热流计SiO_2热阻层离子束溅射制备及耐热性研究

薄膜热阻式热流计具有响应速度快、结构微型化以及量程广、输出大等优点,是当前使用最广泛的热流传感器.热阻层SiO_2膜层与基底材料的结合性能对于热流计的高可靠性来说十分重要,而膜层特性与溅射沉积参数、后期热处理技术之间密切相关.因此,该文围绕离子束溅射SiO_2薄膜作为热流计热阻层材料,对不同镀膜时间、热处理工艺之后膜层的表面成分、形貌以及与基底结合强度进行了研究分析.研究发现,550℃热处理能够有效改善膜层的结合力,离子束溅射制备的SiO_2薄膜热阻层在高温循环考核的环境下依然保持了较强的结合力.     

电沉积法制备超级电容器电极材料纳米MnO_2

采用恒电流、恒电位及循环伏安三种电沉积方法在石墨上从pH为5.7,浓度为0.16 mol/L MnSO_4水溶液中分别制备了具有纳米结构的超级电容器活性电极材料MnO_2.用扫描电镜测试了其结晶形貌,用电化学研究了其在不同浓度的Na_2SO_4溶液中的电容特性,计算了它们的比电容,并对测试结果进行了比较和分析.结果表明:MnO_2的形貌及性能与沉积方法有关,所合成的MnO_2的粒径大约50 nm;用恒电流沉积法制备的样品,在0.3 mol/L的Na_2SO_4溶液中比电容最高,可达306.75 F/g.     

SiO_2/TiO_2超亲水膜的制备与性能研究

超亲水膜由于润湿角非常小,在光学领域有着广泛的应用.采用溶胶提拉法制备了一种SiO_2/TiO_2复合超亲水薄膜.研究了薄膜的制备工艺,并且对薄膜进行了紫外光照射和热处理,考察了处理后的薄膜润湿角的变化.结果表明,SiO_2/TiO_2复合超亲水薄膜具有非常低的润湿角,该薄膜热处理后超亲水性能增加,润湿角接近0°.     

下电极TiN粗糙度对HZO薄膜铁电性的影响

传统钙钛矿铁电薄膜具有一系列优点的同时也具有较为明显的缺点，主要包括：与Si工艺兼容性较差、物理厚度较大、带隙宽度较小以及非环境友好等2011年新型掺杂HfO2铁电薄膜的出现，为解决上述一系列问题提供了新思路其中，因铁电性能显著及易于制备，HfO2 ZrO2固溶体（HZO）体系成了重要的研究热点之一与此同时，在充分考虑制备成本和可控沉积条件之后，研究者发现溅射技术是制备HZO薄膜较为有效的手段之一该文在利用溅射技术制备TiN/HZO/TiN（MFM）铁电电容结构的过程中发现：下电极TiN粗糙度对新型HfO2基MFM电容结构铁电性的产生具有重要影响；相较于磁控溅射技术而言，离子束溅射技术制备的下电极TiN具有更好的粗糙度，更有利于体系铁电性能的出现.     

溅射压强对WSe2纳米薄膜形貌及光电性能的影响

采用射频（RF）磁控溅射技术在Si（100）衬底上制备WSe₂纳米薄膜，研究在不同制备压强（2.0、2.5、3.0 Pa）下WSe₂纳米薄膜的形貌及光电性质变化.采用扫描电子显微镜（SEM）、能谱仪（EDS）、X射线衍射仪（XRD）、光致发光谱（PL）、霍尔效应等测试对薄膜样品进行基本性质表征.SEM测试结果表明：溅射压强的改变对薄膜形貌有显著影响，随着压强的增加“蠕虫”状结构更加明显.进一步研究WSe₂的生长取向，XRD测试结果表明WSe₂薄膜在（008）晶面优先生长，证明压强的不同会改变WSe₂的晶体结构，提高其结晶性和光吸收特性.此外电学性能测试表明，WSe₂纳米薄膜的载流子浓度和霍尔系数可以通过改变压强来调节.体现了磁控溅射技术制备的WSe₂具有可控性好，易于重复等优点，在构建多功能WSe₂器件领域中具有很好的应用前景.     

Co与掺杂Si固相反应形成CoSi2接触pn结及反应过程中As的行为研究

研究经扩散或离子注入掺B、P、As的硅表面上形成自对准CoSi_2薄膜接触和pn结技术.采用离子束溅射Co膜和Co/Si快速热处理(RTP)固相反应形成CoSi_2薄膜.在掺杂Si上形成CoSi_2薄膜以后,薄层电阻可下降一个数量级.对AS离子注入样品中,研究了不同硅片热处理工艺对As在Co/Si反应过程中再分布的影响.实验结果表明,对于CoSi_2形成之前杂质先经激活退火的硅样品,As在Co/Si固相反应过程中发生显著的“雪犁”效应,而在CoSi_2形成之前未经激活退火的样品,在杂质激活和Co/Si固相反应共退火过程中,As的行为则有明显不同.扩展电阻和电学测试表明,用这两种不同热处理工艺,在CoSi_2/Si界面处均可获得较高的载流子浓度,形成的CoSi_2接触pn结具有良好的二极管I-V特性,其反向漏电流明显小于对比实验的Al/Si接触pn结.     

