Enhancement of ferromagnetism upon thermal annealing in pure ZnO
我们在这里报告增强纯ZnO的铁磁性热退火后的铁磁性转变温度Tc高于室温。我们观察到一个有限的矫顽场高达300 K和有限的热释磁磁化高达340 K的退火样品。我们提出在阴离子空位团簇上可以形成磁矩。铁磁性可以发生由于通过孤立的F+中心的空位簇之间的超交换，或通过有限的电子离域空位簇之间。孤立的空位簇或孤立的F+中心产生强的顺磁性的行为低于10 K。
2007-09-25 cond-mat.mtrl-sci
Photoluminescence modulation of ZnO via coupling with the surface plasmon resonance of gold nanoparticles
在这封信中，我们研究了金纳米颗粒和氧化锌薄膜之间的耦合如何影响其发射特性。当ZnO/Au薄膜中含有不同厚度的Al 2 O3间隔层时，ZnO薄膜的发光强度发生变化，与理论预测一致。还使用激发源的偏振来控制发射特性。由于金纳米颗粒的表面等离子体共振，其发射特性取决于激发源的偏振。这些系统的光致发光各向异性表明，增强的光致发光可以通过耦合的发射从ZnO与表面等离子体共振的金纳米粒子。
2013-06-26 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Role of ambient air on photoluminescence and electrical conductivity of assembly of ZnO Nanoparticles
研究了环境气体对ZnO纳米颗粒薄膜光致发光和电导率的影响。据观察，当周围气体的氧分压通过抽空降低时，保持在室内的尺寸低于20 nm的NP表现出其可见光致发光的完全降低。然而，来自ZnO NP的可见光致发光对环境空气中存在的其他主要气体不敏感。PL强度随压力的变化率与环境空气压力成反比，并且当颗粒尺寸减小时由于增强的表面与体积比而增加。另一方面，在干燥空气及其主要成分如N2、O2和CO2的存在下，ZnO NP的组装体表现为完全绝缘体。在潮湿空气中观察到电阻率约为102 - 103 Ωm的导电性。通过吸附的氧获得ZnO的施主电子后，在NP表面形成的耗尽层已被发现控制可见光致发光，并增加了NP之间的接触势垒，这反过来又增强了膜的电阻。
2011-09-10 cond-mat.mtrl-sci
Enhancement of Exciton Emission from Zno Nanocrystalline Films by Pulsed Laser Annealing
脉冲ArF激光在空气和氢气气氛中退火改善了ZnO纳米结构薄膜的光学性能。独立于环境气氛，激光退火产生的光致发光（PL）光谱上的两个主要影响：第一，激子PL的效率增加，由于非辐射复合中心的数量减少;第二，缺陷相关的橙色带的强度降低，因为在沉积过程中被捕获到薄膜中的过量的氧的去除。然而，在环境空气中退火也增加了与氧空位相关的绿带的强度。我们表明，激光退火和钝化的氧空位的氢的组合的结果在膜中的缺陷相关的发射，并保持完整的纳米结构特征。
2003-11-13 cond-mat.mtrl-sci
Magneto-photoluminescence of charged excitons from MgZnO/ZnO heterojunctions
报道了等离子体辅助分子束外延生长的MgZnO/ZnO异质结的光致发光特性。研究了在54 T以下外加磁场（B）对二维电子气（2DEG）辐射复合的影响。在B <= 20 T的范围内，磁场的增加导致PL的红移。PL谱中的突变线形变化在较高的磁场下观察到，与整数量子霍尔态。我们尝试使用基于2DEG和空穴之间的过渡的2DEG相关PL的常规模型以及考虑束缚态效应的模型来解释这些特征，即，带电激子对这些模型的适用性进行了比较，认为带电激子模型更适用。
2013-02-07 cond-mat.mtrl-sci
Rapid Thermal Annealing for Surface Optimisation of ZnO Substrates for MBE-Grown Oxide Two-Dimensional Electron Gases
ZnO/ZnMgO界面二维电子气（2DEG）具有低的自旋轨道耦合和高的电子迁移率，在自旋电子学和量子计算中具有广阔的应用前景。生长高迁移率2DEG需要具有低杂质密度的高质量衬底。在这项工作中，我们展示了ZnO衬底样品处理结合高温快速热退火和化学蚀刻，以提高后续的2DEG生长的表面质量。该工艺能够生长低温迁移率为$4.8\times10^4$ ~cm $^2$ V $^{-1}$ s $^{-1}$的2DEG。未退火的对照样品显示出比退火样品大至少三倍的散射率。
2020-08-10 cond-mat.mtrl-sci
Shallow acceptor state in ZnO realized by simple irradiation and annealing route
在离子辐照和随后的空气退火的多晶ZnO材料中观察到浅受主态的激活。样品的低温光致发光（PL）光谱在3.360 eV处显示出明显的受主束缚激子（ABX）发射特征。另外两个样品，原始的和离子照射（没有退火），但是，不显示受体相关的PL发射附近的能量区域。从浅施主（对于未掺杂的ZnO，最可能的位置是间隙锌）到这种新形成的浅受主态的电子跃迁产生新的施主-受主对（DAP）发光峰~3.229 eV。ABX和DAP峰能量位置证实受体是N相关的。受体激子结合能估计为180 +/-15 meV，这与先前的报道一致。在没有任何氮原子源的情况下，浅受主的激活只能通过退火过程中氮分子在样品内部的扩散来实现。N2分子被困在通过离子辐照和随后的退火并入的体缺陷位点处。X射线衍射（XRD）和拉曼光谱（RS）的研究已被用来探测ZnO样品的缺陷性质的变化。已经检测到辐射诱导的增加的无序（通过XRD和RS两者），其通过在300 oC下退火而被部分去除/改性。同时激活分子氮受体在故意缺陷氧化锌是这项工作的关键发现。本文的结果提供了一种简单但可控的在ZnO中产生浅受主态的方法。如果通过适当选择离子、其能量和注量以及退火温度来优化，则该方法可以引发使用ZnO外延薄膜或纳米线制造器件的进一步范围。
2016-04-22 cond-mat.mtrl-sci
