement in Graphene using ZnO Nanoclusters
采用第一性原理密度泛函理论研究了石墨烯/ZnO异质结构的电子、光学和输运性质。结果表明，Zn 12 O 12在石墨烯中的禁带宽度为14.5meV，在可见光至红外波段的吸收率提高了1.67倍，并表现出轻微的非线性I-V特性。这些发现设想石墨烯/Zn 12 O 12异质结构可以适用于能量收集、光电探测和光化学器件。
2017-06-19 cond-mat.mtrl-sci
Enhanced visible light absorption in ZnO/GaN heterostructured nanofilms
ZnO/GAN合金由于其可灵活调节的带隙覆盖了很宽的太阳光谱范围而具有特殊的光催化应用，近年来引起了人们的广泛关注。本研究采用第一性原理计算研究了（1-100）和（11-20）ZnO/GAN异质结构纳米薄膜的结构稳定性和电子性质。探讨了纳米薄膜厚度和GAN比例对薄膜性能的影响。结果发现，所有研究的异质结构纳米薄膜的稳定性低于相应的纯ZnO薄膜，但比纯GAN薄膜更稳定，表现出更厚的膜具有更好的稳定性。电子能带结构表明，（1-100）和（11-20）两种异质结构纳米薄膜都是半导体，其带隙强烈依赖于GAN的比例以及厚度。特别有趣的是，随着GAN比例的增加，带隙先减小，然后增大。讨论了电子对价带峰和导带峰的贡献以及光吸收。我们的研究结果表明，ZnO/GAN异质结构纳米薄膜具有空间分离的电子和空穴，以及灵活的可调带隙，在可见光光伏领域的应用前景广阔。
2017-02-11 cond-mat.mtrl-sci
Three photon absorption in ZnO and ZnS crystals
本文系统地研究了宽禁带半导体中克尔型非线性折射的三光子吸收谱和波长色散。Z-扫描测量记录与飞秒激光脉冲的ZnO和ZnS。当克尔非线性的波长色散与两带模型一致时，发现3 PA的波长依赖性由（3Ephoton/Eg-1）5/2（3Ephoton/Eg）-9给出。我们还评估了高阶非线性光学效应，包括与虚拟三光子跃迁相关的五阶瞬时非线性折射，以及由三光子激发的自由载流子引起的有效的七阶非线性过程。这些高阶非线性效应是微不足道的激光激发辐照度高达40 GW/cm 2。泵浦-探测测量和三光子图的优点表明，ZnO和ZnS应该是一个很有前途的候选人在通信波长的光开关应用。
2005-11-16 cond-mat.mtrl-sci
Self-Organized Nanorod Arrays for Large-Area Surface-Enhanced Infrared Absorption
利用基于自组织（SO）纳米棒天线的大面积模板（$cm^2$）证明了高灵敏度表面增强红外吸收（SEIRA）光谱的能力。我们设计了高密度的金纳米棒天线阵列，具有偏振敏感的局部等离子体共振，可在宽带近红外和中红外（IR）光谱上调谐，与所谓的“官能团”窗口重叠。我们展示了偏振敏感的SEIRA活性，均匀的宏观区域和稳定的时间，通过利用原型自组装单分子膜的IR活性十八硫醇（ODT）分子。等离子体激元激发和分子伸缩模式之间的强耦合引起SEIRA中的特征Fano共振。阵列中的活动热点的SO工程使我们能够实现信号幅度提高高达5.7%。该图与光刻纳米天线的响应具有竞争力，并且当光学激发点从微观到宏观尺度变化时是稳定的，从而使具有成本效益的纳米传感器设备的高灵敏度SEIRA光谱学成为可能。
2020-04-05 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Understanding blue shift of the longitudinal surface plasmon resonance during growth of gold nanorods
我们详细研究了不同长宽比的金纳米棒在不同环境中的生长动力学。令人惊讶的是，通过紫外可见吸收光谱法在纳米棒的生长过程中观察到胶体金纳米棒在水介质中的时间演化的蓝移。当纳米棒从球形开始生长时，纵向表面等离子体共振峰立即演化，并且系统的吸收光谱发生蓝移。虽然红移被认为是所有纳米系统生长过程中的自然现象，但我们的蓝移观察被认为是生长溶液参数与纳米棒实际生长之间竞争的结果。纳米棒的生长有助于红移，这是隐藏在生长溶液的主要贡献下，负责观察到的大规模蓝移。
2021-06-11 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Spin-polarized electronic structure of the core-shell ZnO/ZnO:Mn nanowires probed by x-ray absorption and emission spectroscopy
