郑州轻工业学院-课程设计

发布时间：2015-07-09 11:53:18 来源：文档文库

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附件1

郑州轻工业学院

课程设计任务书

题目 V掺杂ZnO块材样品的制备及表征

专业、班级材料物理12-1班学号姓名

主要内容、基本要求、主要参考资料等：

一、主要内容、基本要求

1. 了解有关Zn1-xVxO介/铁电材料研究背景、研究现状及存在的主要问题；

2. 查阅Zn1-xVxO材料的制备方法并设计样品制备方案；

3. 掌握Zn1-xVxO材料的介/铁电性能及表征方法；

4. 撰写课程设计论文。

二、主要参考资料

[1] 门保全等，ZnO基材料的压电、铁电、介电与多铁性质研究进展，硅酸盐学报，28：757-760，2009

[2] 成鹏飞等，ZnO压敏陶瓷的介电谱，物理学报，61：187302-1-5，2012

[3] 郭秀芬等，陶瓷介质在微波中的应用，压电与声光，12：40-47，1990

[4] 张绪礼等，电介质物理与微波介质陶瓷，压电与声光，19：40-47，1997

[5] Y. C. Yang et al., V 5 + ionic displacement induced ferroelectric behavior in V-doped ZnO films, Appl. Phys. Lett., 90: 242903-1-4, 2007

[6] L.W. Martin et al., Advances in the growth and characterization of magnetic, ferroelectric, and multiferroic oxide thin films, Materials Science and Engineering R 68: 89-133, 2010

完成期限： 2015年7月3日

指导教师签名：

课程负责人签名：

2015年6月22日

附件2

郑州轻工业学院

课程设计说明书

题目： V掺杂ZnO块材样品的制备及表征

姓名：

院（系）：物理与电子工程学院

专业班级：材料物理12-1班

学号：

指导教师：王永强

成绩：

时间： 2014 年 6 月 9 日至 2014 年 6 月 20 日

说明

1、课程设计进行期间，学生应按教学计划，将每天的学习情况（包括学习内容、遇到问题及解决办法、心得体会等）如实进行记录。

2、结束时，根据课程设计内容和学习记录书写报告。

3、指导教师应综合考虑学生的学习态度、报告内容和实际操作情况等，给出评语和成绩。

课程设计报告撰写格式

1、课程设计说明书用纸一律采用16开幅面，有条件最好打印。打印正文用宋体小四号字；版面页边距：上2.5cm，下2.5cm，左3cm，右2cm；页码用小五号字底端居中；左边装订。

2、课程设计报告一般由以下几部分组成：A．任务书； B．目录； C．正文； D．参考文献；E.附录。

3、报告正文撰写的题序层次格式：

课程设计成绩评定表

V掺杂ZnO纳米材料的制备及表征

摘要：ZnO为六方纤锌矿结构的直接带隙半导体材料,室温下禁带宽度为3.37eV,具有较大的激子束缚能(60meV),生长温度低,化学稳定性强,是一种适合于室温或更高温度下的可见和紫外发射材料,稀土离子掺杂或复合修正ZnO半导体材料的荧光发射,可较大幅度地提高其发光效率。Ce3+既是一种重要的激活剂,又是一种很好的敏化剂, 一直被广泛地应用于各种发光材料中,而CeO2又是一种良好的结构助剂和电子助剂,可有效调节ZnO纳米材料的电子能态结构,改变表面状态,进而起到调控其发光性能的作用。本实验主要采用溶胶凝胶法等几种方法制备了稀土铈掺杂的纳米氧化锌材料。利用XRD、TEM和PL对产物的结构和性能进行了表征,深入探讨了Ce掺杂对于ZnO纳米材料结晶、形貌及发光性质的影响, 得到了比较有意义的结果。

关键词：溶胶凝胶法，ZnO纳米材料，Ce掺杂

1.引言

氧化锌(ZnO)光电信息功能材料的研究是1997年后兴起的，1997年日本和香港科学家首次报道了氧化锌薄膜室温下的近紫外受激光发射，立即引起强烈的反响。Science和Nature都对此研究进行了相关评述，称其为激光技术的重要发展，是一项伟大的工作。至此，ZnO纳米材料以其独特的优点吸引了广大科研工作者，国内外出现许多以ZnO纳米材料为研究重点的科研团队，开展了许多有关该类纳米材料的科研工作。将金属离子掺杂半导体材料可以改变体系的物理化学性质，对主体半导体材料的光电磁等性能的改善和提高是十分有益的，因此金属离子掺杂半导体材料受到人们广泛的关注。目前，ZnO掺杂体系主要围绕着过渡族元素和稀土元素掺杂进行展开。作为发光材料的发光中心来说，稀土元素是一种比较好的选择，这是因为稀土元素具有独特的最外层电子结构较多的能级和多个亚稳态。稀土掺杂的纳米晶体即使在室温条件下都具有高效的光学性能，在制备集成光电器件如可见光器件方面(红绿蓝)有潜在的应用前景。因此，稀土掺杂ZnO纳米材料近年来逐渐成为掺杂体系的研究热点。目前，人们采用不同的合成方法对稀土掺杂ZnO纳米材料进行制备并对其性能展开研究。然而，由于稀土离子和锌离子的价态不一致且它们的离子半径差距比较大，所以将稀土离子成功地掺入ZnO晶格中是比较困难的一项工作。另外，稀土离子的光学性能主要依靠周围的环境和主体材料的对称性，因此在控制掺杂的浓度以及纳米结构的纵横比方面仍然是纳米技术的挑战。目前，稀土掺杂ZnO的合成方法主要包括物理和化学方法，其中常用的有水热法溶胶凝胶法化学沉淀法磁控溅射法微乳液法气相传输法化学溶液沉积法等。