Characterization of ZnO:Si Nanocomposite Films Grown by Thermal Evaporation
采用共蒸发法制备了氧化锌和硅的纳米复合薄膜。这导致ZnO纳米晶嵌入硅中。组成材料的晶体结构的失配导致ZnO纳米晶体处于应力状态。这与样品中的氧空位一起导致在520nm处的良好的光致发光发射。此外，硅背景在620nm处给出光致发光发射。发现该结构随着时间的推移相当稳定，因为均匀分散的ZnO纳米晶体不团聚。这种纳米复合材料有望成为未来光电子器件的有用候选材料。
2007-12-30 cond-mat.mtrl-sci
Molecular dynamics simulations and photoluminescence measurements of annealed ZnO surfaces
采用反应力场分子动力学模拟（ReaxFF）方法研究了热退火对纤锌矿ZnO（0 0 0 $\bar 1$）和（0 0 0 1）两种表面的影响.在700~K $ < T_{\mbox{\small t}} \leq 800$ ~K的阈值温度范围内退火的结果是，表面氧原子开始从（0 0 0 $\bar 1$）表面升华，而没有原子离开（0 0 0 1）表面。离开表面的氧的比率随着温度$T$（对于$T \geq T_{\mbox{\small t}}$）而增加。在光致发光（PL）光谱中的第二峰的相对发光强度，解释为样品表面上的空位的量的测量，定性地同意在MD模拟中发现的阈值行为。我们的模拟还揭示了氧二聚体在表面上的形成和部分电荷分布在退火过程中的演变。我们基于ReaxFF的MD模拟与实验观察一致。
2017-03-04 cond-mat.mtrl-sci
Crystallographically oriented magnetic ZnFe2O4 nanoparticles synthesized by Fe implantation into ZnO
本文提出了Fe注入ZnO的结构与磁性之间的关系。高注量Fe^+离子注入ZnO后，形成了超顺磁性α-Fe纳米粒子。在823 K的高真空退火导致α-Fe颗粒的生长，但在1073 K的退火氧化的Fe纳米颗粒的大部分。在1073 K下长时间退火后，在ZnO内部形成了晶体取向的ZnFe 2 O 4纳米颗粒，其取向关系为ZnFe 2 O 4（111）[110]//ZnO（0001）[1120]。这些ZnFe 2 O 4纳米粒子在5 K下磁化反转时表现出滞后行为。
2006-12-18 cond-mat.mtrl-sci
Effect of rapid thermal annealing on short period {CdO/ZnO}m SLs grown on m-Al2O3
在这里，我们报告的表征{CdO/ZnO}m超晶格结构（SL）生长的等离子体辅助分子束外延。利用二次离子质谱（SIMS）和扫描电子显微镜（SEM）在阴极射线发光（CL）和能量色散X射线（EDS）模式下研究了m取向蓝宝石衬底上生长和退火的SL的性质。在900°C的氧气流中快速热退火后，由于Cd原子的迁移和偏析，观察到SL的晶体结构的变形。二次离子质谱测量结果表明，镉在退火样品中的分布依赖于生长的超晶格结构中的CdO和ZnO子层的厚度。深度分辨化学发光测量结果表明，近带边发射峰的位移与二次离子质谱测量的镉分布密切相关。
2023-02-14 cond-mat.mtrl-sci
Strategies to Enhance ZnO Nanogenerator Performance via Thermal-Annealing and Cryo-Cooling
基于垂直生长的结晶氧化锌纳米线（ZnO-NWs）的压电电容式纳米发电机（NG）已经使用低成本和可扩展的水热方法在金涂覆的硅衬底上制造，金涂覆的硅衬底用作种子层和导电底部电极。形貌和结构表征表明，所获得的ZnO纳米线是致密的，均匀分布，垂直排列良好，并表现出良好的晶体质量。压电NG由生长在镀金硅衬底上的ZnO纳米线、聚对二甲苯-C基质、钛/铝顶部电极和聚二甲基硅氧烷（PDMS）封装层组成。为了提高NG的性能，这是本研究的主要目标，两个明显不同的后生长处理，即在环境空气中的热退火和低温冷却浸没在液氮中，施加和它们的效果进行了研究。提出了通过高质量纳米线生长和随后的生长后处理的组合来实现NG的高性能。优越的全球性能的NG已被观察到与后处理的低温冷却的最佳持续时间相比，热退火意味着简单和新颖的工作。所提出的策略强调了生长后处理对制造高性能功能NG的作用，这些NG将被纳入未来的智能对象。
2020-10-12 cond-mat.mtrl-sci
Shape transition in ZnO nanostructures and its effect on blue-green photoluminescence
我们报告说，通过化学途径合成的ZnO纳米结构在~ 20 nm处经历了从球形到六边形形态的形状转变，从而改变了蓝绿色发射的光谱成分。球形纳米晶体（尺寸范围为11 - 18 nm）显示出在555-564 nm范围内的发射，并且随着尺寸增加，发射向更长的波长偏移。另一方面，棒状和六角形片晶（尺寸范围20-85 nm），其是形状转变后的平衡形态，在465-500 nm附近显示出发射，并且随着尺寸的增加，其向较短波长偏移。形状转变也导致系统中的微观应变的松弛。我们的分析表明，可见光发射起源于缺陷层的纳米结构表面上的形状转变的影响。蓝绿色发射的光谱分量的变化的形状的变化已被解释为所产生的频带弯曲由于耗尽层在较小的球形颗粒中，这是不存在的较大的颗粒与平面。
2008-07-09 cond-mat.mtrl-sci
ZnO Defect Modulation for Efficient Photocatalysis
研究了低能自注入和热退火对ZnO单晶近表面缺陷浓度的影响。使用离子发光（IL），我们表明，低能量低通量Zn和O离子注入，然后在Ar中退火的组合增加了近表面的点缺陷浓度在ZnO中的两个数量级。已知点缺陷增加ZnO的表面反应性，从而提高ZnO光催化过程如胆红素降解的效率。在此，我们就如何提高ZnO相关的光催化过程的效率提供了建议。
2017-10-04 cond-mat.mtrl-sci
Formation and annealing of dislocation loops induced by nitrogen implantation of ZnO
