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oe1(光电查) - 科学论文

147 条数据
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  • 超灵敏氧化钽纳米涂层长周期光栅用于多种生物靶标检测

    摘要： 在这项工作中，我们讨论了一种利用长周期光栅（LPG）实现的无标记生物传感应用，该光栅通过沉积薄钽氧化物（TaOx）覆盖层优化了折射率（RI）灵敏度。与其他已用于最大化折射率灵敏度的薄膜材料相比，TaOx在表面功能化及其他生物传感实验中表现出良好的化学和机械稳定性。理论和实验均表明，当覆盖层在红外光谱范围内的折射率高达2时，要使LPG对折射率具有超灵敏响应，其覆盖层厚度必须以亚纳米级精度确定。本实验采用原子层沉积法制备TaOx覆盖层，从而获得了厚度和光学特性高度精确的覆盖层。实验证实，TaOx纳米涂层LPG在折射率范围nD=1.335-1.345 RIU内，单个谐振峰的折射率灵敏度超过11,500 nm/RIU，符合无标记生物传感应用预期。分别以生物素和噬菌体粘附素作为识别元件，验证了TaOx涂层LPG检测不同尺寸生物靶标（如蛋白质（抗生物素蛋白）和细菌（大肠杆菌））的能力。研究表明，在优化LPG灵敏度时，必须考虑功能化过程、识别元件类型及目标分析物。本工作采用的优化方法实现了对小尺寸生物靶标（如蛋白质）的检测，灵敏度达到10.21 nm/log(ng/ml)。

    关键词： 蛋白质检测、无标记生物传感、光纤传感器、氧化钽、细菌检测、长周期光栅、原子层沉积

    更新于2025-11-28 14:23:57

  • 基于IGZO光电神经形态晶体管模拟的双功能长时程可塑性

    摘要： 采用低温原子层沉积Al2O3栅介质制备了铟镓锌氧化物（IGZO）光电神经形态晶体管。该器件实现了包括长时程抑制（LTD）和长时程增强（LTP）的双功能长时程可塑性模拟：通过在栅电极施加高电脉冲序列实现LTD模拟，通过向IGZO沟道层施加光脉冲序列实现LTP模拟?；贏l2O3栅介质中的电子/空穴俘获效应及IGZO沟道层的持续光电导特性，阐述了LTD与LTP的工作机理。

    关键词： 神经形态晶体管、长期可塑性、原子层沉积

    更新于2025-11-25 10:30:42

  • 原子层沉积法制备的TiO2@聚合物与TiO2@碳气凝胶复合材料的催化光催化性能

    摘要： 采用间苯二酚-甲醛聚合物气凝胶（RFA）及其碳气凝胶（RFCA）衍生物制备了整体式结构的TiO?/气凝胶复合材料。通过溶胶-凝胶反应合成间苯二酚-甲醛水凝胶，再经超临界干燥转化为聚合物气凝胶。将RFA在干燥氮气中900°C热解制得碳气凝胶。分别以TiCl?和H?O为前驱体，在80°C和250°C下通过原子层沉积（ALD）技术在RFA和RFCA表面生长非晶态与晶态TiO?层。采用N?吸附、TG/DTA-MS、拉曼、SEM-EDX和TEM技术对基底及复合材料进行研究，并比较了它们在紫外光催化降解甲基橙染料反应中的光催化活性。

    关键词： ALD（原子层沉积）、光催化、碳气凝胶、二氧化钛、间苯二酚-甲醛聚合物气凝胶

    更新于2025-11-20 15:33:11

  • 通过原子层沉积制备二硫化钼催化涂层用于铜镓硒光电极的太阳能制氢

    摘要： 我们证明，在铜镓硒（CGSe）薄膜吸光层上应用原子层沉积法制备的二硫化钼（MoS2）催化涂层，可制成高效宽禁带光电阴极用于光电化学制氢。我们制备了一种不含贵金属的器件，采用CGSe吸光层、硫化镉（CdS）缓冲层、二氧化钛（TiO2）界面层和MoS2催化层。由此得到的MoS2/TiO2/CdS/CGSe光电阴极在+0.53 V（相对于可逆氢电极）处出现光电流起始点，饱和光电流密度为-10 mA cm?2，在酸性电解质中稳定运行超过5小时。对该器件架构的光谱研究表明，覆盖层会发生不均匀降解，最终暴露出下层的CGSe吸光层。