结合X射线能谱分析方法和理论分析，揭示了纤锌矿ZnO纳米线阵列上沉积的Zn_（0.9）Mn_（0.1）O壳层中顺磁和反铁磁相的共存。壳是结晶的，具有朝向ZnO生长轴的取向，如通过X射线线性二色性所证明的。EXAFS分析证实，超过90%的Mn原子取代了壳层中的Zn，而第二相的分数低于10%。由Mn Kβ X射线发射谱估算出Mn的自旋磁矩为4.3μB，与置换Mn_Zn的理论值接近。而L_2，3的X射线磁性圆二色性分析表明，样品具有顺磁性，由自旋和规则直接确定的饱和自旋磁矩值为1.95μB。采用原子多重态模拟的定量分析后，这种差异被解释为共存的顺磁相和Mn的局部反铁磁耦合磁矩。最后，自旋极化电子态密度探测的自旋分辨Mn K边XANES光谱，从而分析了能带结构计算。
2013-08-30 cond-mat.mtrl-sci
Polar charge induced self-assembly: An electric effect that causes non-isotropic nanorod growth in wurtzite semiconductors
晶体通过原子的聚集和键合形成有序结构而生长。通常，生长在所有结晶方向上的可能性相等，但有时并非如此，如纳米线生长的情况。在大多数情况下，纳米线生长被解释为存在液态金属液滴，其在进入的原子流和衬底或现有的晶核之间进行调解，同时限定横向尺寸。在这里，我们报告和解释一个以前未知的模式观察到的两个纤锌矿半导体，氮化铟和氧化锌的非各向同性晶体生长。纤锌矿晶体具有极性结构，内部存在电场。热激发电荷屏蔽生长过程中的内置电场，以不均匀，但对称的方式，导致形成对称的反极性域。这些域限制了晶体的横向膨胀，诱导纤维生长模式。这里描述的机制阐明了以前无法解释的现象，在蓝宝石上的第三族氮化物的生长，强调需要考虑内置的电场的极性半导体的生长的影响。
2018-11-25 cond-mat.mtrl-sci
AgInSe2 Nanorods: A semiconducting material for saturable absorber
采用Z扫描和瞬态吸收技术研究了直径为15 nm的AgInSe 2纳米棒的非线性光学响应。在20 GW/cm 2的激发辐照度下，AgInSe 2 NR显示非线性吸收和光学克尔非线性饱和，恢复时间确定为几十皮秒。这种大的可饱和吸收和克尔非线性表现出1.2 × 10-8 esu的三阶极化率和0.04 esu.cm.s-1的品质因数，使得AgInSe 2 NR成为可饱和吸收器件的有希望的候选者。
2007-10-30 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft nlin.SI
Search for Origin of Room Temperature Ferromagnetism Properties in Ni doped ZnO Nanostructure
通过简单的低温湿化学方法制备的纳米结构样品的物理、光学和磁性，系统地研究了Ni掺杂ZnO样品室温铁磁性的起源。X射线衍射图的Reitveld细化显示了通过Ni掺杂的Zn/O占有比的应变弛豫和收缩的晶格参数的增加。类似地，扫描电子显微镜证实了Ni掺杂使形貌从纳米棒改变为纳米片，表明Ni离子掺入ZnO中。更有趣的是，XANES（X射线吸收近边光谱）测量证实，Ni是纳入ZnO作为Ni 2+。EXAFS（扩展X射线吸收精细结构）分析表明，在ZnO样品中的Zn位附近的结构紊乱随着Ni浓度的增加而激增。拉曼光谱在275 cm-1处显示出额外的缺陷驱动振动模式，仅在Ni掺杂的样品中出现，并且在580 cm-1峰处具有加宽的位移，这表明存在氧空位（VO）相关的缺陷。此外，在光致发光（PL）谱中，我们观察到在524 nm处出现了一个峰值，表明存在单电离的VO+，它可以激活稀磁半导体（DMS）中的束缚磁极化子（BMP）。磁化强度测量表明弱铁磁性在RT，这与增加Ni固结上升。因此，提出Ni离子的作用以及VO+产生的固有交换作用有助于产生BMP，这是Zn_（1-x）Ni_xO（0<x<0.125）体系中RT-FM的原因。
2017-08-31 cond-mat.mtrl-sci
In situ study of zinc peroxide decomposition to zinc oxide by X-ray absorption spectroscopy and reverse Monte-Carlo simulations
