Al/SiO2/Si表面Al2O3纳米图形的AFM阳极氧化制备方法

采用AFM阳极氧化方法,在控制AFM探针尖端电压和扫描方式的条件下,在Al/SiO2/Si表面制备了Al2O3纳米图形,图形最小尺寸为70nm.研究了表面吸附水层存在下AFM阳极氧化机理.实验结果表明AFM阳极氧化是制备金属氧化物半导体纳米器件的较好方法.     

基于AFM的多图层图形加工

基于AFM阳极氧化加工理论,对AFM阳极氧化加工技术在多图层图形结构加工制造中的应用开展研究.提出一种新型的基于标记对准的套刻对准方法,并应用具有高分辨率的游标对图形的套刻对准精度进行直观、可靠的测量.实验结果证明,利用所提出的AFM套刻对准方法,能够在不引入复杂光学对准设备的条件下,实现25 nm左右的套刻对准精度,完成具有多图层的纳米级图形结构制备.     

高介电性纳米复合氧化膜的研究

首次在溴的丙酮溶液中,以钽作阳极,多孔型氧化铝为阴极,通过直流电沉积方法制备Ta/Al2O3复合氧化膜。结果表明:阳极钽在阴极氧化铝的表面和多孔结构内部均有沉积,并以纳米结构与多孔氧化铝结合生成复合氧化膜。     

在SiO_2中掺Al对Au/纳米(SiO_2/Si/SiO_2)/p-Si结构电致发光的影响

利用射频磁控溅射方法 ,制成纳米 Si O2 层厚度一定而纳米 Si层厚度不同的纳米 (Si O2 / Si/ Si O2 ) / p- Si结构和纳米 (Si O2 ∶ Al/ Si/ Si O2 ∶ Al) / p- Si结构 ,用磁控溅射制备纳米 Si O2 ∶ Al时所用的 Si O2 / Al复合靶中的 Al的面积百分比为 1% .上述两种结构中 Si层厚度均为 1— 3nm ,间隔为 0 .2 nm .为了对比研究 ,还制备了 Si层厚度为零的样品 .这两种结构在 90 0℃氮气下退火 30 m in,正面蒸半透明 Au膜 ,背面蒸 Al作欧姆接触后 ,都在正向偏置下观察到电致发光 (EL ) .在一定的正向偏置下 ,EL强度和峰位以及电流都随 Si层厚度的增加而     

Ti-Al-V-O纳米管阵列的制备与热稳定性研究

在醇基介质中采用阳极氧化方法成功在Ti6Al4V合金表面制备出大面积的α和β相均为纳米管结构阵列。通过扫描电子显微镜(SEM)和X射线能谱仪(EDXA)对纳米管阵列的表面形貌、微结构和热稳定性进行了表征。实验结果表明:在醇基溶液中采用阳极氧化方法制备大面积纳米管阵列时,外加电压的增加有利于合金表面多孔纳米结构的形成。在外加电压为30V时,Ti6Al4V合金表面的双相区均获得较为均匀的纳米管阵列。Ti-Al-V-O纳米管阵列管长约900nm、管径约90nm、壁厚约7.4nm。EDXA结果表明:在阳极氧化后,表面Al和V含量降低。Ti-Al-V-O纳米管阵列在550℃下晶化后,其表面形貌可保持规则的纳米阵列结构,而在更高温度下热处理可导致纳米管阵列局部坍塌并发生表面烧结致密化现象。     

相对湿度对AFM针尖阳极氧化金属薄膜的影响

AFM针尖诱导氧化加工的金属(Ti、Al、Nb等)纳米氧化线是实现金属-半导体纳米器件的基础,由大气湿度决定的金属膜表面水吸附层的厚度,对控制阳极诱导氧化加工的结果起重要作用.实验研究了大气湿度对Ti氧化线高度、宽度和纵横比的影响,结果表明进行氧化加工Ti膜的较好的湿度范围为30%～50%.     

激光冲击强化对Ti6Al4V钛合金骨板表面改性与摩擦学性能的影响

TiO₂纳米管具有纳米级空心盲腔排列结构,既可以提高Ti6Al4V骨板表面的生物相容性,又可以作为抗菌药物的载体,提高基体的抗菌能力。因此,TiO₂纳米管层在医用植入物方面具有巨大潜力。目前制备的TiO₂纳米管与基体之间的附着力较低,在使用过程中容易脱落;同时,基体的表面特性与TiO₂纳米管层之间的关系没有得到充分研究。鉴于此,本文采用激光冲击强化法来改变Ti6Al4V的表面特性,并在改性后的Ti6Al4V表面通过阳极氧化法制备了TiO₂纳米管层。在模拟体液条件下,研究了表面改性后骨板的摩擦磨损行为,并分析了表面改性后骨板的表面性能及耐磨性。结果表明:Ti6Al4V经过激光冲击强化后,晶粒细化程度提高;经阳极氧化后形成了排列有序、尺寸较大的纳米管,表面的显微硬度和表面接触角降低,TiO₂纳米管层的附着力、生物相容性和耐磨性提高。     