虽然氧化锌是用于制造短波长光电子器件的有前途的材料，但是p型掺杂对于二极管的实现仍然是具有挑战性的步骤。非平衡的方法，如离子注入，预计掺杂ZnO的成功提供了注入引入的非辐射缺陷可以退火。本研究对ZnO衬底进行氮离子注入，并通过透射电子显微镜和X射线衍射（XRD）研究了900^{ \circ }C退火前后注入引起的扩展缺陷。退火前，这些缺陷被确定为位错环位于高N浓度区的基面，或在低N浓度区的棱柱面，连同线性位错。沿c轴的单轴变形为0.4%，由占主导地位的基底回路，测量通过XRD在注入层。退火后，棱柱环消失，而基底环的密度降低，直径增加。此外，位错环完全从亚表面区域消失。XRD测量表明，在注入和退火层中的残余变形仅为0.05%。在高氮浓度或高温下，基底环有利于棱柱环，这一事实归因于在这些条件下较低的堆垛层错能。环的合并和它们在次表面区域的消失归因于点缺陷扩散。最后，氮注入ZnO的电学和光学性质与观察到的结构特征相关。
2011-06-22 cond-mat.mtrl-sci
X-ray photoelectron spectroscopy, Raman and photoluminescence studies on formation of defects in Cu:ZnO thin films and its role in non-linear optical features
研究了Cu：ZnO喷涂薄膜的结构、光学、形貌和非线性光学性质。Cu：ZnO薄膜的表面形貌均匀，无裂纹，颗粒呈豌豆状分布。在Cu：ZnO薄膜的X射线光电子能谱学谱中观察到的峰位移推断了薄膜中存在的缺陷态。在939.9 eV处观察到的Cu 2 P芯能级谱的卫星峰证实了膜中Cu的+2氧化态。利用光致发光（PL）和拉曼光谱研究了Cu掺杂后纳米结构中额外缺陷能级的形成。观察到了紫、蓝、绿光谱区的发光中心。对于5% Cu：ZnO薄膜，最突出的发射集中在蓝色中心。PL发射强度的增强证实了Cu掺杂后缺陷态密度的增加。UV发射峰向可见光区的偏移验证了掺杂后膜中非辐射复合过程的增加。在拉曼分析中观察到的声子模式约439，333和558 cm-1确认的结晶度和缺陷态的形成在膜中的改善。X射线衍射分析表明，薄膜为单相纤锌矿结构，择优取向平行于C轴（0 0 2）。三阶光学极化率\c{hi}（3）从3.5 × 10 ~（-4）增加到2.77 × 10 ~（-3）esu，这是由于在薄膜中形成的不同缺陷能级的电子跃迁增强和连续波激光照射引起的局部加热效应所致。利用Nd：YAG激光器在1064 nm和8 ns脉冲宽度下研究了增强的三次谐波产生信号，显示了Cu：ZnO薄膜在三倍频应用中的可靠性。
2019-04-27 cond-mat.mtrl-sci
Shifting donor-acceptor photoluminescence in N-doped ZnO
我们在晶格匹配的ScAlMgO $_4$衬底上用两种外延方法生长了掺氮ZnO薄膜。我们测量了两种ZnO：N薄膜在施主-受主对跃迁区的光致发光（PL）。用涨落模型分析了激发强度对PL峰位移的影响，证明了我们观察到的生长技术依赖性是由带电杂质分布的不均匀性引起的。结果发现，尽管氮浓度相似，但用显示更好的电性能的工艺制备的样品中的不均匀性显著更小。计算了受体的活化能为$\approx 170$ meV，与氮浓度无关。
2006-05-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Magneto-Optical Properties of Bound Excitons in ZnO
我们目前的磁光测量和理论分析的结果浅束缚激子复合体在大块氧化锌。极化和角度依赖性的磁光致发光光谱在5 T表明，上价带具有$Γ_7$对称性。氮掺杂导致形成补偿浅施主的受主中心。这是证实了氮掺杂ZnO中的激子绑定到电离的施主的观察。ZnO：N中最强的跃迁（$I_9$跃迁）与施主束缚激子有关。这一结论是基于它的热化行为在温度相关的磁透射测量和支持的热化性能的比较的$I_9$和$I_4$发射线在温度相关的磁光致发光的调查。
2003-08-15 cond-mat.mtrl-sci
Systematic control of carrier concentration and resisitivity in RF sputtered Zinc oxide thin films
射频溅射ZnO和Al：ZnO薄膜是制备光电器件的理想透明导电氧化物。在本文中，我们提出的努力，以控制载流子浓度和迁移率的ZnO/Al：ZnO薄膜的沉积参数（RF功率，压力和衬底温度）。在250°C的沉积温度下，获得了电阻率低至$ρ$ = $3.8\times 10^{-4}$ $Ω$ .cm的Al：ZnO薄膜。在250°C的沉积温度下获得了低电阻率$ρ$ = $3.7\times 10^{-2}$ $Ω$ .cm和高电子迁移率$30$ $\mathrm{cm^{-2}V^{-1}s^{-1}}$的ZnO薄膜，并研究了不同衬底温度下沉积的Al：ZnO和ZnO薄膜的透光率。研究了沉积温度对溅射在硅和玻璃衬底上的ZnO/Al：ZnO光致发光谱（PL）的影响。研究了溅射在Si和玻璃衬底上的ZnO/Al：ZnO的近带边（NBE）和深能级发射（DLE）光致发光峰随沉积温度的变化。
2014-04-18 cond-mat.mtrl-sci
Affect of film thickness on the blue photoluminescence from ZnO
采用热氧化法在蓝宝石衬底上制备了不同厚度的氧化锌薄膜。X射线衍射（XRD）谱表明，所得薄膜具有多晶六角纤锌矿结构，没有择优取向。对于厚度为200 nm的薄膜，观察到晶粒尺寸随着退火温度的增加而减小，直到600 ℃，然后在更高的温度下增加。较厚的膜表现出随着温度从300 ℃增加到1200 ℃，晶粒尺寸适度增加。利用室温光致发光（PL）研究了薄膜厚度对薄膜光学性能的影响。具体而言，PL光谱表明四个发射带：激子紫外线，蓝色，和深层次的绿色和黄色发射。最强的紫外发射和最大的半峰全宽（0.09 eV）的薄膜厚度为200 nm，并在低温（300 ℃）退火观察。随着退火温度的降低，深能级绿光发射与紫外激子发射的比值减小，这是由于在体材料中产生了较少的氧空位和间隙氧离子。随着薄膜厚度的减小，我们观察到蓝光的出现和带隙的显著红移（0.15 eV）。当耗尽宽度相对于体生长时，蓝光发射的出现和与体缺陷相关的发射的相应减少表明蓝光发射的起源与在界面附近的缺失区域内发现的带负电荷的锌化合物有关。
