原子层沉积制备TiN薄膜对三维MIM电容器的影响

基于原子层沉积技术和高深宽比硅微基础结构,分别选用W、TiN和Al_2O_3作为电极层、缓冲层和介质层,实现了两种三维MIM电容器.采用SEM、XRD、XPS和电学测试仪等分析手段,重点研究原子层沉积技术所制备的TiN薄膜特性及其对MIM电容器的影响.结果表明:无定型TiN薄膜具有良好的化学计量比和导电特性,其应力缓冲作用增加了电容器金属与介质层间的粘附性,且提高电容器容值达8.3%.     

TiO2/Al2O3薄膜对金刚石表面改性研究

采用溶胶涂膜工艺在金刚石表面涂覆TiO_2/Al_2O_3薄膜,并通过扫描电子显微镜、能谱分析仪、红外光谱仪、掠入式X射线衍射仪、接触角测定仪、Zeta电位分析仪及陶瓷高温物相仪等,对涂覆TiO_2/Al_2O_3薄膜前后的金刚石表面形貌及其性能进行了测定与分析。测定结果表明:选用溶胶涂膜工艺,可以在金刚石表面涂覆TiO_2/Al_2O_3薄膜,两者界面间以C—O—Ti和Ti—O—Al化学键结合;TiO_2/Al_2O_3薄膜的晶型结构主要为锐钛矿、金红石相、γ-Al_2O_3和Al_2TiO_5等物质;涂覆TiO_2/Al_2O_3薄膜后,能有效改善金刚石的表面亲水性能及陶瓷的高温润湿性能。     

热蒸发HfO_2薄膜光学常数表征

薄膜材料库中的光学常数与实际制备的相比有很大差别,精确求解在特定工艺条件下的光学常数对设计和制备多层薄膜具有重要意义。在熔融石英(JGS1)基底上,采用热蒸发沉积方法制备了厚度为330nm的单层HfO_2薄膜,利用分光光度计测量薄膜的透射率和反射率,并采用包络法和光度法分别计算得到230nm~800nm范围内折射率n和消光系数k的色散曲线。两种方法确定的HfO_2薄膜厚度分别为331.22nm和331.03nm,两者偏差为0.057%;在266nm处两种方法确定的折射率相差0.011,消光系数相差10-5量级。结果表明,运用包络法和光度法确定HfO_2薄膜光学常数的拟合结果吻合较好,能够相互验证且避免了单一方法求解过程中所产生的误差。     

氩氧比对常温磁控溅射制备HfO_2薄膜性能的影响

为了得到HfO_2薄膜性能与工艺参数之间的关系,采用直流反应磁控溅射法在室温下沉积HfO_2薄膜.通过正交实验分析了靶功率、靶基距和氩氧比对薄膜性能的影响程度,分析了影响最大的因素氩氧比对薄膜组分、力学性能及光学性能的影响规律.研究结果表明:在纯O_2气氛下沉积的薄膜的O、Hf元素化学计量比为1.90;随着氩氧比的提升,薄膜中缺氧现象逐渐变得明显;在纯O_2状态下制备的薄膜可见光谱范围内峰值透射率为93.23%,在氩氧比为1∶1的气氛下制备的薄膜的纳米硬度为11.70GPa,弹性模量为154.68GPa.     

金属氧化物半导体电子亲合势的确定

电子亲合势是半导体能带结构中的重要参数,对研究光电池、异质结、衬底或电极对样品的影响有重要意义,然而这个参数目前尚无法直接测定。近年来,我们以SiO_2和Al_2O_3为衬底研究了多种不同结构、不同厚度、不同组分的金属氧化物薄膜。在查找SiO_2和Al_2O_3的电子亲合势中,发现它们目前尚无确定的参数,而     

电沉积铁—三氧化二铝复合耐磨层的研究

本文研究了铁与三氧化二铝微粒共沉积而获得复合耐磨镀层的各种工艺条件对三氧化二铝在镀层中嵌入量的影响,如溶液中Al_2O_3的浓度、PH值、电流密度、温度等。测定了Fe—Al_2O_3复合层的耐磨性与镀层中Al_O_3含量的关系。确定了获得耐磨性好的Fe—Al_2O_3复合材料层的电沉积工艺。     