    关键词： 析氢反应、二硫化钼、光电化学水分解、原子层沉积、铜铟镓硒

    更新于2025-11-19 16:56:35

  • 盐酸清洗对InSb-Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub> MOS电容器的影响

    摘要： 本工作研究了HCl处理对InSb表面及InSb-Al2O3介质界面的影响。X射线光电子能谱(XPS)测试表明：采用异丙醇(IPA)稀释并冲洗的HCl溶液会在表面形成InCl3层，而类似的水基HCl工艺不会产生该层。该InCl3层在200°C至250°C温度区间从表面脱附。通过原子层沉积(ALD)在200°C和250°C制备Al2O3的金属-氧化物-半导体电容器(MOSCAPs)显示，InCl3的存在会导致平带电压正向偏移+0.79V。当温度升至250°C时InCl3层的脱附使该偏移逆转，但升高的工艺温度同时导致界面态电荷密度(Dit)和迟滞电压(VH)增加。这种不影响其他性能参数的平带电压偏移，为调控MOS晶体管阈值电压提供了可行途径，可实现增强型与耗尽型器件的并行制备。

    关键词： 表面清洁，III-V族半导体，原子层沉积，氧化铝，锑化铟，介电界面，MOS电容器，氯化氢

    更新于2025-11-14 17:28:48

  • 通过原子层沉积MgO包覆与光沉积银纳米颗粒协同促进多孔TiO2上的光催化CO2还原

    摘要： 本研究合成了一种源于金属有机框架MIL-125的多孔TiO2光催化剂，并测试了其水相光催化还原CO2的性能。为提升光催化效率，采用创新材料改性方法：通过原子层沉积（ALD）技术包覆MgO超薄层，并以不同顺序光沉积银（Ag）纳米颗?！瘸粱齅gO后沉积Ag（即Ag/MgO/TiO2），或先沉积Ag后沉积MgO（即MgO/Ag/TiO2）。Ag的引入促进了光生电子转移，而超薄MgO涂层则抑制了表面电荷复合并增强了CO2吸附能力。MgO与Ag的协同作用产生的CO2光还原促进效果超过两者单独效应之和。当MgO包覆7个ALD循环层且Ag负载量为5%时，Ag/MgO/TiO2催化剂在CO和CH4生成方面的活性达到原始TiO2的14倍。此外，MgO/Ag修饰顺序会影响催化活性，通常Ag/MgO/TiO2催化剂的活性高于MgO/Ag/TiO2对应物，这可能与表面电子迁移率和Ag纳米颗粒分布差异有关。本研究首次报道了TiO2上ALD包覆MgO与光沉积Ag纳米颗粒的新型材料结构，并揭示了优化材料形貌与结构对提升催化活性的重要性。

    关键词： 二氧化碳光还原、氧化镁、银纳米颗粒、原子层沉积、多孔二氧化钛

    更新于2025-11-14 17:03:37

  • 基于核碱基和钛的生物相容性有机-无机杂化材料——通过分子层沉积技术开发

    摘要： 我们采用分子层沉积（MLD）方法，通过结合四异丙醇钛（TTIP）与胸腺嘧啶、尿嘧啶或腺嘌呤等核苷酸碱基，制备了具有有机-无机杂化特性的薄膜材料。这类材料有望用作生物活性涂层，其生物活性已在近期研究[Momtazi, L.; Dartt, D. A.; Nilsen, O.; Eidet, J. R. 生物医学材料研究杂志A部分 2018, 106, 3090–3098. doi:10.1002/jbm.a.36499]中阐明。我们通过原位石英晶体微天平（QCM）监测生长过程，所有体系均呈现原子层沉积（ALD）型生长特征：腺嘌呤体系在250-300°C范围内具有ALD温度窗口，而尿嘧啶和胸腺嘧啶体系则随温度升高呈现整体生长速率下降趋势。傅里叶变换红外光谱、X射线光电子能谱及X射线衍射分析进一步表征了薄膜的键合模式，证实沉积薄膜具有非晶态杂化特性——生长过程中TTIP分子发生部分包合。这些薄膜具有强亲水性，且核苷酸碱基会在水中溶出，最终形成以TiO2为主、密度和折射率降低的非晶结构。