2011-10-07 cond-mat.mtrl-sci
Effect of Na doping on photoluminescence and laser stimulated nonlinear T optical features of ZnO nanostructures
本工作对Na：ZnO薄膜（Na：ZnO）的非线性光学特性进行了实验研究。示出了使用外部激光束操作非线性光学特征的主要可能性。采用喷雾热分解法在400 ℃左右制备了Na：ZnO薄膜。X射线衍射（XRD）分析表明，薄膜为多晶，主峰位于（0 0 2）晶面。尽管Na和Zn的离子半径不同，但未观察到XRD峰的角度偏移，而峰强度有显著变化。由于禁带能隙中存在本征缺陷态，光致发光（PL）谱中出现了位于紫色、蓝色和绿色区域的三个发光中心。实验结果表明，掺Na 15%的Zn：O晶体在外部相干光激发下，出现了二次谐波和三次谐波的极大值，这与纯ZnO晶体的二次谐波极大值有很大不同。这项工作的主要创新是改变非线性光学极化率的可能性，不同的Na掺杂浓度和相干激光处理，与以前的作品中，这些参数还没有被探索。
2020-01-08 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Effect of annealing on the structural, topographical and optical properties of sol gel derived ZnO and AZO thin films
对未掺杂的氧化锌（ZnO）和Al掺杂的氧化锌（AZO）薄膜的物理性质作为退火温度的函数进行了比较研究。使用X射线衍射和记录的图案的结构特性进行了分析表明，薄膜的结晶度总是随着退火温度的升高而增强，而它与Al掺杂降低。原子力显微镜观察到退火使所有薄膜的表面变得粗糙，但AZO薄膜的形貌总是比ZnO更光滑。通过紫外可见分光光度计研究了薄膜的光学性质，发现随着退火温度的升高，薄膜的透过率逐渐降低。此外，还观察到AZO薄膜的光学带隙显著增加。
2019-09-04 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Absence of ferromagnetism in V-implanted ZnO single crystals
介绍了V掺杂ZnO的结构和磁性。采用离子注入法将V离子引入到水热法制备的ZnO单晶中，注入剂量为1.2*10^16 ~ 6*10^16 cm^-2。在823 ~ 1023 K的高真空中进行了注入后退火。ZnO主体材料在照射后仍然部分地保持在结晶状态，并且通过退火部分地恢复。深度分布俄歇电子能谱显示V离子具有热迁移性。同步辐射X射线衍射表明没有形成第二相，这表明V取代到Zn位点上。然而，在所有的样品中没有明显的铁磁性观察到的超导量子干涉装置磁强计下降到5 K。
2006-12-14 cond-mat.mtrl-sci
Realization of epitaxial ZnO layers on GaP(111) substrates by pulsed laser deposition
采用脉冲激光沉积技术在GaP（111）衬底上外延生长了ZnO薄膜。在高分辨率X射线衍射测量中使用phi扫描确定ZnO层相对于GaP衬底的面外和面内外延关系为（0001）ZnO||（111）GaP和（-12-10）ZnO||（-110）GaP。ZnO的外延生长及其强烈的激子光致发光和非常弱的缺陷发光的结果表明，（111）取向的GaP可以作为一种潜在的缓冲层选择，用于在Si（111）衬底上集成ZnO基光电子器件。
2014-06-17 cond-mat.mtrl-sci
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
In situ photoluminescence and Raman study of nanoscale morphological changes in organic photovoltaics during solvent vapor annealing
报道了有机聚（3-己基噻吩）（P3 HT）+苯基-C61-丁酸甲酯（PCBM）器件在室温下暴露于溶剂蒸气中的光伏效率的提高（从1.2%提高到3%）。原位光致发光（PL）和拉曼光谱，结合光学吸收数据，已被用来提供洞察溶剂蒸气退火过程中发生的纳米级形态变化。我们发现，在P3 HT：PCBM中，PL的抑制和1442 cm-1 P3 HT拉曼峰的线宽的减小伴随着溶剂蒸气退火过程中的光学吸收光谱的强烈修改，与仅P3 HT膜的测量相反。我们将这些观察归因于PCBM的分层和随后的P3 HT在共面共轭段中的堆叠，类似于在热退火期间观察到的。
2007-01-18 cond-mat.mtrl-sci
Influence of the growth temperature and annealing on the optical properties of {CdO/ZnO}30 superlattices
研究了等离子体辅助MBE生长的短周期{CdO/ZnO}超晶格，发现生长温度影响其多层膜质量和光学性质，900°C快速热退火后缺陷发光强度与生长温度密切相关。
2025-02-04 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Optical Properties of ITO/ZnO Schottky Diode with Enhanced UV Photoresponse
通过对不同过氧化氢（H2O2）处理时间的氧化锌（ZnO）样品的光致发光（PL）谱分析，研究了ZnO薄膜表面的点缺陷。这些结果表明，通过从H2O2和ZnO表面解离的氧自由基之间的反应成功的氧化。为了进一步证实缺陷诱导增益机制，我们制作了高透明肖特基二极管，并测量了关键的二极管特性。在不同波长下测量光电流，并提供了紫外（UV）区域内的高光学增益的可能解释。
2015-09-23 cond-mat.mtrl-sci
Laser Annealing of Transparent ZnO Thin Films: A Route to Improve Electrical Conductivity and Oxygen Sensing Capabilities