浆料的制备工艺对TiO2纳米晶染料敏化 太阳能电池性能的影响

在TiO2(P25)粉末中分别加入各种添加剂,经研磨后得到TiO2浆料,采用涂刮法制备TiO2纳米晶薄膜光阳极,并组装成染料敏化太阳能电池(DSSC).采用扫描电子显微镜(SEM)、紫外-可见光光度计(UV)和光电流密度-电压(J-V)对样品进行形貌表征和光电性能测试,探索了浆料制备工艺对DSSC光电性能的影响.实验结果表明,依次缓慢添加各种添加剂,且各添加剂的研磨时间分别为20min时,制备的浆料可制成疏松多孔的TiO2纳米晶薄膜,其光电转化效率可以达到8.6％.     

Sol-Gel法制备纳米TiO2薄膜及性能研究

采用TiO2溶胶,利用溶胶-凝胶技术在玻璃表面制备了TiO2薄膜．用原子力显微镜（AFM）分析了样品的形貌,结构和粒度的分布;用自动椭圆偏振测厚仪测量了薄膜的厚度．研究了TiO2颗粒的催化机理、薄膜上粒子的性能以及薄膜的光催化性能,130nm左右的TiO2薄膜对甲基橙溶液的降解率达到28．2％．     

溶胶-凝胶法制备的BaTiO3薄膜表面态

用溶胶-凝胶法和快速退火工艺在SiO₂/Si(111)基片上生长了钙钛矿结构BaTiO₃薄膜.用X射线光电子能谱技术(XPS)和角分辨X射线光电子能谱技术(ARXPS)研究了薄膜的表面化学态以及最顶层的原子种类和分布状况,结果显示在热处理过程中薄膜表面形成一层富含BaO的非计量钛氧化物层,并且钡-钛原子浓度比随着探测深度的增大而逐渐减小.     

溶胶-凝胶法制备CoFe2O4/SiO2复合薄膜

以硝酸盐和正硅酸乙酯为原料利用溶胶-凝胶旋涂法在硅基片上制备了CoFe2O4/SiO2复合薄膜.用X射线衍射仪、扫描探针显微镜和振动样品磁强计对样品的结构和磁性进行了研究.结果表明,经700 ℃退火处理的薄膜样品中CoFe2O4的晶粒尺寸为6 nm,样品的矫顽力和饱和磁化强度随着环境温度的降低逐渐增大.     

InN纳米薄膜制备及其结构与带隙分析

以金属铟为靶材,蓝宝石为衬底,氩和氮的混合气体为溅射气体,衬底温度为100℃,溅射功率为100 W,采用射频磁控溅射技术分别制备了溅射压强为0.8、1.0、1.4 Pa的In N薄膜.利用XRD、SEM分析薄膜样品呈六方纤锌矿结构.使用双光束紫外/可见分光光度计测量薄膜的吸收谱,计算得到在溅射压强为0.8、1.0、1.4 Pa下制得的薄膜样品带隙分别为1.825、1.74、1.82 e V.结果表明溅射压强为1.0 Pa时,带隙值最小,结晶质量最好.     

二维SnSe和SnSe_2薄膜的可控制备

目前二维IV-VI族窄带隙半导体材料在存储开关、太阳能转换、热电转换和近红外光电器件等领域受到了广泛关注.其中硒化锡(SnSe)和二硒化锡(SnSe2)作为典型的IV-VI族窄带隙半导体,由于其优异的电子和光电性能成了研究热点.目前,制备SnSe和SnSe_2薄膜通常需要使用两套气相沉积系统,而制备SnSe_2纳米片更是需要通过化学气相沉积的方法才能获得,因此面临制备成本高、可控性低的问题.该文提供了一种气相沉积方法,一步制备了SnSe和SnSe_2薄膜,大大提高了制备效率.该方法只需要控制加热温度,制备过程简单可控.通过一系列的表征手段证明,制备的SnSe薄膜和SnSe_2薄膜十分纯净.     

