大连理工大学 材料科学与工程学院, 辽宁省凝固控制与数字化制备技术重点实验室, 大连 116024
In2O3作为一种良好的光电和气敏材料, 因高温下具有优异的热电性能在热电领域也获得广泛关注。本研究通过固相反应法结合放电等离子烧结(SPS)成功将原位自生的InNbO4第二相引入到In2O3基体中, 优化了块体样品的制备工艺。同时, InNbO4改善了样品的电输运性能, 使载流子浓度明显提高, 在1023 K时电导率最高可达1548 S·cm-1, 高于大多数元素掺杂的样品。其中, 0.998In2O3/0.002InNbO4样品的热电性能测试表明, 在1023 K时, 其功率因子可达到0.67 mW·m-1·K-2, 热电优值(ZT)达到最高值0.187。综上所述, 通过在In2O3中原位复合InNbO4第二相可以很好地改善In2O3基热电陶瓷的电性能, 进而调控其高温热电性能。
热电材料 In2O3 InNbO4 高温热电性能 thermoelectric materials In2O3 InNbO4 thermoelectric property at high temperature
1 上海大学 材料科学与工程学院，上海 200444
2 中国科学院 上海技术物理研究所 红外物理国家重点实验室，上海 200083
一维（1D）半导体纳米线在纳米电子学和纳米光子学中表现出色。然而，纳米线晶体管的电特性对纳米线与衬底之间的相互作用非常敏感，而优化器件结构可以改善纳米线晶体管的电学和光电检测性能。本文报道了通过一步式光刻技术制造的悬浮式In2O3纳米线晶体管，显示出54.6 cm2V−1s−1的高迁移率和241.5 mVdec−1的低亚阈值摆幅。作为紫外光电探测器，光电晶体管显示出极低的暗电流（~10−13 A）和高响应度1.6×105 A•W−1。悬浮晶体管的沟道材料的这种简单而有效的制备方法可广泛用于制造高性能微纳米器件。
纳米线 In2O3 悬空器件 紫外探测器 nanowire In2O3 suspension device UV photodetector
长春理工大学 高功率半导体激光国家重点实验室, 吉林 长春 130022
In2O3纳米线由于其独特性质而成为紫外光电探测器的潜力候选者, 目前, In2O3纳米线基紫外光电探测器已被广泛研究, 但较大的暗电流限制了其进一步应用。本文制备了In2O3纳米线紫外光电晶体管, 通过背栅电压的调制作用, 器件中的暗电流几乎被全部耗尽, 同时, 由于光照下的阈值偏移, 栅压对光电流的影响较小。最终得到具有高光开关比(1.07×108)和高响应度(5.58×107 A/W)的单根In2O3纳米线紫外光电晶体管, 性能明显优于之前报道的In2O3纳米结构光电探测器。本工作促进了In2O3纳米线在下一代纳米光电子器件和集成电路中的应用。
In2O3纳米线 紫外 光电晶体管 响应度 In2O3 nanowire ultraviolet phototransistor responsivity
吉林大学 电子科学与工程学院, 集成光电子学国家重点实验室吉林大学实验区, 长春 130012
采用射频磁控溅射与退火工艺相结合的方法，分别在石英和硒化锌（ZnSe）衬底上制备了掺铪氧化铟（IHfO）薄膜，掺杂比例In2O3：HfO2为98wt.%：2wt.%.测试了薄膜的组成结构和3~5 μm红外波段的光电性质，分析了退火温度、薄膜厚度和氧气流速对薄膜性能的影响.X射线衍射、扫描电子显微镜和X射线能谱表明，制备的IHfO薄膜具有氧化铟的立方体结构，掺杂铪并没有影响氧化铟的生长方向，但是减小了晶格间距，铪与铟外层电子形成新的杂化轨道.傅里叶变换红外光谱表明，随着退火温度的增加，IHfO薄膜在3~5 μm波段的透过率逐渐下降，沉积在ZnSe衬底上的薄膜具有更平稳的透过率，厚度为100 nm薄膜在3~5 μm波段平均透过率为68%.测试霍尔效应表明，随着氧气流速的增加，IHfO薄膜电阻率逐渐增加，载流子浓度减小，霍尔迁移率变化不明显.晶界散射是影响IHfO薄膜迁移率的主要因素，当氧气流速为0.3 sccm时，薄膜最佳电阻率为3.3×10-2Ω·cm.与透可见光波段的导电氧化铟锡（ITO）薄膜相比，制备的IHfO薄膜可以应用在3~5 μm红外波段检测气体，红外制导等领域.