用Zn K边X射线吸收光谱原位研究了过氧化锌（ZnO $_2$）分解生成氧化锌（ZnO）的过程。EXAFS谱的主成分和线性组合分析已被用来确定加热到900 $^\circ$ C时氧化物的相组成。在高达180 $^\circ$ C的温度下仅发现ZnO $_2$相，而在高于250 $^\circ$ C的温度下仅出现纳米晶ZnO相。利用反向蒙特卡罗模拟得到了锌原子局域环境温度依赖性的详细结构信息。在接近分解温度时，发现无序度的强烈增加，证明了Zn-O和Zn-Zn对分布函数和相关均方相对位移的加宽。
2022-03-28 cond-mat.mtrl-sci
Band structure of ZnO from resonant x-ray emission spectroscopy
利用软X射线发射谱和O K边吸收谱研究了纤锌矿ZnO（0001）的电子结构。在GW近似下计算的准粒子能带结构与实验数据吻合得很好，特别是与Zn 3d-O 2 p杂化态的能量位置和吸收光谱的各向异性有关.能带结构中的色散使用共振X射线发射光谱的相干k-选择部分来映射。我们表明，更广泛的映射的频带是可能的情况下，晶体各向异性，如发现在ZnO。
2008-09-05 cond-mat.mtrl-sci
Intrinsic room temperature ferromagnetism in Co-implanted ZnO
我们报道了在蓝宝石衬底上生长的钴离子注入ZnO薄膜的结构和磁性。X射线衍射和透射电子显微镜揭示了一个（10-10）-取向的六方Co相的存在下，在Al 2 O3蓝宝石衬底，但不是在ZnO薄膜。Co团簇直径约为5-6 nm，在ZnO/Al_2 O_3界面附近形成富Co层。磁化强度测量表明，注入区存在两种不同的磁相。一个来源于Co在Al 2 O3中的团簇，另一个属于均匀的铁磁相，铁磁居里温度远高于室温，可以归因于在ZnO层中的Zn位上的Co替代。我们已经观察到在Co L2，3和O K边缘在室温下的磁二向色性，以及在X射线吸收光谱中的多重态结构的Co L3边缘周围，支持所观察到的铁磁性的内在本质Co注入ZnO薄膜。在高自旋态下，每个Co原子的磁矩约为2.81个Bohr磁子，这与理论预期的3个Bohr磁子非常接近.
2008-05-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Photocatalytic active ZnO$_{1-x}$S$_x$@CNTs heteronanostructures
本研究以垂直排列多壁碳纳米管为载体制备ZnO₁₋ₓSₓ@CNTs异质纳米结构，通过S掺杂与碳纳米管的双重作用实现可见光吸收增强，显著提升了亚甲基蓝的光催化降解性能。
2023-10-02 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Monte-Carlo simulation of localization dynamics of excitons in ZnO and CdZnO quantum well structures
研究了ZnO/MgZnO和CdZnO/MgZnO量子阱中激子的局域化动力学。实验的光致发光（PL）和吸收数据进行了比较的蒙特卡罗模拟，其中激子跳跃模型的结果。温度依赖的PL线宽和斯托克斯位移被发现是在一个定性的合理协议与跳跃模型，占额外的不均匀加宽的情况下的线宽。在CdZnO量子阱的模拟中使用的局域态密度与在5 K下获得的吸收光谱一致。
2006-02-06 cond-mat.mtrl-sci
A DFT + U Study of Absorption Spectra and Localized Surface Plasmon Resonances of few electrons in Doped ZnO Quantum Dots
本研究采用DFT+U方法计算掺杂ZnO量子点的吸收光谱，揭示少电子量子等离激元对掺杂分布、电子结构、电场极化和尺寸的敏感性，为量子等离激元研究提供可行方法。
2023-12-29 cond-mat.mtrl-sci
Optical property modification of ZnO: Effect of 1.2 MeV Ar irradiation
采用X射线衍射（XRD）、室温光致发光（PL）和紫外-可见光（UV-Vis）吸收光谱等方法对1.2 MeV Ar ~（^8+）辐照ZnO样品进行了系统研究。ZnO保持其纤锌矿晶体结构，直到最大能量密度为5 x 10^16个离子/cm ^2。XRD峰宽随辐照的变化也很小。样品的紫外-可见吸收光谱，未经辐照和辐照的最低能量密度（1 × 10^15离子/cm ^2），几乎是相同的。然而，PL发射在很大程度上淬灭了这个照射样品。随着能量密度的增加，吸收边出现红移。发现红移是由至少两个缺陷中心引起的。在5 x 10^15个离子/cm ^2的能量密度下，PL发射被恢复。随着辐照能量密度的增加，样品的颜色先变为橙色，然后变为深棕色。用5 × 10^15离子/cm ^2的能量密度辐照样品，观察到电阻率大幅下降。结果表明，在高能量密度辐照下，稳定的氧空位和锌空位是主要的缺陷。