    关键词： 生物活性材料、原子层沉积、分子层沉积、杂化材料、核碱基

    更新于2025-11-14 15:14:40

  • 杂化有机-无机钙钛矿与原子层沉积Al2O3界面化学分析

    摘要： 通过原子层沉积（ALD）制备的超薄金属氧化物作为钙钛矿太阳能电池（PSCs）的防潮和热应力阻挡层备受关注。我们近期研究表明，在CH3NH3PbI3-xClx钙钛矿材料表面直接沉积10个周期的ALD Al2O3，可使电池效率提升至18%（无Al2O3覆盖的电池为15%），并保持超过60天的长期湿度稳定性?；诖耍狙芯恐氐闾骄緼LD Al2O3生长过程中钙钛矿发生的化学改性。具体而言，我们结合原位红外光谱监测与ALD Al2O3/钙钛矿界面的X射线光电子能谱分析：红外光谱显示钙钛矿NH3+伸缩模特征峰在ALD循环中几乎不变，表明ALD前驱体（Al(CH3)3）与共反应物（H2O）未扩散至钙钛矿体相；但通过对比镀膜前后红外光谱差异，发现钙钛矿表面发生NH3或CH3NH2脱附（对应N-H伸缩/弯曲振动负峰出现）。XPS分析证实该表面脱附现象且未观察到无机骨架氧化。同时，ALD Al2O3生长特征峰（Al-O-Al声子模与(OH)-Al=O伸缩模）的出现验证了其成膜过程。综合红外与XPS研究，我们提出了ALD Al2O3在钙钛矿表面生长的合理机制。

    关键词： 红外光谱、X射线光电子能谱、原子层沉积、氧化铝、钙钛矿

    更新于2025-09-23 15:23:52

  • 通过原子层退火和低温外延生长的纳米级GaN外延层

    摘要： 半导体与衬底之间存在较大热失配和晶格失配的异质外延生长是实现高质量外延层的关键难题。传统金属有机化学气相沉积法通常需要超过1000°C的高温才能获得优质GaN外延层。本研究通过原子层退火外延技术(ALAE)，在300°C的低温条件下实现了高质量GaN异质外延生长。该方法在原子层沉积每个循环中引入低等离子体功率的逐层原位He/Ar等离子体处理，从而产生有效退火效应显著提升GaN晶体质量。由于氦元素融入氩等离子体产生的彭宁效应，GaN晶体质量得到显著改善。高分辨透射电镜、纳米束电子衍射和原子力显微镜分析显示形成了高质量的纳米级单晶GaN异质外延层并具有极光滑表面。X射线摇摆曲线半高宽低至168角秒。这种低温ALAE技术对于制备高性能固态照明、太阳能电池和高功率电子器件等可持续节能高效设备所需的优质纳米级GaN外延层具有重要价值。

    关键词： 原子层退火，原子层沉积，氮化镓，原子层外延，等离子体处理

    更新于2025-09-23 15:23:52

  • 通过原子层沉积法生长的MgO和Mg掺杂ZnO薄膜的结构研究

    摘要： 采用原子层沉积技术在(001)取向的α-Al?O?和GaN衬底上生长了纯MgO以及1和10 at% Mg掺杂ZnO薄膜。通过透射电镜详细研究了沉积层的结构与微观结构。纯MgO层初始以(100)型缺陷外延方式生长，随后转变为随机取向。在10 at% Mg掺杂样品中，界面处形成了外延立方MgO缓冲层——该缓冲层使ZnO在α-Al?O?衬底上实现外延生长，形成具有更高迁移率和更低载流子浓度的ZnO/MgO/c面α-Al?O?异质结构；而在GaN衬底上则促使ZnO形成强织构。因此对于高浓度Mg掺杂（伴随MgO缓冲层形成）的情况，α-Al?O?是生长外延ZnO层的更优选择。在GaN衬底上成功实现了外延ZnO层的1 at% Mg掺杂，而α-Al?O?衬底上则形成薄立方MgO缓冲层。这表明低浓度Mg掺杂ZnO的成功实施很大程度上也取决于衬底材料的选择。

    关键词： 掺镁氧化锌，原子层沉积，氧化镁，透射电子显微镜

    更新于2025-09-23 15:23:52