磁控溅射 中红外 透明导电薄膜 氧化铟 掺杂 RF magnetron sputtering Mid-infrared Transparent conductive film In2O3 Doping
通过溶胶-凝胶结合静电纺丝过程制备了In2O3/CuO纳米异质结。XRD和Raman光谱的研究表明, 随着前驱物中Cu/In比例的增加, CuO相的含量逐渐增加。吸收光谱研究表明, 随着CuO含量的增加, 复合纳米结构的可见光吸收明显增强。光催化实验研究结果表明, In2O3/CuO纳米异质结具有比单一相的In2O3和CuO更强的光催化性能, 其主要来源于异质结所导致的增强的光生电子和空穴的分离效率。
异质结 光催化 In2O3 In2O3 CuO CuO heterojunction photocatalytic
河南大学 物理与电子学院 河南省光伏材料重点实验室, 河南 开封475004
在室温下采用直流磁控溅射以SiO2/Si为衬底制备了不同沟道层厚度的底栅式In2O3薄膜晶体管, 讨论了沟道层厚度对底栅In2O3薄膜晶体管的电学性能的影响。实验结果表明:器件的特性与沟道层厚度有关, 最优沟道层厚度的In2O3薄膜晶体管为增强型, 其阈值电压为2.5 V, 开关电流比约为106, 场效应迁移率为6.2 cm2·V-1·s-1。
In2O3 薄膜 薄膜晶体管 沟道层厚度 电学特性 In2O3 films thin film transistor channel thickness electrical performance
1 发光学及应用国家重点实验室 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所, 吉林 长春130033
2 中国科学院大学, 北京100039
利用电子束沉积技术首次制备了氟化铒 (ErF3) 掺杂的氧化铟(In2O3)透明导电薄膜(IEFO), 研究了薄膜的晶体结构、光学特性和电学特性。利用原子力显微镜测试了不同厚度薄膜的形貌, 初步研究了薄膜的生长过程。研究发现: IEFO薄膜为多晶结构, Er原子的掺入改变了薄膜的优势生长方向, 使薄膜在(211)、(222)、(444)3个方向上的生长趋势基本相同。薄膜电阻率为1.265×10-3 Ω·cm, 电子迁移率为45.76 cm2·V-1·s-1, 电子浓度为1.197×1020 cm-3, 在380~780 nm范围内的可见光平均透过率为81%。
透明导电薄膜 形貌 氧化铟 transparent conductive film morphology In2O3
1 暨南大学 化学系, 广东 广州510632
2 暨南大学 纳米化学研究所, 广东 广州510632
以乙二醇为溶剂, 采用低温溶剂热法制备了Ho3+/Yb3+共掺杂In2O3纳米晶。利用X射线晶体衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)对粒子的结构和形貌进行表征, 结果表明, 合成的样品为纯的立方相In2O3, 颗粒尺寸约为30 nm。通过上转换发光(UCL)光谱研究了粒子的上转换发光性质, 在980 nm半导体激光激发下, In2O3∶Ho3+,Yb3+纳米晶发射出强的绿色和弱的红色上转换发光, 分别归属于Ho3+离子(5F4,5S2)→5I8和5F5→5I8跃迁。研究了不同Ho3+和Yb3+离子掺杂浓度对上转换发光性能的影响, 确定了Ho3+和Yb3+最佳掺杂摩尔分数分别为3%和4%。双对数曲线显示,绿光和红光的发射过程均为双光子吸收过程。对样品的上转换发光机制进行了初步讨论。
溶剂热法 上转换 Ho3+ Ho3+/Yb3+ In2O3 Yb3+ In2O3 solvent-thermal method upconversion
本文提出利用金属氧化物半导体材料制备光波导气敏元件，检测挥发性有机物蒸汽的新方法。通过溶胶凝胶法制备了In2O3 粉末并用X-衍射对样品进行表征。采用提拉法在锡掺杂玻璃光波导表面制备In2O3 薄膜，研制了In2O3 薄膜/锡掺杂玻璃光波导传感元件，并对挥发性有机蒸汽进行检测。实验结果表明该元件对二甲苯具有较好的气敏性，在常温下该敏感元件对于浓度为1×10-6(体积分数)的二甲苯蒸汽有比较明显响应。
光波导气敏元件 溶胶凝胶法 In2O3 纳米薄膜 optical waveguide gas sensor Sol-Gel method In2O3thin film
Author Affiliations
Abstract
1 National Laboratory for Infrared Physics, Shanghai Institute of Technical Physics, Chinese Academy of Sciences, Shanghai 200083, China
2 Department of Energy Sources and Environment Engineering, Shanghai University of Electric Power, Shanghai 200090, China
The temperature-dependent photoluminescence (PL) spectra of BaIn2O4, prepared by coprecipitation, are measured and discussed. Aside from the reported 3.02-eV violet emission, the 1.81-eV yellow emission involved with oxygen vacancy is also observed at room temperature wherein the deep donor level is at 1.2 eV. With the temperature increasing, the peak energies for both emissions show a red shift. Moreover, the yellow emission intensity decreases while the violet emission intensity increases. The temperature dependence of the yellow emission intensity fits very well into the one-step quenching process equation, indicating a fitted activation energy at 19.2 meV.
BaO-In2O3 光致发光 氧空位 000.2190 Experimental physics 160.4760 Optical properties 160.6000 Semiconductor materials Chinese Optics Letters
2011, 9(1): 011602