Instituto de Nanociencia y Materiales de Aragón, CSIC-Universidad de Zaragoza（阿拉贡纳米科学与材料研究所，西班牙科学理事会-萨拉戈萨大学）；Univ. Grenoble Alpes, CNRS, Grenoble INP, LMGP（格勒诺布尔阿尔卑斯大学，法国国家科学研究中心，格勒诺布尔理工学院）
本文通过超短脉冲激光扫描退火技术优化氧化锌薄膜的电导率和氧传感性能，显著降低电阻率并提升其在气体传感中的应用潜力。
2025-04-02 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Influence of annealing temperature on the structural, topographical and optical properties of sol gel derived ZnO thin films
研究了退火温度对溶胶-凝胶法制备的氧化锌薄膜的结构、形貌和光学性能的影响。用X射线衍射研究了薄膜的结构特性，结果表明，薄膜在（002）晶面上具有择优取向，随着退火温度的升高，薄膜的结晶度和晶粒尺寸增大。原子力显微镜的形貌修饰的薄膜，由于热处理，这表明，退火粗糙的薄膜的表面进行了探测。用紫外可见分光光度计测试了薄膜的光学性能，结果表明薄膜的最大透过率接近90%，且随退火温度的升高而降低。
2019-08-16 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Electronic structure and photoluminescence properties of Zn-ion implanted silica glass before and after thermal annealing
本文给出了30 keV，D=1 × 10 ~（17）cm^~（-2）Zn离子注入a-SiO_2的XPS芯能级和价带谱测量、光致发光谱和电子结构的密度泛函理论计算结果以及Zn离子注入引起的石英玻璃结构缺陷的形成能。理论和实验都表明，注入锌离子占据间隙位置比阳离子取代在能量上更有利。结果，Zn离子嵌入到基质中，与周围的氧原子形成化学键，形成ZnO类纳米颗粒和缺氧的SiOx基质。随后在900 ℃（1小时）的热退火强烈地减少了ZnO纳米颗粒的数量，并诱导了α-Zn 2SiO 4相的形成，这显著地增强了绿光发射。
2015-10-01 cond-mat.mtrl-sci
White-Light Emission from Annealed ZnO:Si Nanocomposite Thin Films
采用热蒸发技术制备了不同组分比的ZnO：Si纳米复合材料。这些膜在高真空下在$\rm 250C^o$的温度下进行沉积后退火90分钟。退火样品的光致发光（PL）光谱在强度和展宽方面都有显着的改善。在ZnO：Si纳米复合薄膜中，我们首次在310，570和640 nm处看到了巨大的紫外，红色和橙色峰。结构和拉曼分析显示在ZnO纳米簇周围形成Zn-Si-O壳，其中在加热时形成$\rm Zn_2SiO_4$化合物。新的发射是由于完成白光光谱的$\rm Zn_2SiO_4$。
2011-01-21 cond-mat.mtrl-sci
Excitonic Polaron States and Fano Interference in Phonon-Assisted Photoluminescence of Bound Excitons in ZnO
本文报道了在高质量ZnO晶体中，由于激子与纵光学声子的强耦合以及Fano型干涉，产生的强激子极化子的光致发光观测结果。在足够低的温度下，激子和LO声子的强耦合不仅导致传统的斯托克斯线（SL），而且导致除了零声子线（ZPL）之外的二阶反斯托克斯线（ASL）。发现SL和ASL相对于ZPL不是镜像对称的，这强烈表明它们来自激子和声子的不同耦合态。更有趣的是，观察到一组新的峰，包括一个ZPL和几个SL。这些观测结果可以用一个新发展的理论来解释，在这个理论中，这一组归因于基态激子极化子态，另一组来自激发极化子态，其中LO声子分量部分衰减为声子模。除了这些显示激子-声子耦合系统的准粒子性质的光谱特征外，还发现一阶光致发光呈现出特征的Fano线型，这是激子极化子的LO分量与声子间的量子干涉引起的.这些发现导致一个新的见解激子-声子相互作用的基本影响。
2005-01-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Effects of strain on the valence band structure and exciton-polariton energies in ZnO
采用基于HSE+ G 0 W 0方法的现代第一性原理计算、基于形变势框架的k-p模型和偏振光致发光测量，对纤锌矿ZnO的能带结构和激子-极化激元跃迁随单轴应力的变化进行了深入研究.发现价带的有序性[A（G7），B（G9），C（G7）]即使对于高的单轴和双轴应变也是稳健的。考虑自旋轨道相互作用的影响，得到了A、B、C价带的单轴压力系数、分裂率及其光学跃迁的理论结果。激子变形势的推导和静水压力的应力率确定的基础上的单轴和双轴应力的结果。此外，利用准立方近似下的基本激子函数，考虑激子态间的相互作用，建立了激子-极化激元的交换相互作用和纵向-横向劈裂的应力依赖性理论。结果表明，这些影响的考虑是至关重要的，在ZnO中的光学光谱的应力依赖性的准确描述。理论结果进行比较，不同的ZnO衬底的单轴压力和实验值的函数的偏振光致发光测量在文献中报道的表现出良好的协议与计算的压力系数。
2014-01-02 cond-mat.mtrl-sci
Electrical control of spin coherence in ZnO
利用时间分辨法拉第旋转谱研究了分子束外延生长的n型ZnO外延层中电场增强的电子自旋相干性。面内直流电场E几乎使20 K下的横向自旋寿命加倍，而不影响有效g因子。这种效应一直持续到高温，但随着载流子浓度的增加而减小。自旋寿命、载流子复合寿命和光致发光寿命变化的比较表明，外加电场增强了辐射复合速率。所有观察到的效果是独立的晶体方向性，并在低磁场（B < 0.2 T）。