Al2O3与LaF3薄膜在紫外波段的特性研究

用电子束蒸发方法制造了Al2O3、LaF3单层膜,对比研究了沉积速率和基板温度对薄膜紫外（193 nm）光学特性、微结构的影响.实验结果表明,LaF3在紫外波段的光学损耗明显小于Al2O3.AFM测试发现,在相同的工艺条件下,Al2O3表面粗糙度大于LaF3,且3薄膜表面粗糙度随基板温度增加而增加.Al2O3薄膜在紫外波段的光学特性严重依赖于沉积速率等制备条件,而沉积速率对3薄膜特性的影响不明显,即使是在5 nm/s的速率条件下,LaF3仍具有良好的光学特性.X射线衍射（XRD）测试发现,电子束蒸发制备的Al2O3薄膜为非晶态,LaF3薄膜有结晶现象.     

直接氧化法制备Al_2O_3/AI复合材料研究

介绍了应用直接氧化法制备用Al_2O_3/Al复合材料的工艺技术问题,研究了合金元素、氧化温度对Al_2O_3生长动力学的影响,以及不同合金、不同温度和不同时间反映产物的显微组织与结构及其力学性能,找出了适合Al_2O_3生长的合金成分、生长温度与时间.     

激光化学气相沉积法制备YBa_2Cu_3O_(7-δ)超导薄膜

采用激光化学气相沉积法在(100)取向Al_2O_3衬底上制备了第二代高温超导YBa_2Cu_3O_(7-δ)(YBCO)薄膜,研究了前驱体Y(DPM)3、Ba(DPM)2、Cu(DPM)2的蒸发温度对YBCO薄膜成分的影响规律。通过X射线衍射、扫描电子显微镜、背散射电子显微镜对薄膜进行了表征。结果表明:制备的YBCO薄膜样品成分中含有以下化合物:YBCO、CuYO_2、Cu_2O、Cu_4O_3、Y_2O_3、CuO、CuBaO_2、BaY2O_4、Ba_2Cu_3O_x。在激光功率为130 W,沉积温度为1 123 K,腔体压强为1 kPa,前驱体蒸发温度分别为TY=453 K、TBa=603 K和TCu=453 K的条件下制得成分较单一的c-轴取向YBCO薄膜。同时结果表明载流气Ar气的流速对薄膜成分存在一定影响。     

介质钝化对铝薄膜温度分布的影响

本文采用有限差分法,数值研究了具有介质钝化层的铝薄膜上的瞬态温度分布,着重研究了介质膜种类及厚度对这一分布的影响。结果指出,采用高热导率的Si_3N_4(或Al_2O_3)介质膜钝化,可以大幅度地降低铝薄膜的峰值温度及温度梯度。这对提高铝膜的电徙动寿命及抗电流浪涌能力是非常有益的。     

Ta_2O_5 MgO对超纯Al_2O_2瓷显微结构和力学性能的影响

本文研究了少量Ta_2O_5、MgO对超纯Al_2O_3瓷的烧结及显微结构和力学性能的影响。用金相显微镜、扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)研究了试样的微观结构及断裂表面。发现少量Ta_2O_5的加入能有效地促使Al_2O_3瓷的烧结,其作用比MgO显著。空气介质中较低温度就能将加Ta_2O_5的试样烧结至98%理论密度。Ta_2O_5的加入能明显降低超纯Al_2O_3瓷的烧成温度,还使瓷件强度有所提高。比较二种添加剂对超纯Al_2O_3瓷烧结性能和显微结构的影响,笔者认为Ta_2O_5、MgO作为超纯Al_2O_3的添加剂时,各有其主要作用机埋。提出了Ta_2O_5的固溶体机理,认为Ta_2O_5主要是固溶到Al_2O_5晶格中,使晶体中产生“组成缺陷”,从而使扩散系数DV增大、烧结致密化速率加快。还发现Ta_2O_5的加入量存在最佳值。而MgO主要是富集在晶界,起抑制晶粒生长作用。在超纯Al_2O_3中同时加入适量的Ta_2O_5和MgO。充分发挥二者的主要作用机理在较低温度下就能将试样烧结至理论密度。超纯Al_2O_3瓷的强度不仅与试样的平均晶粒尺寸有关,晶粒大小分布,晶粒间堆积结构同样是影响试样强度值的灵敏因素。用扫描电镜对试样断面研究结果表明:室温下,超纯Al_2O_3瓷试样以沿晶断裂为主,随着晶粒尺寸增大,试样中的穿晶断裂量逐渐增多。穿晶断裂并不是沿某一结晶学平面发生,而是呈台阶形、螺旋形断裂。这种现象在外加0.5%Ta_2O_5的C试样中尤其明显,这可能与固溶进去的杂质的存在有关。     