2010-10-05 cond-mat.mtrl-sci
First-principles carrier mobility and optical absorption of strained ZnO with self-consistent Hubbard interactions
Korea Institute for Advanced Study（韩国高等研究院）；Oden Institute for Computational Engineering and Sciences, The University of Texas at Austin（德克萨斯大学奥斯汀分校奥登计算工程与科学学院）；Department of Physics, The University of Texas at Austin（德克萨斯大学奥斯汀分校物理系）
研究采用DFPT+U方法计算应变ZnO的载流子迁移率与光吸收，发现[1̄10]方向4.8%单轴拉伸应变可提升室温电子迁移率19%且不影响可见光吸收，证明适度应变可优化其性能。
2026-08-03 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
X-ray absorption spectroscopy and X-ray magnetic circular dichroism studies of transition-metal-co-doped ZnO nano-particles
采用X射线吸收光谱（XAS）和X射线磁性圆二色性（XMCD）研究了顺磁性（Mn，Co）共掺杂和铁磁性（Fe，Co）共掺杂的ZnO纳米粒子。表面敏感的总电子产额模式和体敏感的总荧光产额模式已被用来提取的纳米粒子的表面和内核区域的价态和自旋态。XAS光谱表明，显着部分的掺杂Mn和Co原子被发现在三价和四价状态，特别是在表面区域，而大部分的Fe原子被发现在三价状态的内核区域和表面区域。XMCD谱表明，表面区域的Fe $^{3+}$离子产生铁磁性，而表面区域的Co和Mn离子只表现出顺磁性。内核区域的过渡金属原子不显示磁信号，这意味着它们是反铁磁耦合的。本研究结果结合先前对过渡金属掺杂ZnO纳米颗粒和纳米线的研究结果表明，掺杂空穴，可能是由于Zn空位在纳米颗粒和纳米线的表面形成，而不是掺杂电子参与发生在这些系统中的铁磁性。
2012-08-18 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Confinement effects in ultra-thin ZnO polymorph films: electronic and optical properties
基于广义梯度和混合第一性原理模拟，本文对ZnO超薄膜的电性质进行了全面的表征，分别沿体心四面体（010）、立方烷（100）、h-BN（0001）、闪锌矿（110）、纤锌矿（10 $\bar{1}$ 0）和（0001）取向切割。局域态密度的特性进行了分析，在马德隆势的减少欠配位原子和表面状态/共振出现在VB的顶部和底部的CB。发现薄膜中的间隙宽度大于相应块体中的间隙宽度，这归因于量子限制效应。测定了薄膜的高频介电常数分量，计算了薄膜的吸收光谱。由于从表面共振或到表面共振的过渡，它们显示出刚好高于吸收阈值的特定特征。这项研究提供了第一次了解有限的尺寸效应的ZnO薄膜的电子性质和基准，这是有望通过光谱技术促进超薄膜的实验表征。
2016-03-14 cond-mat.mtrl-sci
From wurtzite nanoplatelets to zinc blende nanorods: Simultaneous control of shape and phase in ultrathin ZnS nanocrystals
超薄半导体纳米晶（NC）由于其独特的物理化学性质如强量子限制、大的表面积体积比和巨振子强度而受到越来越多的关注，其中至少一维小于其激子玻尔半径。这些优异的性能高度依赖于半导体NC的形状和晶相。纳米粒子的形状和相态的微小变化可以引起其性质的显著变化。因此，可控地合成半导体NC至关重要。在这里，我们不仅展示了强大的定义良好的ZnS纳米片（NPLs）与激子吸收和发射的合成，而且精确的形状和相位控制的ZnS NC的基础上的软模板策略。我们的方法的关键特征是硫前体量的调节，导致在中等温度（150度）下纤锌矿（WZ）ZnS NPL和锌尖晶石（ZB）ZnS纳米棒（NR）之间的同时形状/相变。紫外-可见吸收光谱和光致发光（PL）光谱显示了WZ-ZnS NPL和ZB-ZnS NRs之间非常不同的光学性质。WZ-ZnS NPL的UV-vis吸收光谱清楚地表现出在ZB-ZnS NR中未观察到的尖锐的激子峰。此外，光致发光特性表明，WZ-ZnS纳米线具有窄的激子发射峰（292 nm），而ZB-ZnS纳米线则具有宽的集体发射带（335、359、395和468 nm）。用密度泛函理论（DFT）模拟了ZnS纳米线吸收光谱中的带间电子跃迁，解释了激子特征的出现.所提出的简单有效的合成策略为进一步合成具有形状和相位控制的纳米晶体开辟了一条新的途径，用于电子学和光子学的高级应用。
