高浓度臭氧在分子束外延法制备Bi系氧化物薄膜中的应用

利用硅胶吸附一解吸臭氧原理自制了臭氧浓缩装置,通过此装置制备的高浓度臭氧作为分子束外延制备Bi系氧化物薄膳的氧化源.在臭氧浓缩装置中,硅胶温度保持在-85℃左右,工作6 h,可获得浓度(摩尔分数)高于95%的臭氧,当臭氧浓缩装置中压强保持在1.3×103Pa,该臭氧浓度可维持5 h以上.X射线衍射结果表明,制备的高浓度臭氧在高真空条件下可将Cu氧化成CuO,并以此为氧化源利用分子束外延在MgO(100)衬底上制备了较高质量的Bi2Sr2CuO6 x和Bi2Sr2CaCu2O8 x薄膜.     

Bi_(2.1)Ca_ySr_(1.9-y)CuO_(6+δ)薄膜制备及性能

利用分子束外延法在MgO(100)衬底上制备Bi2.1CaySr1.9-yCuO6+δ薄膜。薄膜的结构、外延性、化学计量比及表面形貌通过X射线衍射仪、X射线能谱仪及扫描电子显微镜表征,薄膜的R-T曲线通过标准四引线法测量。结果表明,Bi2.1CaySr1.9-yCuO6+δ薄膜具有较好的结晶性能,沿衬底[001]方向c轴外延生长,且表面平整;随Ca含量(0.2≤y≤1.0)不同,Bi2.1CaySr1.9-yCuO6+δ相的c轴长度发生变化,且薄膜显现不同的导电特性。     

Ca2Gd8(SiO4)6O2:Tb3+薄膜的制备及其发光性能研究

用溶胶-凝胶法制备了Ca2Gd8(SiO4)6O2Tb3+薄膜,用X射线衍射(XRD)、原子力显微镜(AFM)、扫描电子显微镜(SEM)和荧光光谱仪对所得发光薄膜进行了表征.XRD的结果表明薄膜在1000℃完全结晶,并且与标准卡片符合得很好.AFM和SEM的结果表明薄膜表面均匀,没有裂痕,粒子排列紧密,平均直径为90 nm,薄膜的厚度为1.3μm.当用233 nm激发时,Tb3+的发射光谱由蓝光发射和绿光发射两部分组成,前者对应5D3-7FJ(J=6,5,4,其峰值分别位于376,418,440 nm);后者对应5D4-7FJ(J=6,5,4,3,其峰值分别位于490,544,587,623 nm).在Ca2Gd8(SiO4)6O2薄膜基质中,Tb3+的最佳掺杂浓度为Gd3+的9mol%.     

ZrW2O8粉体及ZrW2O8/PI杂化薄膜的制备研究

以分步固相法制备了ZrW2O8粉体,以旋涂法制备出ZrW2O8/聚酰亚胺(PI)杂化薄膜,采用X射线衍射(XRD)对所得粉体的结构及性能进行表征,以傅里叶红外光谱(FT-IR)、热重-差热分析(TG-DSC)和扫描电子显微镜(SEM)研究了所得薄膜的结构、热稳定性及表面形貌.结果表明:采用分步固相法在1220℃制得高纯度ZrW2O8粉体,其在室温～500℃温度区间内平均热膨胀系数为-6.31×10-6K-1,ZrW2OB颗粒不会影响PI薄膜的结构和热稳定性,同时偶联剂的使用有助于提高ZrW2O8粉体在PI基体中的分散性.     