在SiO2中掺Al对Au/纳米(SiO2/Si/SiO2)/p-Si 结构电致发光的影响

利用射频磁控溅射方法,制成纳米SiO2层厚度一定而纳米Si层厚度不同的纳米(SiO2/Si/SiO2)/p-Si结构和纳米(SiO2∶Al/Si/SiO2∶Al)/p-Si结构,用磁控溅射制备纳米SiO2∶Al时所用的SiO2/Al复合靶中的Al的面积百分比为1%．上述两种结构中Si层厚度均为1—3nm,间隔为0.2nm．为了对比研究,还制备了Si层厚度为零的样品．这两种结构在900℃氮气下退火30min,正面蒸半透明Au膜,背面蒸Al作欧姆接触后,都在正向偏置下观察到电致发光（EL）．在一定的正向偏置下,EL强度和峰位以及电流都随Si层厚度的增加而同步振荡,位相相同．但掺Al结构的发光强度普遍比不掺Al结构强．另外,这两种结构的EL具体振荡特性有明显不同．对这两种结构的电致发光的物理机制和SiO2中掺Al的作用进行了分析和讨论．     

多孔硅微结构与场发射性能研究

采用阳极氧化及阴极还原表面处理技术制备性能稳定的纳米多孔硅薄膜.用原子力显微镜(AFM)表征多孔硅的表面形貌,用扫描电子显微镜(SEM)表征多孔硅的横截面结构.采用场发射测试装置研究了阳极氧化腐蚀时间及等离子表面处理对多孔硅场发射性能影响.结果表明,阳极氧化腐蚀时间越长,所得多孔硅场发射性能越好,相对应的开启电压越低,电流密度越大;等离子处理可有效提高场发射性能,等离子处理后的多孔硅薄膜作为阴极发射材料具有极大的潜能.     

Nb掺杂TiO_2纳米管的制备及其氢敏特性

以Ti35Nb合金为基材,通过阳极氧化和中温热处理制备了Nb掺杂TiO2纳米管阵列。通过掩模版和磁控溅射技术在纳米管阵列表面形成了Pt电极,随后在低浓度H2气氛中测试了Nb掺杂TiO2纳米管阵列的氢敏性能。实验结果表明阳极氧化温度是影响纳米管生长的一个重要因素,在阳极氧化电压为15V和阳极氧化温度为30℃的条件下可以获得均匀开口的非晶纳米管阵列。将非晶纳米管在450℃热处理后可以获得锐钛矿结构纳米管阵列。氢传感实验结果表明,Nb掺杂TiO2纳米管对低浓度气氛具有室温氢敏特性。以上实验结果表明,通过合金化设计和阳极氧化可以制备出具有室温氢传感特性的掺杂纳米管阵列。     

Al/Ag/Al复合薄膜电极的抗氧化性和电性能研究

为开发大尺寸场发射显示器需要的能承受高温热处理的薄膜电极,以Al作为Ag层的保护层和与玻璃衬底的粘附层,采用直流磁控溅射制备了Al/Ag/Al复合薄膜及其电极.采用XRD、AFM、光学显微镜和电性能测试系统,研究不同温度热处理对复合薄膜和电极结构、表面形貌和电性能的影响.由于表面致密的Al2O3膜的保护,使得加热退火(<600℃)不会对Al/Ag/Al薄膜和电极造成明显的氧化,然而Al层与Ag层发生的界面扩散和固相反应增大了电极的电阻率(从5.0×10~(-8) Ω·m 上升至23.6×10~(-8) Ω·m).另外热处理温度足够高时(500℃、600℃),Ag原子向表面的扩散一定程度上降低了电极的化学稳定性.尽管如此,与Cr/Cu/Cr薄膜电极相比Al/Ag/Al薄膜电极仍然是一种能够承受高温热处理并且保持较低电阻率的新型电极.     

光盘反射层纳米A1膜性能研究

利用原子力显微镜（AFM）和椭圆偏振仪研究了溅射条件对纳米Al薄膜性能的影响。研究表明，随溅射Ar气压的增大，纳米Al膜的表面粗糙度增加，折射率降低，反射率减小，这与薄膜的结构变化密切相关；随溅射功率的增大，纳米Al膜的表面粗糙度增加，而其光学常数的变化则不明显。     

相对湿度对AFM针尖阳极氧化金属薄膜的影响

AFM针尖诱导氧化加工的金属 (Ti、Al、Nb等 )纳米氧化线是实现金属 半导体纳米器件的基础 ,由大气湿度决定的金属膜表面水吸附层的厚度 ,对控制阳极诱导氧化加工的结果起重要作用。实验研究了大气湿度对Ti氧化线高度、宽度和纵横比的影响 ,结果表明进行氧化加工Ti膜的较好的湿度范围为 30 %～ 5 0 %。     