SnO_2簿膜(掺Sb)光学气敏选择性的实验研究

郑顺旋等人观察到常用的气敏-电阻型材料氧化锡薄膜的光学性质和气敏特性有关.这一发现突破了近半个世纪以来氧化物的气敏特性仅与电阻有关的模式.使得可以用光学量去探索至今还未清楚的氧化物气敏机理.也为新型气敏传感技术提供了有效的敏感材料.然而与气敏-电阻效应一样,纯SnO_2器件的气敏-光学效应对各种还原性气体的灵敏度几乎相同,因此制造出气体选择性良好的元件很不容易.为了提高SnO_2薄膜气敏光学效应的气体选择性,在纯SnO_2薄膜中掺杂了0.1wt%的Sb.实验观察     

环氧氯丙烷改性甘蔗渣吸附水中Pb2+的研究

用环氧氯丙烷对甘蔗原渣进行化学改性,考察了改性甘蔗渣(MB)对Pb2+的吸附特性及其影响因素,并用红外光谱法分析了MB吸附Pb2+的机理.结果表明:MB吸附Pb2+的最佳工艺条件为pH=7,投加量1g/L,吸附时间1h;在最佳工艺条件下,MB对Pb2+的最大平衡吸附量为41.34mg/g,是甘蔗原渣的6.79倍;Cd2+的存在会降低MB对Pb2+的吸附量;通过分析MB吸附Pb2+前后的红外图谱变化可知,在MB吸附Pb2+的过程中,羟基、C-O键和C-H键均起到重要作用,吸附过程以化学络合为主;MB经0.1mol/L硫酸溶液再生后可重复利用.     

锐钛矿纳米晶粒TiO2薄膜的制备及分析

以金属钛为靶材,采用射频磁控溅射方法制备纳米晶粒TiO2薄膜.利用扫描电镜、紫外-可见光谱仪、X射线衍射仪研究不同热处理温度下制备的纳米晶粒TiO2薄膜的结构及表面形貌.实验结果显示,用射频磁控溅射得到的纳米晶粒TiO2薄膜与衬底结合紧密,薄膜表面致密、平整,经550℃晶化的纳米晶粒TiO2薄膜为均一的锐钛矿相,具有良好的紫外光吸收率.     

Ce掺杂HfO_2薄膜的化学溶液法制备及其铁电性能研究

氧化铪基薄膜与金属氧化物半导体(CMOS)工艺高度兼容,具有良好的可微缩性和保持性能,其铁电性的发现引起了科学家们的广泛关注.该文通过化学溶液法在铂(Pt)衬底上制备5 mol%和10 mol%的铈掺杂氧化铪基(Ce:HfO_2)薄膜,并在不同的退火温度条件下对薄膜进行处理.分别利用电滞回线,掠入射X射线衍射(GIXRD)对薄膜的铁电性能和结构进行了测试和表征.研究发现:5 mol%的铈掺杂氧化铪薄膜具有铁电性,铈掺杂在氧化铪中诱导了铁电正交相;10 mol%的铈掺杂氧化铪薄膜则表现出了反铁电性,最大剩余极化(P_r)为21.02μC/cm~2.实验结果表明,通过调控掺杂浓度,铈元素能诱导出氧化铪薄膜中的铁电相.     

B-N共掺p型ZnO薄膜的制备及性质研究

利用射频磁控溅射技术用N2和02作为溅射气体在石英沉底上制备了B-N共掺的P型ZnO薄膜．Hall测量结果表明,室温电阻率、载流子浓度、迁移率分别为2．3D．cm,1．2×10^17cm^-3,11cm^2／Vs．制备了ZnO基同质p-n结,研究了它们的I—V特性．探讨了B—N共掺的P型ZnO薄膜低温光致发光的微观机制．同时阐明了B—N共掺的P型ZnO薄膜的导电机制．     

应用于超大规模集成电路的新材料WSi2的快速热退火形成

用喇曼散射、扫描电镜、转靶X射线衍射、俄歇电子能谱和电阻率的测量研究了共溅射W-Si薄膜经真空15秒快速热退火后形成WSi_2的行为.在331和450cm~(-1)处有两个WSi_2的特征喇曼峰.随着快速热退火温度的升高,WSi_2的晶化不断增强.发现WSi_2中伴有W_5Si_3相存在,但其行为仍显示为WSi_2的特征.     

TiO2薄膜制备及光诱导超亲水性能研究

以玻璃为基底,采用溶胶一凝胶法,利用旋涂技术在玻璃表面制备了膜厚小于100nm,粒径在10-30nm之间的纳米TiO2薄膜;利用XRD,AFM系统研究了煅烧温度及膜厚对薄膜亲水性的影响．结果表明,煅烧温度可以控制TiO2薄膜晶相类型,从而强烈影响薄膜的亲水性,煅烧温度为550℃时TiO2薄膜亲水性能达到最佳,经紫外光照2h后接触角为6°;研究还发现TiO2薄膜的亲水性随膜厚增大而提高,当膜厚超过85nm后趋于稳定．     

胶体蓄电池的研制(Ⅰ)——胶体电解液电性能的影响

用循环伏安法研究了胶体电解液对PbO_2和Pb电极放电性能的影响。结果表明PbO_2电极阴极还原机理为:PbO_2→PbO·PbSO_4·H_2O→PbSO_4;硅酸胶体对铅酸蓄电池正、负极充放电的电化学反应无影响,对蓄电池的放电容量和电流等有影响。加入添加剂后,可使电池的电动势和电流接近或超过纯硫酸蓄电池。探讨了硅酸钠含量,添加剂和温度对胶体触变性能与胶化时间的影响。