2019-07-04 cond-mat.mtrl-sci
Electronic and optical excitations at the pyridine/ZnO(10$\overline{1}$0) hybrid interface
将全电子密度泛函理论与多体微扰理论相结合，研究了吡啶分子在ZnO（$10\overline{1}0$）非极性表面上的化学吸附.我们采用$G_0W_0$近似来描述它的准粒子能带结构的单粒子激发，并求解Bethe-Salpeter方程获得的吸收光谱。组分的不同特性导致各个Kohn-Sham态的非常不同的自能校正，因此$G_0W_0$能带结构与其DFT对应物明显不同，即，多体效应不能被认为是导带的刚性移动。我们探讨了在很宽的能量范围内的界面处的光激发的性质，并表明形成了各种电子-空穴对，包括混合激子和（混合）电荷转移激发。的吸收开始的特征在于由一个强烈的约束明亮的ZnO为主的混合激子。对于任一激子类型的选定的例子，我们分析了从价带和导带的个人贡献，并讨论了电子-空穴波函数的结合强度和扩展。
2018-07-30 cond-mat.mtrl-sci
The structural, magnetic and optical properties of TMn@(ZnO)42 (TM = Fe, Co and Ni) hetero-nanostructure
磁性过渡金属氧化物纳米颗粒由于其广泛的应用而引起人们极大的兴趣，从磁共振成像中的医学传感器到光催化。虽然已经报道了一些关于TM@氧化物小团簇的研究，但对TMn@（ZnO）42的物理电子性质的理解还远远不够。本文采用密度泛函理论研究了TMn@（ZnO）42（TM = Fe，Co，Ni）异质纳米结构的电子、磁性和光学性质。结果表明，Fe 13 @（ZnO）42、Co 15 @（ZnO）42和Ni 15 @（ZnO）42是最稳定的核壳结构。此外，还预测了TMn @ ZnO 42异质纳米结构中Fe、Co和Ni的磁矩和磁性的变化主要源于核TM-3d轨道和壳O-2 p轨道的有效杂化，并研究了Fe 15 @（ZnO）42的磁矩反转.最后，通过计算研究的光学性质表明，与（ZnO）48的情况相比，在吸收光谱中的红移现象。
2017-09-25 cond-mat.mtrl-sci
Enhancing Light Harvesting by Hierarchical Functionally Graded Transparent Conducting Al-doped ZnO Nano- and Mesoarchitectures
提出了一种功能梯度掺铝氧化锌结构，它结合了导电性，可见光透明性和光散射与机械柔性。纳米和介观结构，由一个层次，大表面积，中孔树状结构演变成一个紧凑的层，在室温下合成，是完全兼容的塑料基板。光捕获能力是通过显示作为有源层的低带隙聚合物的光吸收的高达100%的改善来证明的。
2013-11-27 cond-mat.mtrl-sci
Effect of Mg diffusion on bilayer photoluminescence spectra of Mg0.29Zn0.71O/ZnO interface at different annealing temperatures
采用脉冲激光沉积法在蓝宝石衬底上生长了Mg0.29Zn0.71O/ZnO（MZO/ZnO）双层膜，并在500 ~ 900 ℃的不同温度下进行退火处理，以使Mg在膜的界面上扩散。二次离子质谱（SIMS）和光吸收测量样品上的Mg的扩散证实。由于Mg的扩散，双层膜的光致发光（PL）光谱得到显着修改。而生长的结构有两个不同的近带边紫外发光峰对应的ZnO和MZO层，在900 ℃退火的一个有一个近带边PL峰对应的一个完整的混合层。在~800 ℃的中间退火温度下，MZO层对应的PL峰位发生红移，ZnO层对应的PL峰位发生蓝移，表明界面扩散和部分混合。已经开发了一个理论模型，并进行了数值模拟，以关联的PL光谱的双层膜与Mg的扩散分布在整个界面上，通过SIMS测量。
2013-02-18 cond-mat.mtrl-sci