用熔融织构靶制备的YBa_2Cu_3O_(7-δ)超导薄膜的微观组织结构

用脉冲激光蒸发熔融织构靶材在SrTiO3(001)单晶基片上制备了YBa2Cu3O7-δ超导薄膜。用X-射线衍射仪、透射电镜和原子力显微镜分别对薄膜的微观结构和表面形貌进行了分析。结果表明,薄膜呈c轴取向,薄膜中产生了一定数量的颗粒状Y2O3杂相,且具有择优取向,而靶材中所含的Y2BaCuO8相却没有在薄膜中形成,沉积温度升高,有利于犤001犦取向的Y2O3的形成,但不利于犤111犦取向Y2O3的形成,与传统的粉末烧结靶相比,用熔融织构靶制备YBa2Cu3O7-δ薄膜可以明显抑制薄膜表面颗粒的形成。     

FABRICATION AND CRYSTALLINITY OF Bi2Sr2CaCu2O8+δ THIN FILMS BY MOLECULAR BEAM EPITAXY

在BiO--(Sr+Ca)O--CuO相图上的Bi₂Sr₂CaCu₂O_8+δ(Bi--2212) 相附近选择不同成分, 用分子束外延法制备成薄膜, 利用XRD, EDS,SEM和AFM研究了成分、衬底温度和臭氧分压对Bi--2212相薄膜成相的影响, 分析了生长速率和错配度对Bi--2212相薄膜质量的影响. 结果表明, Bi--2212相薄膜单相生成的成分范围 (原子分数) 分别为Bi 26.3%---32.4%, (Sr+Ca)37.4%---46.5%, Cu 24.8%---32.6%; 当衬底温度为720℃且臭氧分压为1.3×10^-3 Pa时, 在MgO(100) 衬底上生长出质量较高的c轴外延Bi--2212相薄膜; 通过调整生长速率、更换衬底和插入不同厚度的Bi₂Sr₂CuO_6+δ过渡层的方法, 可以改善Bi--2212相薄膜的结晶质量、表面形貌和导电特性.     

Ba_(0.8)Sr_(0.2)TiO_3薄膜的溶胶-凝胶法制备及表征

采用溶胶-凝胶法在Si和Pt/Ti/SiO2/Si衬底上制备钙钛矿结构的Ba0.8Sr0.2TiO3(BST)薄膜。对其前驱体干凝胶进行热重与差热(TG-DSC)分析,以此确定薄膜的热处理工艺。分别采用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、原子力显微镜(AFM)和B1500A半导体器件分析仪对薄膜性能进行表征。结果表明:800℃下在氧气气氛中退火15 min可以得到结晶度良好、致密度较高的纯钙钛矿相BST薄膜,其对应的晶粒尺寸和均方根粗糙度分别为30~40 nm和5.80 nm。薄膜厚度为160~378 nm时,BST薄膜的介电常数和介质损耗随薄膜厚度的增加而增大。厚度为300 nm的BST薄膜的介电常数由于尺寸效应随温度升高单调降低,且居里温度在室温以下。     

0.8PbTiO3-0.2Bi(Mg0.5Ti0.5)O3铁电薄膜90°分步畴转与温度效应

通过压电力显微镜对溶胶凝胶法制备的0.8PbTiO_3-0.2Bi(Mg_(0.5)Ti_(0.5))O_3铁电薄膜电畴结构进行研究。结果表明,薄膜中铁电相为主相,面内极化的a畴和离面极化的c畴同时存在于铁电纳米晶粒中。在针尖极化电场的作用下,薄膜晶粒内的电畴取向发生变化,180°电畴翻转分为两步90°畴转实现,最终完成c-a-c的电畴转变。温度的变化影响畴转的过程,温度越高越有利于畴转,这与有效电场的增大有关。     

(Al_2O_3+Si)_p/Al系铝基复合材料的原位制备及性能

以Al-Si O2为体系,通过粉末冶金液相烧结的方法原位合成(Al2O3+Si)p/Al系铝基复合材料,利用XRD、DSC和SEM等测试技术测试了复合材料的相组成、密度、电导率及热膨胀性能,观察了Si相和Al2O3相的形貌并分析了相与相之间的反应界面。结果表明,通过该方法可以制备出具有优良性能的电子封装材料,其密度、电导率和热膨胀系数分别达到了2.5 g/cm3、10-7Ω·m和5×10-6/K。原位生成的Al2O3相多数呈圆球状颗粒,Si相以片状形成,随着烧结温度的提高,两种相和基体结合紧密,分布更加均匀分散,且无界面反应物生成。     