2008-03-25 cond-mat.mtrl-sci
Modification of emission properties of ZnO layers due to plasmonic near-field coupling to Ag nanoislands
提出了一种在ZnO薄膜上制备Ag纳米岛的简单方法。连续波和时间分辨的光致发光和传输的调查修改所带来的耦合到本地化的表面等离激元驻留在银纳米岛的ZnO的可见光和紫外线发射。纳米岛的大小，决定其吸收和散射效率，被发现是一个重要的因素，管理等离子体修饰的ZnO薄膜的光学响应。适当尺寸的Ag纳米岛的存在导致发射强度的强烈（三倍）增加和高达1.5倍的快速复合。实验结果成功地描述了米氏理论内的模型计算。
2013-01-31 cond-mat.mtrl-sci
Magneto-optical properties of Co/ZnO multilayer films
在玻璃衬底上沉积了ZnO与Co的多层膜，然后在真空中退火。薄膜的磁化强度随着退火而增加，但磁光信号的大小不随退火而增加。利用MCD谱计算了薄膜的介电函数。提出了金属Co/ZnO混合物的Maxwell Garnett理论。在何种程度上，这解释了MCD光谱上采取的电影进行了讨论。
2009-09-23 cond-mat.mtrl-sci
Blue light-emitting diode based on ZnO
通过沉积在p型ZnO顶层上的半透明电极，从ZnO p-i-n同质结二极管中观察到中心在440 nm附近的近带边蓝色电致发光（EL）带。EL峰值能量与等效p型ZnO层的光致发光峰值能量一致，表明从n型层到p型层的电子注入主导电流，从而引起p型层中的辐射复合。电荷注入的不平衡被认为是源于p型层中较低的多数载流子浓度，其比n型层中的多数载流子浓度低一个或两个数量级。的电流-电压特性示出了几百欧姆的串联电阻的存在下，对应于底部的n型ZnO内的电流扩散电阻。导电ZnO衬底的使用可以解决后一个问题。
2005-04-22 cond-mat.mtrl-sci
Precise calibration of Mg concentration in MgxZn1-xO thin films grown on ZnO substrates
近年来，MgxZn 1-xO薄膜的生长技术得到了快速发展，使得这种材料能够广泛地应用于光学和电学应用。在设计结构和优化器件性能时，合金中Mg含量的可控和精确确定至关重要。在这项研究中，我们已经建立了实验室为基础的方法来确定镁含量的MgxZn 1-xO薄膜生长在ZnO衬底上，范围从x ~ 0.4的溶解度极限x < 0.01的稀释极限。对于Mg含量的绝对测定，卢瑟福背散射光谱用于高于x = 0.14的高Mg区域，而二次离子质谱用于量化低Mg含量。作为一种基于实验室的方法来确定镁含量，c轴长度是通过X射线衍射测量的，并且与镁含量有很好的关联。该插值使得能够将Mg含量测定为x = 0.023，其中来自ZnO衬底的峰与标准实验室设备中的MgxZn 1-xO峰重叠，从而能够进行定量测定。在稀释的Mg含量低于x = 0.023时，通过光致发光测量的MgxZn 1-xO薄膜的局域激子峰能量被发现显示出线性的Mg含量依赖性，这是很好地解决从ZnO衬底的自由激子峰下降到x = 0.0043。我们的研究结果表明，X射线衍射和光致发光相结合的方法来确定镁含量在一个宽的镁范围从x = 0.004至0.40在实验室环境中是适当的。
2012-08-10 cond-mat.mtrl-sci
Effect of Ag doping on structural, optical, and photocatalytic properties of ZnO nanoparticles
在$400\,^{\circ}\mathrm{C}$上，采用一种基于短时间固相研磨和煅烧前驱体粉末的简单快速的方法成功制备了Ag掺杂ZnO纳米粒子。采用X射线衍射（XRD）、紫外-可见分光光度计和光致发光（PL）光谱研究了Ag稀掺杂对ZnO纳米粒子的结构、光学和光催化性能的影响。X射线衍射分析表明，Ag掺杂ZnO以六方纤锌矿结构固化。在PL测试中，随着银掺杂量的增加，深能级发射强度降低。X射线光电子能谱学（XPS）分析表明，Ag主要以金属态存在，ZnO主要以纤锌矿结构存在。这种金属状态伴随着独特的氧化锌性能脱色甲基紫，有效。第一性原理计算表明Ag在ZnO中的深能级具有n型行为，而在具有晶界的ZnO结构中，通过浅态的p型性质占主导地位，与本工作中研究的粉末样品相同。研究结果表明，银掺杂ZnO纳米粒子在光电子学、自旋电子学和废水处理等领域具有良好的应用前景。
2015-08-03 cond-mat.mtrl-sci
Oxygen annealing induced changes in defects within beta-Ga2O3 epitaxial films measured using photoluminescence
在这项工作中，我们使用光致发光光谱（PL）监测的变化，在UV，UV '，蓝色和绿色的发射带的n型（010）Ga 2 O 3薄膜的金属有机气相外延（MOVPE）生长在不同的温度下退火诱导O2环境。在连续更高的温度下退火以几乎相同的速率降低了整体PL产率和UV强度，这表明至少一种非辐射缺陷类型的形成增加。同时，蓝色/UV和绿色/UV的PL产率增加，这表明与这些排放相关的缺陷的浓度随着O2退火而增加。利用不同的吸收系数的240和266 nm的偏振相关的激发，我们发现一个整体的激活能为0.69 eV的非辐射缺陷的产生在散装，但1.55 eV的表面附近。我们还推导出激活能为绿色发光相关的缺陷的0.60 eV的表面附近和0.89-0.92 eV通过薄膜，而蓝色相关的缺陷的激活能在0.43-0.62 eV的范围内的所有深度。最后，我们观察到小丘的表面形貌和Cr从衬底扩散到薄膜的温度高于1050 ℃。这些观察结果是一致的VGa及其复合物的形成和扩散作为O2退火过程中的主导过程，但进一步的工作将是必要的，以确定哪些缺陷和复合物提供辐射和非辐射复合通道和详细的动力学过程中发生的表面和散装之间的缺陷人口。
2020-09-30 cond-mat.mtrl-sci
Raman and photoluminescence spectroscopic studies on structural disorder in oxygen deficient Gd2Ti2O7-d single crystals