高介电常数Ta/Al_2O_3复合膜的制备及性能研究

首次在溴的丙酮溶液中,以钽为阳极,氧化铝为阴极,通过直流电沉积方法制备了Ta/Al_2O_3复合膜。借助LCR数字电桥、SEM、EDS等测试手段对Ta/Al_2O_3复合膜的介电性能及微观结构进行了分析与表征。研究表明:Ta/Al_2O_3复合氧化膜的表面沉积了质量分数为41.77%的钽。与普通铝阳极(Al_2O_3)氧化膜相比,复合氧化膜的电容提高了50%以上,这主要归因于介电常数较高的钽在复合氧化膜表面的沉积。     

Lateral nonuniformity of effective oxide charges in MOS capacitors with Al/sub 2/O/sub 3/ gate dielectrics

The high-frequency Terman's method for interface-trap-density (D/sub it/) extraction is used to examine the lateral nonuniformity (LNU) of effective oxide charges in MOS capacitors. The two-parallel-subcapacitor model is constructed to simulate LNU charges, and it was shown that the value of the found effective D/sub it/ appears negative as the LNU occurs in the gate oxide. This technique was first used to examine the effective oxide charge distribution in Al/sub 2/O/sub 3/ high-k gate dielectrics prepared by anodic oxidation and nitric-acid oxidation. It was found that the LNU effect in Al/sub 2/O/sub 3/ is sensitive to oxidation mechanisms and can be avoided by using an appropriate oxidation process. The proposed technique is useful for the preparation and reliability improvement of high-k gate dielectrics.     

纳米Al2O3/Ni基合金复合材料激光熔覆层组织

采用横流5kW CO2激光，在Ni基高温合金表面制备了纳米Al2O3／Ni基合金复合材料激光熔覆层。利用光学显微镜、扫描电镜(SEM)及附件(EDS)分析了熔覆层的快速凝固组织、成分及纳米颗粒的分布。结果表明，未加纳米Al2O3时界面区为垂直于界面、定向生长的柱状树枝晶组织；加入纳米Al2O3后，熔池凝固结晶组织形态发生变化，由细长的柱状树枝晶逐步过渡为较短的树枝晶；当Al2O3的加入量为1％时，熔覆层与基体的界面区不出现定向生长，整个断面呈现等轴枝晶组织；纳米Al2O3促进固液界面前沿形核，纳米Al2O3附着在晶体生长的前沿，阻碍晶体的长大，凝固组织得到显著细化；纳米Al2O3颗粒抑制了熔覆层裂纹的形成。     

Small-molecular organic solar cells with C60/Al composite anode

By adopting C₆₀/Al composite anode and an inverted device structure of ITO/Alq₃/C₆₀/CuPc/C₆₀/Al, we have achieved a power conversion efficiency of 0.78% under 75 mW/cm² AM1.5G simulated illumination and a shelf lifetime of 950 h from unencapsulated organic solar cells. The improved stability is attributed to efficient protection of the C₆₀ layer in the inverted structure. Replacing the C₆₀/Al anode with C₆₀/Au anode in the inverted structure, produces a power conversion efficiency of 0.64%, comparable to that of the device with C₆₀/Al anode. This indicates that the property of the composite electrode is mainly determined by the thin C₆₀ layer. Use of C₆₀/Al composite anode to fabricate inverted organic light-emitting devices gives rise to an efficiency of the device comparable to that of conventional devices.     

Transparent Al/WO3/Au film as anode for high efficiency organic light-emitting diodes

A transparent Al/WO₃/Au anode is introduced to fabricate high efficiency organic light-emitting devices (OLEDs). By optimizing the thicknesses of each layers of the Al/WO₃/Au structure, the transmittance of Al(7 nm)/WO₃(3 nm)/Au(13 nm) has reached over 55%. Concerning the performance of OLEDs using the optimized anode, the electroluminescence (EL) current efficiency and brightness are enhanced and the EL spectrum is greatly narrowed as compared to the OLEDs using indium-tin-oxide (ITO) as the anode. The results indicate that the metal/metal oxide/metal transparent electrode is a good structure for the anode of high performance OLEDs. In addition, Al/WO₃/Au can function as a composite transparent electrode for top-emitting OLEDs.     

激光熔凝NiAl/纳米Al2O3化学复合镀层抗高温氧化性能

采用大功率连续横流CO2激光对化学复合镀NiAl/纳米Al2O3复合镀层进行激光熔凝处理,并对熔凝层的抗高温氧化性能进行研究。采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)和能谱仪(EDS)等分别对高温氧化前后的表面形貌、物相组织和元素组成进行表征分析。与复合镀层和基体试样相比,激光熔凝后表面抗高温氧化性能明显提高,这一方面与激光熔凝镀层中的金属间化合物NiAl2O4、Ni0.77AlFe0.23在800℃时具有良好的抗高温氧化性有关,另一方面是由于激光熔凝后镀层表面形成了连续致密的氧化膜。     

纳米Al_2O_3对PTC材料性能的影响

将纳米Al2O3引入半导化钛酸钡的材料中,着重研究了纳米Al2O3对其烧成温度、材料性能以及显微结构的影响。实验表明,与普通Al2O3相比,纳米Al2O3能显著提高PTC陶瓷的性能:温度系数增大60%,常温电阻降低20%,耐压增大13%,升阻比增大近1个数量级。并对纳米Al2O3增强PTC效应机理进行了探讨。