钒氧化物纳米管的合成、结构及电化学性能

采用流变相-纳米自组装新方法合成了钒氧化物纳米管(VO_x-NTs),并通过XRD,SEM,TEM,Raman,ESR,TG-DTA,XPS及模拟电池等技术手段对产物的结构和性能进行了表征和测试.结果表明,产物主要由钒氧化物纳米管组成,纳米管长为1～10μm,直径为30～100nm.纳米管壁由3～10个VO_x层构成,层间距为3.53nm.Raman光谱反映了V-O的伸缩或弯曲振动,层状微结构的晶格振动及模板剂的有机基团振动.无明显精细结构的室温ESR谱证明了V⁴⁺的存在,根据TGA和XPS求得产物中V的平均化合价约为+4.30.VO_x-NTs正极材料初始充电容量达到404mA.h/g,放电容量为383mA.h/g,50次循环后放电容量衰减至180mA.h/g,可归因于充放电过程中VO_x-NTs正极材料在电解液中的溶蚀作用及复合电极中“孤岛效应”的产生.     

溅射功率对氧化锡薄膜结构和电化学性能的影响

应用射频磁控溅射技术在硅基底上制备氧化锡薄膜,着重研究溅射功率对薄膜结构和电化学性能的影响.XRD,SEM分析及恒电流充放电测试表明,随着溅射功率的增大,薄膜的结晶程度提高;生长速率和晶粒尺寸增大;电池的贮锂容量减少,且首圈不可逆容量损失增大.溅射功率对薄膜的电化学性能有较大的影响.     

掺铜五氧化二钒的制备及电化学性能研究

锂离子电池由于具有比能量和放电电压高,自放电小,无记忆效应和循环稳定性好等特性已被广泛应用于手机电池,笔记本电脑,电动玩具,电动自行车等许多领域[1,2].     

CO氧化反应铜钒系复合氧化物催化剂活性及抗硫中毒性能考察

本文研究了SO_2对复合氧化物的硫中毒问题。通过催化剂设计、并经实验确证,在γ-氧化铝载体上的铜钒系复合氧化物催化剂具有显著的抗硫性能和良好的活性。为了进一步验证和阐明铜钒系复合氧化物催化剂的抗硫性能,制备了CuO、5CuO+V_2O_5、Cu_3V_2O_8、β-Cu_2V_2O_7、CuV_2O_6、V_2O_5等具有一定组成和晶型结构的模型催化剂,详细考察了它们的硫中毒及复活性能,发现Cu_3V_2O_8具有较好的活性和最佳的抗硫中毒性能。根据CuO、Cu_3V_2O_8的晶型结构特征,解释了它们在硫中毒过程及活性复活过程中的不同实验现象,并初步探讨了铜钒系复合氧化物催化剂的抗硫机制。     

氧化物半导体薄膜的光电效应及其应用

20世纪是电子产业的世纪,21世纪将是“光子”产业的时代.有关光子与电子的耦合行为,其诱发的化学、物理和生物过程以及应用将成为学术界和产业界最受关注的研究领域.近年,随着成膜技术、纳米粒子技术、激光技术以及测定表征技术(如STM、AFM和显微拉曼等)的发展,光电化学的研究进入了一个崭新的时期并显示出极大的应用前景.这些研究都属于多学科交叉的前沿学科.现在,虽然从基础到应用都还处于初期研究阶段,但已崭露头角.进一步的研究不仅可以使其在基础领域有较大的学术突破,而且在新能源开发、信息处理、环境保护、新型太阳能电池等领域可能导致许多应用价值很高的新技术的诞生.它将成为21世纪一个重要的研究和产业领域.本文将着重介绍氧化物半导体薄膜光电化学研究领域的一些新进展.     

用MO-CVD技术制备金属氧化物薄膜及其光电化学行为

有机金属化学汽相沉积(MO-CVD)技术是一种新型薄膜材料制备技术,它优于目前通常采用的一般CVD和物理方法^[1]。主要优点:采用金属有机化合物为物质源,选择的范围比较大,其中含有易断裂的M-C键,易发生气相热分解氧化反应,成膜温度比较低,反应副产物仅有易挥发的碳氢化合物,使成膜环境无污染,易获得优质膜。因该技术是化学成膜,排除了物理方法中固有的不易控制化学计量的问题,易获得优质膜层。     