离子辅助沉积对 Nb2O5薄膜特性的影响

为了提高Nb2O5薄膜的聚集密度,改善氧化铌薄膜的光学特性和机械特性,采用霍尔源离子辅助沉积(IDA)技术在K9玻璃基板上制备了Nb2O5单层薄膜,并与常规沉积条件下制备的Nb2O5薄膜作了比较.由于IAD技术使Nb2O5膜的聚集密度提高了14%,膜层折射率从常规工艺的2.03上升到2.18,膜层的附着力和牢固度从常规工艺的1.0×107N/m2提高到129.7×107N/m2.     

CoFe_2O_4/Ba_(0.8)Sr_(0.2)TiO_3异质结磁电复合薄膜的制备与多铁性能

利用射频磁控溅射法在Pt(200)/TiO_2/SiO_2/Si衬底上沉积CoFe_2O_4/Ba_(0.8)Sr_(0.2)TiO_3异质结层状磁电复合薄膜(Ba_(0.8)Sr_(0.2)TiO_3作为底层,CoFe_2O_4作为顶层)。X射线衍射表明CoFe_2O_4/Ba_(0.8)Sr_(0.2)TiO_3异质结复合薄膜是多晶的,由钙钛矿Ba_(0.8)Sr_(0.2)TiO_3相和尖晶石Co Fe2O4相组成。场发射扫描电镜表明在CoFe_2O_4薄膜和Ba_(0.8)Sr_(0.2)TiO_3薄膜之间有明显的界面。复合薄膜的介电常数随频率的变化关系显示了介电色散。复合薄膜表现为良好的铁电性和铁磁性共存。另外,复合薄膜具有直接的磁电耦合效应,磁电电压系数αE先随着偏置磁场Hdc的增大而增大,当偏置磁场Hdc增加到5.6 k Oe,复合薄膜达到最大的磁电电压系数,其值αE=8.7 m V/(cm·Oe),然后随着偏置磁场Hdc的进一步增大,磁电电压系数αE反而减小。     

Al_2O_3对铋硼酸盐玻璃结构和性能的影响

通过FTIR、Raman、~(27)Al NMR、XRD、DSC等测试方法,研究了Al_2O_3含量对Bi_2O_3-B_2O_3-ZnO-SiO_2-Al_2O_3系统低熔点封接玻璃结构及热性能的影响。结果表明:玻璃转变温度及软化温度随着Al_2O_3含量的增加逐渐降低。当Al_2O_3含量≤3%时Al_2O_3在玻璃中主要以[AlO_4]四面体结构存在,充当网络结构形成体,热膨胀系数减小;当Al_2O_3含量3%时Al_2O_3在玻璃中主要以[AlO_6]八面体结构存在,破坏玻璃网络结构,热膨胀系数增大。当Al_2O_3含量为7%时,样品析出ZnAl_2O_4晶体,热膨胀系数随之减小。综上所述,当Al_2O_3含量为3%时,该系统低熔点玻璃具有较低的特征温度及较低的热膨胀系数且可避免高铋含量玻璃的析晶。     

多级孔Ni_2P/TiO_2-Al_2O_3催化加氢脱萘工艺条件优化

制备了多级孔TiO_2-Al_2O_3载体和Ni_2P/TiO_2-Al_2O_3催化剂,将该催化剂与负载Ni_2P/介孔Al_2O_3和Ni_2P/γ-Al_2O_3进行了催化性能对比。分别用正交设计法和单因素考察法,对反应温度、氢油体积比、质量空速和反应压力等工艺条件对反应结果的影响进行了考察,并得出了优化后的工艺条件。结果表明,Ni_2P/TiO_2-Al_2O_3较Ni_2P/γ-Al_2O_3和Ni_2P/介孔Al_2O_3的催化活性和选择性都高;以多级孔Ni_2P/TiO_2-Al_2O_3为催化剂时,萘的转化率和十氢萘选择性受反应压力和温度影响较大,受氢油体积比和空速的影响较小。多级孔Ni_2P/TiO_2-Al_2O_3催化剂在加氢脱萘反应中的最佳反应条件为:反应温度300℃,反应压力4 MPa,氢油体积比500,质量空速1 h-1,此时萘的转化率和十氢萘选择性分别为99.2%和72.0%。     