Enhancement of optical properties and dielectric nature of Sm$_3$+doped Na$_2$O-ZnO-TeO$_2$ Glass materials
采用熔体淬冷法制备了Sm掺杂的Na $_2$ O-ZnO-TeO $_2$（NZT）玻璃。利用差热分析（DTA）和热重分析（TGA），通过Hruby参数评价了玻璃的形成能力和玻璃稳定性。红外光谱和X-射线衍射的研究分别描述了玻璃的离子性质和非晶图案。在吸收光谱中观察到6 H5/2- 4P 3/2、6 H5/2- 4 M19/2、6 H5/2 - 4 I15/2和6 H5/2- 4 I11/2跃迁的吸收峰。光学带隙能量（Eg）进行了计算，并观察到从2.95 eV到1.50 eV的掺杂浓度降低。在Sm ~（3+）掺杂的玻璃样品中观察到可见光发射带。在3 kHz - 2 MHz的频率范围内，介电常数随频率的变化是独立的。随温度变化的直流电导率的测量表明Arrhenius型导电机制。
2022-01-22 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
High temperature induced B1 to B2 phase transformation in Cd doped ZnO nanocomposite thin films
本文报道了溶胶-凝胶法制备的Cd_（0.2）Zn_（0.8）O纳米复合薄膜在700 ~ 900 ℃温度范围内的结构相变。X射线衍射图提供了随退火温度从700 ℃增加到900 ℃的相演变以及在整个转变制度中纤维锌矿相共存的直接和明确的指示。事实上，在通过Rietveld精修提取的转化的B2相的情况下晶格参数的显著降低提供了晶格内部化学压力诱导的直接指示，这是由于预期的热膨胀系数的失配，其导致促进这种相变。900 ℃退火样品的拉曼光谱在866厘米倒数处显示出明显的声子模，表明在较高温度下形成了B2相，这与XRD结果一致。扫描电子显微镜揭示了由不同的空隙形成，表明晶格内的化学压力的演变的纳米晶的团聚。软X射线吸收测量反映了吸收边拐点的偏移，这意味着费米能级钉扎与相变。
2019-04-27 cond-mat.mtrl-sci
Second and third harmonic nonlinear optical process in spray pyrolysed Mg:ZnO thin films
采用喷雾热解法制备了Mg掺杂ZnO纳米薄膜。X射线衍射（XRD）图案显示出沿（002）晶面取向的强峰，证实了生长的MZO膜的结晶起源。原子力显微镜（AFM）的数据显示，平均粗糙度显着降低Mg掺杂后，从20.3 nm到4.72 nm。由于薄膜中存在各种本征缺陷中心，室温光致发光光谱在可见光谱区有四个发射带。用开孔Z扫描技术估算了非线性吸收系数β_eff，其值在10 ~（-2）cm/W量级，显示出正的非线性吸收。此外，观察到金属Mg离子的掺入导致二次谐波产生（SHG）的衰减和三次谐波产生（THG）的非规则增加。
2020-04-01 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph physics.optics
On the vibrational properties of transition metal doped ZnO: surface, defect, and bandgap engineering
本研究通过固相反应法制备Mn和Co掺杂ZnO样品，系统分析其结构与光学性质，揭示Raman光谱附加谱带源于结构损伤与表面效应，并阐明非均匀掺杂与带隙减小引起的共振效应是SOP和LO模式增强的机制。
2023-08-01 cond-mat.mtrl-sci
Structure and optical properties of Cd substituted ZnO (Zn1-xCdxO) nanostructures synthesized by high pressure solution route
报道了用高压溶液法合成Cd取代ZnO纳米结构（Zn 1-xCdxO，x ≤ \approx. 09）。通过透射电子显微镜（TEM）和X射线衍射（XRD）分析确定，合成的纳米结构包括沿（002）方向生长的颗粒（~ 10-15 nm）和棒的纳米晶体。XRD数据的Rietveld分析表明，随着Cd浓度的增加，晶胞体积单调增加。光吸收和光致发光（PL）光谱表明，Cd掺杂后样品的光谱发生了红移. PL光谱的线宽与应变不均匀性有关，并且在CdO相从Zn 1-xCdxO纳米结构分离的区域中达到峰值。时间分辨光电子能谱显示出长寿命（~ 10 ns）成分。我们建议的Zn 1-xCdxO的PL行为是占主导地位的应变在样品中的PL的红移与扩展的单位晶胞体积上镉取代。