NiO阳极薄膜制备与电化学性能

NiO阳极薄膜制备与电化学性能;NiO薄膜;真空蒸发;热氧化     

射频磁控溅射制备MoS_2薄膜及其储锂性能研究

采用射频磁控溅射法,在Ar气-H2S混合气氛中,以MoS2靶材为原料,在泡沫铜基底上制备了MoS2薄膜。利用X射线衍射(XRD)、Raman光谱、扫描电子显微镜(SEM)、能量弥散X射线谱(EDS)等手段对样品的结构、形貌和成分进行了表征,并探讨了靶功率和基底温度对MoS2薄膜的结构及形貌的影响。结果表明,靶功率的增加可以提高薄膜结晶度,但功率过高会造成薄膜的龟裂;基底温度升高会使MoS2薄膜结晶度明显提高,且形成蠕虫状形貌。靶功率为80 W,基底温度为300℃时,可以制备得到具有较高结晶度的蠕虫状MoS2薄膜。对其进行充放电测试表明,在100 mA·g-1的电流密度下,其首次放电比容量为980 mAh·g-1,经过40周循环,容量可保持为约920 mAh·g-1,容量保持率达到93.9%。     

掺氟锂钒氧化物的电化学性能

掺氟锂钒氧化物的电化学性能;锂离子电池;正极材料;氟掺杂剂;锂钒氧化物     

自掺杂锰基氧化物La1-xMnO3+δ的电化学制备

利用阴极还原恒电位和恒电化学沉积法制备了自掺杂钙钛矿结构的锰基氧化物La1-xMnO3 δ,研究了电解质溶液中La^3 和Mn^2 的物质的量比、沉积电位以及电密度对产物组成的影响,并对电沉积机理和晶格缺陷进行了探讨,结果表明,晶格中的离子空位和Mn^4 的含量是影响体系输运性质的关键。     

射频磁控溅射制备MoS2薄膜及其储锂性能研究

采用射频磁控溅射法,在Ar气-H₂S混合气氛中,以MoS₂靶材为原料,在泡沫铜基底上制备了MoS₂薄膜。利用X射线衍射（XRD）、Raman光谱、扫描电子显微镜（SEM）、能量弥散X射线谱（EDS）等手段对样品的结构、形貌和成分进行了表征,并探讨了靶功率和基底温度对MoS₂薄膜的结构及形貌的影响。结果表明,靶功率的增加可以提高薄膜结晶度,但功率过高会造成薄膜的龟裂;基底温度升高会使MoS₂薄膜结晶度明显提高,且形成蠕虫状形貌。靶功率为80W,基底温度为300℃时,可以制备得到具有较高结晶度的蠕虫状MoS₂薄膜。对其进行充放电测试表明,在100mA·g^-1的电流密度下,其首次放电比容量为980mAh·g^-1,经过40周循环,容量可保持为约920mAh·g^-1,容量保持率达到93.9%。     

射频磁控溅射制备纳米TiO2薄膜的光电化学行为

在室温下采用射频磁控溅射法制备了纳米晶粒的TiO2薄膜,用循环伏安法研究了ITO/TiO2薄膜电极的光电化学行为,并测量了相应TiO2薄膜的亲水性与光催化能力.结果表明,在室温下制备的TiO2薄膜为无定形结构,当退火温度超过400 ℃时转化为锐钛矿结构.在400 ℃下退火的TiO2薄膜具有良好的亲水性和光催化能力. TiO2薄膜电极用254 nm的紫外光照射一定时间后会产生新的氧化峰,且随着光照时间的增加,峰电流也增加.初步认为用紫外光照射一定时间后, TiO2薄膜的循环伏安图的氧化峰属于光生的Ti3＋,而光致亲水性可能与Ti3＋的生成有关.     

直流反应磁控溅射制备的Mo掺杂TiO2薄膜的光电特性

通过直流反应磁控溅射制备了不同Mo掺杂量的Mo-TiO2薄膜.用原子力显微镜(AFM)、X射线衍射(XRD)仪、X射线光电子能谱(XPS)仪、紫外-可见(UV-Vis)分光光度计详细研究了Mo掺杂量对薄膜表面形貌、晶体结构、元素价态及吸收带边的影响.用瞬态光电流和循环伏安法考察了不同Mo含量ITO/Mo-TiO2电极的光电特性.结果表明:在TiO2薄膜中掺入的Mo以Mo6+和Mo5+两种价态存在;随着Mo掺杂量的增加,Mo-TiO2薄膜的晶粒尺寸逐渐减小,晶格畸变增大,吸收阈值显著红移;薄膜的禁带宽度先减小后增大,在Mo掺杂量为2.7%(n(Mo)/n(Ti))时禁带宽度最小;Mo掺杂量为0.9%的样品在氙灯下的光生电流最大,且随着所加阳极偏压的提高光生电流并未呈现出饱和的趋势.此后随着掺杂量的提高,薄膜的光生电流开始下降,当Mo掺杂量达到3.6%时,薄膜的光电流小于未掺杂的样品;说明适当浓度的Mo掺杂能够提高Mo-TiO2薄膜光电性能,光生电流最大可达未掺杂的2.4倍.     