本文报道了在氩气氛下用光学浮区法生长的Gd_2Ti_2O_（7-d）单晶中氧空位引起的结构无序的拉曼光谱和光致发光光谱研究。Gd 2 Ti 2 O 7-d晶片中的氧空位随着在空气气氛中的热退火而减少。生长后热退火的X射线衍射摇摆曲线的半高宽从245降低到157角秒，光学透射率从23%增加到87%（在1000 nm处）。拉曼光谱研究表明，随着热退火，O-Gd-O（Eg）和Ti-O（A1 g）伸缩模的强度单调增加。由于这些模式是与调制的氧x参数，这是敏感的Ti-O八面体畸变，拉曼强度的增加表明在Gd 2 Ti 2 O 7-d的氧亚晶格的结构有序性的改善。此外，光致发光的研究也证实了拉曼分析方面的减少与氧空位作为一个功能的热退火的结构缺陷。这项研究表明，使用拉曼光谱探测Gd 2 Ti 2 O 7-d晶体中的结构无序的有效性。
2022-01-19 cond-mat.mtrl-sci
Confinement Effect Emission from Infiltrated ZnO in PS-b-PMMA Nanostructures
我们已经表征了ZnO的生长，使用顺序渗透合成（SiS）的PS-b-PMMA嵌段共聚物（BCP）的球形和圆柱形的子20 nm的形态，并研究了这些纳米结构的光致发光的变化，每个其种子层。使用原子力显微镜（AFM），荧光光谱，拉曼光谱，和扫描电子显微镜（SEM）的这些结构进行调查。我们报告蓝移光电发射在335 nm（3.70 eV），这表明量子限制效应。这种紫外光致发光可以转化为半径约为1.5nm的发射器尺寸。此外，用氧化铝种子层制备的ZnO样品分别在470 nm和520 nm处显示出球形和圆柱形BCP形态的额外缺陷态光电发射。在没有种子层的情况下制备的样品中没有观察到缺陷光电发射。拉曼和EXAFS数据表明，在渗透ZnO生长的早期阶段，ZnO纳米结构之间缺乏长程序，因此支持蓝移发射是由于限制。我们的工作表明，通过渗透生长在PS-b-PMMA上的ZnO纳米结构在均匀性和尺寸上是有利的，并且表现出独特的荧光性质。这些观察结果表明，渗透ZnO在PS-b-PMMA纳米结构本身的光子学和量子材料的应用的一个新的制度。
2017-11-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
A Comparison between 1.5$μ$m Photoluminescence from Er-Doped Si-Rich Sio2 Films and (Er,Ge) Co-Doped Sio2 Films
研究了Er离子在500 ~ 1100 ℃退火后的1.5 $μ$ m光致发光。采用磁控溅射法分别用Si+SiO2+Er和Ge+SiO2+Er复合靶制备了不同的样品组。退火诱导Si和Ge纳米团簇分别在不同的膜组。对于Ge纳米团簇样品，在700 ℃退火后，PL峰达到最大强度，而对于Si样品，在800 ℃退火后，PL峰达到最大强度。在两个样品组中都没有检测到来自纳米团簇的发光。这被解释为从纳米团簇到Er原子的能量转移。透射电子显微镜表明，退火后的各自的温度产生的最大PL强度的Ge和Si集群是非晶态的。在这里，我们主要比较了在这些不同的纳米结构的矩阵发射的Er发光的光谱形状。PL光谱形状明显不同，并见证了Er离子的不同局部环境。
2007-08-10 cond-mat.mtrl-sci
Unambiguous symmetry assignment for the top valence band of ZnO by magneto-optical studies of the free A-exciton state
研究了纤锌矿ZnO中自由A激子1 S态在T = 5 K时的磁光致发光谱的圆偏振和角度依赖性。光谱的圆偏振特性清楚地表明顶部价带具有γ_7对称性。平行于样品c轴的磁场的面外分量导致偶极允许的γ_5激子态和弱允许的γ_1/γ_2激子态的线性塞曼分裂。垂直于c轴的面内场通过形成混合激子态来增加弱Gamma_1/Gamma_2态的振子强度。
2007-06-27 cond-mat.mtrl-sci
Synthesis and Laser Processing of ZnO Nanocrystalline Thin Films
本文报道了用反应脉冲激光沉积法（PLD）制备ZnO纳米团簇的实验结果。纳米团簇在气相中形成和结晶，并沉积在SiO2衬底上。纳米结构的薄膜，其特征在于通过常规的光致发光（PL）。PL光谱由窄的UV激子带和与膜中的缺陷相关的宽的可见光带组成。优化了衬底温度、环境气体性质和压强等薄膜制备条件，以提高激子发射强度，防止缺陷的形成。通过UV激光辐射的生长后退火改善了沉积膜的光学质量。的光致发光强度被发现是依赖于显着的激光能量密度和每个网站上的拍摄次数。负责在可见光范围内观察到的发光的缺陷的性质进行了讨论。
2003-11-13 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Spinel ferrite nanocrystals embedded inside ZnO: magnetic, electronic and magneto-transport properties
在本文中，我们表明，尖晶石型铁氧体纳米晶体（NiFe 2 O 4，CoFe 2 O 4）可以纹理嵌入内的ZnO矩阵通过离子注入和后退火。这两种铁氧体表现出不同的磁性能，例如矫顽力和磁化强度。观察到反常的霍尔效应和正的磁电阻效应。我们的研究表明，亚铁磁体/半导体混合系统在磁电子学的潜在应用。这种混合系统可以通过选择不同的过渡金属离子（从Mn到Zn）来调节，以获得各种磁性和电子性质。
2009-08-24 cond-mat.mtrl-sci
Gallium concentration dependence of room-temperature near-bandedge luminescence in n-type ZnO:Ga
研究了在晶格匹配的ScAlMgO $_4$衬底上外延生长的\textit{n}型ZnO薄膜的光学性质。当Ga掺杂浓度增加到$6 \times 10^{20}$ cm $^{-3}$时，吸收边显示出系统的蓝移，与Burstein-Moss效应一致。在室温下也能观察到明亮的近带边光致发光（PL），其强度随掺杂浓度的增加而单调增加，但在最高掺杂浓度处除外。这表明，非辐射跃迁占主导地位，在低掺杂浓度。在PL带的斯托克斯位移和加宽是施主浓度的单调增加的函数，这是解释在由施主杂质的随机分布引起的潜在的波动。