脉冲激光沉积及硒化法制备Cu(In,Ga)Se2薄膜研究

采用脉冲激光沉积和硒化后热处理的方法在石英衬底上制备Cu(In,Ga)Se2（简写为CIGS）薄膜,研究脉冲激光沉积（PLD）技术在制备CIGS薄膜太阳能电池材料上的应用,分析了不同预制层沉积顺序及厚度对CIGS薄膜组织结构、表面形貌、成分以及光学性能的影响。实验结果表明：(1)利用PLD技术及后硒化处理的工艺,制得的CIGS太阳能电池吸收层具有纯相和高结晶度等特性;(2)CuGa/In金属预制层的叠层顺序和叠层数、硒化退火温度对薄膜的结晶质量、晶粒尺寸、成分都具有重要的影响,其中叠层顺序影响最为明显;(3)样品均表现出对可见光区具有透射率低和吸收系数高的光学特性。本工作为制备性能优良的CIGS太阳能电池吸收层,提供了一个新颖的工艺手段。     

后退火温度对脉冲激光沉积法在MgO（100）单晶基底上制造的Bi2Sr2Ca1Cu2O8＋δ薄膜成长机制影响

土耳其Cukurova大学物理系O．Nane等人对脉冲激光沉积法在MgO（100）基底上沉积的Bi2Sr2Ca1Cu2O8＋δ薄膜后退火效应进行了研究,借助X-射线衍射、扫描电镜、电阻率与温度依从性及直流磁化测量等方法测定了薄膜的结构和超导性能。     

利用FCVA法和CO2、N2制备Ti(C,O,N)纳米复合薄膜的研究

使用CO2和N2利用磁过滤阴极弧法（FCVA）在Si（100）和304不锈钢上沉积Ti(C,N,O)薄膜。采用XPS, XRD, Raman, SEM, 摩擦磨损试验机,电化学实验站检测得出气体流速对薄膜成分、相结构和薄膜性能的作用。当混合气体流量从10sccm升高的50sccm时,薄膜中的C和N含量有明显增加,而O和Ti含量有小幅下降;当混合气体流量从50sccm升高到80sccm时,薄膜中的C和N含量下降,而Ti含量有小幅上升,O含量急剧上升。薄膜由nc-Ti(C,N,O)纳米晶结构,转变为nc-Ti(C,N,O)/a-CNx,a-TiO2/a-CNx,N-doped a-TiO2/a-C纳米复合结构。N-doped a-TiO2/a-C纳米复合结构薄膜具有最低的摩擦系数（0.34）,nc-Ti(C,N,O)/a-CNx,N-doped a-TiO2/a-C纳米复合结构薄膜在Hanks溶液中均表现出良好的抗腐蚀能力。     

Li(Ni1/3Co1/3Mn1/3)O2/Ag电极材料的制备及电化学性能

以碳酸盐为沉淀剂,采用共沉淀法合成晶型良好的亚微米级Li(Ni1/3Co1/3Mn1/3)O2粉末,并将其与AgNO3复合,采用无电流分解沉积法制备出了Ag表面修饰的Li(Ni1/3Co1/3Mn1/3)O2/Ag电极材料.利用X-射线衍射、扫描电镜及电化学测试等方法表征材料的结构、形貌和电化学性能.结果表明:Ag单质的存在可明显改善Li(Ni1/3Co1/3Mn1/3)O2的电化学性能,尤其是倍率特性,以0.2C、0.5C、1C倍率放电进行测试,经过40次循环后比容量分别为156.2、144.3、137.7mAh·g-1,其容量保持率分别为96.2％、95.3％、93.9％.Ag的表面修饰能使Li(Ni1/3Co1/3Mn1/3)O2电荷转移阻抗大幅度减小,阻抗从65Ω减小到50Ω.