射频磁控溅射CNx薄膜的结构与衬底温度关系的研究

使用射频磁控溅射方法在不同衬底温度下（ts=室温，350，500℃）于Si(001)衬底上沉积了CNx膜，并利用拉曼（Raman)光谱、傅里叶变换红外光谱（FTIR）及X射线衍射光电子能谱（XPS）对CNx膜的化学结合状态与温度的关系进行了研究。Raman光谱结果表明，随衬底温度（ts) 增加，D带向低频方向移动，G带向高频方向移动；它们的半高宽分别由375和150cm^-1减小至328和142cm^-1；ID／IG由3．76减小至2.88。FTIR谱中除无序D带（1400cm^-1)和石墨G带（1570cm^-1)外，还有－700cm^-1,～2210cm^-1(C=N),2330cm^-1(C-O)及3255－3351cm^-1(N-H)等峰。XPS测试结果表明：随衬底温度增加，N与C的物质的量比由0.49下降至0.38，sp^2(C-N)组分与sp^3(C-N)组分强度比呈增大趋势。低温（350℃）退火并未对CNx膜的化学结合状态产生较大影响；高温（900℃）退火样品则显示出较好的结晶化程度。     

磁控溅射制备择优取向氮化铝薄膜

AlN薄膜;磁控反应溅射;磁控溅射制备择优取向氮化铝薄膜;晶面取向;X射线衍射     

Precise Control of Metal Oxide Thin Films Deposition in Magnetron Sputtering Plasmas for High Performance Sensing Devices Fabrication

Magnetron sputtering deposition is a widely used technique to deposit thin film precisely at nanoscale level. During the deposition of metal oxide thin films, reactive oxygen gas is introduced into the deposition chamber. Pure metal and metal oxide materials can be used as sputter target, although the simplest way is by using a pure metal target. In such reactive process, the effect of target poisoning significantly influence the deposition process and the growth mechanisms of metal oxide thin films became very complex. In general, external parameters such as discharge power, working pressure, reactive gases ratio and substrate temperature are used to optimize the properties of deposited thin films. Then, ex-situ analyses such as scanning electron microscope and X-ray diffraction analysis are performed to obtain the optimized parameter. Sample depositions and ex-situ analyses consume time to achieve the goal through try and error. In this article, in-situ plasma diagnostics are reviewed focusing on an optical emission spectroscopy to precisely control and investigate the sputter target poisoning effect during the deposition of metal oxide thin films. The emission of atomic lines from several metal and oxygen atoms were used to discuss the deposition mechanisms and their correlation with the deposited thin films was observed. Finally, the deposited metal oxide thin films were proposed and tested for several applications such as gas sensor and frequency selective surface glass.     

直流反应磁控溅射方法制备碳掺杂TiO2薄膜及其可见光活性

室温下通过直流反应磁控溅射的方法, 利用碳钛镶嵌靶在Ar/O2气氛中制备了碳掺杂纳米TiO2薄膜, 并通过X射线衍射(XRD)、UV-Vis透射光谱以及光电化学的方法对薄膜进行了表征. XRD测试结果表明, 靶中碳和钛的面积比小于0.10时, 碳掺杂的引入有利于TiO2薄膜的晶格生长, 并随靶中碳面积的增加, 薄膜的结晶度也相应提高. 由透射光谱计算得到的禁带宽度表明, 靶中碳和钛的面积比为0.05时, 薄膜的禁带宽度由纯TiO2薄膜的3.4 eV减小到3.1 eV. 光电测试结果表明, 靶中碳和钛的面积比小于0.10时, 碳的引入可以提高薄膜的光电响应, 面积比为0.10时, 可见光下0 V时薄膜的光电流密度为0.069 μA·cm-2; 但碳和钛的面积比增加到0.16时, 测得的薄膜光电响应异常.