2011-09-10 cond-mat.mtrl-sci
Ferromagnetic interaction between Cu ions in the bulk region of Cu-doped ZnO nanowires
我们研究了铜掺杂氧化锌纳米线的电子结构和磁性，这些纳米线在室温下显示出铁磁性[G。z.邢${et}$ ${al}$.，高级材料{\bf 20}，3521（2008）.]，通过X射线光电子能谱（XPS）、X射线吸收光谱（XAS）和X射线磁性圆二色性（XMCD）进行表征。XPS和XAS结果表明，Cu原子处于"Cu $^{3+}$"状态，在体相区（$\sim$ 100 nm）为Cu $^{2+}$的混合物，在表面区（$\sim$ 5 nm）以"Cu $^{3+}$"离子为主，即，表面区域的表面电子结构不同于体区域。从磁场和温度对XMCD强度的依赖关系，我们得出结论：ZnO：Cu纳米线中的铁磁相互作用来自于体区的Cu $^{2+}$和"Cu $^{3+}$"态，并且大部分掺杂的Cu离子可能是反铁磁耦合的，因此它们是磁性惰性的.
2011-10-16 cond-mat.mtrl-sci
Optical absorption spectra of metal oxides from time-dependent density functional theory and many-body perturbation theory based on optimally-tuned hybrid functionals
本研究结合TDDFT与$GW$-BSE方法，基于最优调谐泛函，从第一性原理计算了八种金属氧化物的光学带隙与吸收谱，结果与实验高度吻合且平均绝对误差小于0.4 eV。
2023-09-05 cond-mat.mtrl-sci
Effective masses, Burstein-Moss shift, and bandgap renormalization in degenerate Al-doped ZnO from broadband ellipsometry and Hall measurements
Pontificia Universidad Católica del Perú（秘鲁天主教宗座大学）；Helmholtz-Zentrum Berlin für Materialien und Energie GmbH（柏林亥姆霍兹材料与能源中心有限公司）；Eindhoven University of Technology（埃因霍温理工大学）
通过全局拟合载流子浓度依赖的带隙和等离子体能量，结合宽带椭偏和霍尔测量，提取简并半导体的电子和空穴有效质量，并分离Burstein-Moss位移和带隙重整化。
2026-06-19 cond-mat.mtrl-sci
Photoinduced reduction of surface states in Fe:ZnO
已知过渡金属掺杂增加光催化活性ZnO对可见光的光敏性。我们报告的电子结构的纳米晶体Fe：ZnO，这是最近被证明是一种有效的光催化剂。ZnO的光活性将纳米晶体材料的表面区域中的Fe从3+还原为2+。观察到对应于低自旋Fe 2+的电子态，并将其归因于表面的晶场修饰。这些状态对于可见光的光催化敏感性是重要的，这是由于它们在ZnO带隙中的深位置。X-射线吸收和X-射线光电子能谱表明，Fe仅在浓度高达3%时均匀分布。增加的浓度不会导致表面区域中Fe离子的浓度更高。这是限制ZnO的光催化功能的关键因素，其中Fe掺杂的最有效掺杂浓度已被证明是2-4%。使用共振光电子能谱，我们确定的Fe 3d状态的位置与灵敏度的Fe离子的电荷状态，即使是多价和多配位的Fe。
2012-11-02 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other physics.chem-ph
Disentangling the Evolution of Electrons and Holes in photoexcited ZnO nanoparticles
本研究结合多种超快光谱与从头算分子动力学模拟，解耦分析光激发ZnO纳米颗粒中电子与空穴的演化过程，明确了电子冷却、激子形成及空穴迁移俘获的时间尺度与微观机制。
2023-10-06 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Real-time simulations of laser-induced electron excitations in crystalline ZnO