2004-06-09 cond-mat.mtrl-sci
Crystallographically oriented Co and Ni nanocrystals inside ZnO formed by ion implantation and postannealing
在过去的十年中，过渡金属掺杂的ZnO作为室温稀磁半导体（DMS）的一种途径得到了广泛的研究。然而，ZnO基DMS中所报道的铁磁性的起源仍然值得怀疑。可能的选择是稀磁半导体、旋节分解或第二相。为了澄清这个问题，我们已经进行了一个彻底的表征的结构和磁性的Co和Ni注入ZnO单晶。我们的测量结果表明，钴或镍纳米晶体（NC）的主要贡献的测量铁磁性。已经在注入样品中，Co或Ni NC已经形成，并且它们表现出超顺磁性。Co或Ni NC相对于ZnO基质在晶体学上取向。它们的磁性，例如，各向异性和超顺磁性阻断温度可以通过退火来调节。我们讨论了镶嵌在ZnO中的Ni纳米颗粒的磁各向异性与应变各向异性的关系。
2009-08-04 cond-mat.mtrl-sci
Effects of reabsorption and spatial trap distributions on the radiative quantum efficiencies of ZnO
超快时间分辨光致发光光谱的单光子和双光子激发的ZnO粉末被用来获得前所未有的洞察其“绿色”缺陷发射带的惊人的高外部量子效率。激子扩散的作用，再吸收的影响，和辐射和非辐射陷阱的空间分布的紫外激子和“绿色”的缺陷发射带在未退火的，纳米尺寸的ZnO粉末和退火的，微米尺寸的ZnO：Zn粉末的比较阐明。我们发现，限制量子效率的主要机制是表面复合，因为在这些粉末中的非辐射表面陷阱的高密度。结果发现，未退火的ZnO具有高密度的体无辐射陷阱，以及，但退火过程中降低了这些体陷阱的密度，同时在颗粒表面附近产生高密度的绿色发光缺陷。数据进行了讨论的背景下，一个简单的速率方程模型，占两个发射带的量子效率。结果表明，缺陷工程如何提高紫外激发的ZnO：Zn基白光荧光粉的效率。
2009-08-11 cond-mat.mtrl-sci
Gallium vacancy and the residual acceptor in undoped GaSb studied by positron lifetime spectroscopy and photoluminescence
对未掺杂的p型锑化镓材料进行了正电子寿命、光致发光和霍尔测量。在正电子寿命测量中发现了一个314 ps的寿命分量，归因于与$V_{Ga}$相关的缺陷。在PL测量中，观察到$778meV$和$797meV$峰。在$300^{o}C$温度下，314 ps正电子寿命分量和两个光致发光信号均消失，这为它们之间的相关性提供了有力的证据。然而，观察到空穴浓度（$\sim 2\times 10^{17}cm^{-3}$）在直至$500^{o}C$的整个退火温度范围内是恒定的。与一般的信念相反，这意味着，至少对于退火温度高于$300^{o}C$的样品，Ga空位不是负责p型导电的受主。
2002-01-17 cond-mat.mtrl-sci
Synchrotron radiation based photoemission studies of indium oxide passivation of ZnO(0001) surface at high temperature
通过原位沉积金属铟和沉积后高温（600 C - 1000 C）退火来进行表面活性ZnO（0001）-Zn终止表面的钝化。在铟沉积和退火的每个循环之后，ZnO（0001）表面的特征在于基于同步辐射的光电发射。光电发射研究证实了沉积铟的形成转化为氧化铟（In 2 O3和In 2 Ox）作为表面钝化层。为了提高表面灵敏度，在不同的光子能量下获得了Zn、C、O的芯能级谱。总体芯能级峰（Zn 3 p，In 4d，O 1 s）具有范围从0.5 eV至0.8 eV的平均结合位移。价带谱表明，钝化后的薄膜费米能级位移为0.9eV，功函数从4.06eV提高到4.77eV。氧化铟高温钝化使ZnO（0001）表面的能带向下弯曲变为向上弯曲0.98eV，适合于制作ZnO肖特基接触和器件。
2018-10-01 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Phonon-Assisted Lasing in ZnO Microwires at Room Temperature
我们报道了ZnO微线中声子辅助的回音壁模式（WGM）激光。对于基于低增益声子散射过程的WGM激光器，具有尖角和光滑端面的高质量谐振腔是先决条件。在通常为$100\,kW/cm^2$的激发阈值功率$P_{\textit{Th}}$以上，自由激子在两个纵向光学声子的发射下的复合提供足够的增益以克服微谐振器中的所有损耗并导致激光振荡。这种阈值行为伴随着远场和近场发射模式的明显变化，揭示了激光模式的WGM相关性质。光谱演化以及集成的光致发光强度与激发功率的特性行为明确地证明了激光器的操作。偏振分辨的测量表明，激光发射线偏振垂直于微丝轴（TE）。
2014-11-14 cond-mat.mtrl-sci
Optical Properties of Excitons in ZnO-based Quantum Well Heterostructures
最近，II-VI族氧化物领域的发展引人注目。已经使用各种外延方法来生长外延ZnO层。不仅外延层，而且足够好的质量的多量子阱（MQW）也已经通过激光分子束外延（激光MBE）生长。我们主要讨论了ZnO基多量子阱异质结中激子光学性质的实验研究。系统的温度依赖性的光吸收和光致发光在这些多量子阱的研究被用来评估的主要激子性能的阱宽依赖性和成分依赖性。在此基础上，讨论了激子的局域化、激子-声子相互作用的影响以及量子限制斯塔克效应。稠密激子系统的光谱主要由激子和双激子之间的相互作用过程决定。高密度激子效应对ZnO多量子阱中室温受激发射的观测起到了一定的作用。由于量子限制效应，激子和双激子的结合能从体值提高。
2004-10-10 cond-mat.mtrl-sci