CNTs-Al_2O_3联合增强镁基复合材料的制备与性能研究

采用化学气相沉积法,使用镍催化剂,在氧化铝(Al_2O_3)颗粒载体表面原位合成了碳纳米管(CNTs),制备出CNTs-Al_2O_3原位复合增强相;采用粉末冶金工艺制备了CNTs-Al_2O_3联合增强镁基复合材料.通过XRD、SEM、TEM等对CNTs-Al_2O_3原位复合增强相进行表征,结果表明:通过控制合成条件,在Al_2O_3颗粒表面可获得分散均匀、形态理想、石墨化程度高的CNTs,实现了CNTs与Al_2O_3颗粒的原位复合.对复合材料的组织和力学性能分析表明:Al_2O_3颗粒发挥了良好的"运载效果",通过球磨工艺,使CNTs从Al_2O_3颗粒表面脱落并在镁基体中分散;同时,作为催化剂载体的Al_2O_3颗粒与CNTs对镁基体起到联合增强作用,使得复合材料力学性能明显提高.     

Fe离子注入Al_2O_3陶瓷改变其表面电阻率的研究

本文研究了Fe离子注入Al_2O_3陶瓷的注入射程、纵向浓度分布和注入层结构,测定了注入层中的载流子浓度和迁移率,讨论了Al_2O_3陶瓷注入Fe离子其表面层的导电机理。其结论是:注入的Fe~(2-)离子进入Al_2O_3晶格,替代了Al~(3-)离子形成替位杂质。这样注入离子与原有晶格比较呈现一个有效负电荷,形成负电中心。它可以把一个空穴束缚在它的周围,在禁带引入受主能级。     

Al2O3(Pt)修饰SnO2气体传感器的气敏性能

采用共溶溶胶凝胶法及半透膜渗析技术,合成SnO_2纳米粉体．采用旁热式结构,制成了Al_2O_3(Pt)修饰SnO_2双层膜的气体传感器．通过TEM、SEM分析方法分别对SnO_2粉体、敏感膜以及Al_2O_3(掺质量分数3%Pt)表面催化层的表面形貌进行观察和表征．实验结果表明,Al_2O_3(掺质量分数3%Pt)修饰SnO_2双层膜气体传感器对甲烷有好的选择性和较高的灵敏度。在φ(CH_4)= 5×10~(-3)时灵敏度最高可达到5以上．     

复合活性钎料钎焊Cu与Al2O3的接头组织及性能

为改善紫铜与Al_2O_3陶瓷的连接强度,采用纳米-Al_2O_3增强的AgCuTi复合钎料(Ag Cu Tip)对紫铜与Al_2O_3陶瓷进行了真空钎焊.采用扫描电镜、能谱分析以及剪切试验对钎焊接头微观组织及力学性能进行了分析.钎焊接头典型界面组织为紫铜/扩散层/铜基固溶体+银基固溶体+Ti_2Cu+Ti_3(Cu,Al)3O/Al_2O_3.纳米-Al_2O_3的添加抑制了Al_2O_3侧反应层的生长,并促进钎缝中形成弥散分布的Ti_2Cu相.随着保温时间的延长,铜侧扩散层和Ti_3(Cu,Al)_3O反应层的厚度逐渐增大.保温时间为20 min时,铜母材向钎料过度溶解,降低了接头性能.当钎焊温度为880°C,保温10 min时,接头抗剪强度最高为82 MPa.纳米颗粒的加入细化了钎缝组织并降低了母材与钎缝热膨胀系数的不匹配,因此提高了接头的连接性能.保温时间可影响界面组织及反应层的厚度,进而影响接头的连接强度.     

石墨烯基全固态平面超级电容器电化学性能

针对全固态平面超级电容器性能偏低的问题,采用一种由在硅片上直接生长的方法制备出石墨烯薄膜作为电极,利用双电层超级电容器工作原理,采用PVA/H2SO4凝胶电解质,制备得到石墨烯基全固态平面超级电容器。循环伏安测试结果表明:该超级电容器具有双电层电容特性。循环伏安曲线没有氧化还原峰,说明双电层电容完全提供电极的容量。当扫描速率为50 m V/s时,该超级电容器的循环伏安特性较好,面积比电容为290.24μFcm-2,能量密度为22.68μWhcm-2。为平面微型超级电容器的研究提供了重要参考。