本研究针对超短强红外激光诱导的晶体ZnO非平衡电子动力学，采用三种理论方法对比研究其导带布居机制，证实含时密度泛函理论可准确描述中间激发区的电子激发过程。
2025-03-20 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Evolution Process of Wurtzite ZnO Films on Cubic MgO (001) Substrates: a Structural, Optical and Electronic Investigation of the Misfit Structures
研究了用分子束外延技术制备的六方晶系ZnO薄膜与立方晶系MgO（001）衬底之间的界面。X射线衍射和（扫描）透射电子显微镜显示，在衬底温度高于200 ℃时，生长遵循单一的[0001]方向;而在衬底温度低于150 ℃时，生长最初沿着[0001]，然后主要改变为[0-332]变体，超过约10 nm的厚度。有趣的是，无论生长温度如何，对于沿着[0001]的生长都出现具有30度旋转角的双畴特征，实验证明了在这种异质外延中出现双旋转畴的理论预测[Grundmann等人，Phys.Rev.Lett. 105，146102（2010）]。通过X射线吸收谱（XAS）分析发现，ZnO薄膜的光学透过率受键长调制引起的生长方向突变的影响较大。XAS结果还显示了导带中的4pxy和4pz态随生长温度的升高而演化。本工作的结果有望促进ZnO在先进光电子领域的应用，并使其与其他不同相的材料集成。
2014-05-09 cond-mat.mtrl-sci
Morphology of gold nanoparticles determined by full-curve fitting of the light absorption spectrum. Comparison with X-ray scattering and electron microscopy data
紫外-可见吸收光谱常用于表征金纳米颗粒的尺寸和形状。我们提出了一个全光谱模型，产生可靠的结果，为常见的情况下，不同比例的球和棒的混合物。我们确定的两个群体的体积分数，纳米棒的纵横比分布（平均值和方差）和界面阻尼参数。我们通过检查小角度X射线散射和透射电子显微镜数据的拟合结果来验证该模型，并表明正确地考虑纵横比的多分散性对于定量描述纵向等离子体激元峰是必不可少的。
2015-04-04 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Electronic structure and magnetism of the diluted magnetic semiconductor Fe-doped ZnO nano-particles
利用X射线光电子能谱（XPS）、共振光电子能谱（RPES）、X射线吸收谱（XAS）和X射线磁圆二色性（XMCD）研究了Zn $_{0.9}$ Fe $_{0.1}$ O纳米粒子的电子结构。从实验和团簇模型计算结果中，我们发现Fe原子主要以Fe $^{3+}$离子态存在，并含有少量的Fe $^{2+}$，在纳米颗粒的表面区域Fe $^{3+}$离子占主导地位.结果表明，Zn $_{0.9}$ Fe $_{0.1}$ O纳米粒子的室温铁磁性主要来源于在$\sim$ 2-3 nm的XMCD探测深度范围内占据两组非等效位置的不等量Fe $^{3+}$离子之间的反铁磁耦合.
2009-04-12 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Electronic and optical properties of core-shell InAlN nanorods: a comparative study via LDA, LDA-1/2, mBJ and $G_0W_0$ methods
针对InAlN核壳纳米棒电子光学性质研究中$G_0W_0$计算成本高的问题，对比LDA、LDA-1/2、mBJ三种DFT方法与金标准$G_0W_0$的结果，发现后两者能以更低成本较好重现相关性质。
2023-09-26 cond-mat.mtrl-sci
Ultrafast dynamic Coulomb screening of X-ray core excitons in photoexcited semiconductors
本研究利用皮秒时间分辨X射线瞬态吸收光谱结合从头算理论，揭示了光激发半导体中芯激子的动态库仑屏蔽机制，为超快X射线光谱解析及载流子动力学追踪提供了重要支撑。
2024-12-12 cond-mat.mtrl-sci
