硫化时间对Cu2ZnSnS4薄膜结构和性能的影响

采用磁控溅射法顺序沉积Cu/Sn/ZnS/Cu/Sn/ZnS/玻璃金属预置层,在530℃经1.5、2.0、3.0 h硫化热处理制备Cu_2ZnSnS_4(CZTS)薄膜,研究硫化时间对CZTS薄膜性能的影响。利用X射线衍射仪(XRD)、拉曼光谱仪(Raman)、扫描电子显微镜(SEM)、紫外-可见分光光度计(UV-VIS)等一系列测试设备对薄膜的结构、组分含量、表面形貌及光学带隙进行表征及计算。研究发现:由于前驱体中Cu_6Sn_5致密层的存在,硫化1.5 h时元素间反应不充分;随着热处理时间的增加,元素间反应更加充分,抑制薄膜中Sn元素的挥发,经2.0、3.0 h硫化热处理后的薄膜为单一CZTS相;同时,随着硫化时间的增加,CZTS薄膜的晶化程度提高,颗粒尺寸和禁带宽度增大。     

Al/Ni和Al/Ti纳米多层薄膜制备与表征

用磁控溅射法制备了Al/Ni、Al/Ti纳米多层薄膜。用场发射扫描电子显微镜(FESEM)、原子力显微镜(AFM)和X-射线衍射仪(XRD)对其进行了结构表征和成分分析。用差示扫描量热法(DSC)测定了纳米多层薄膜的反应放热量。结果表明: 工作压力为0.4 Pa,Al、Ni、Ti溅射功率分别为200,220,180 W条件下制备的Al/Ni、Al/Ti多层薄膜表面均匀致密,无尖锐峰,层状结构分明,组成成分分别为Al、Ni和Al、Ti单质状态; Al/Ni、Al/Ti多层薄膜放热量分别为1134.64,918.36 J·g-1,达到理论值的82.2%, 80.7%。     

纳米Fe_(1-x)Co_x/Al_2O_3复合薄膜结构和磁性能的研究

用溶胶-凝胶旋涂法结合氢气还原工艺在Si基片上制备Fe、Co不同原子数分数的Fe_(1-x)Co_x/Al_2O_3(x=0.2、0.4、0.6、0.8)纳米薄膜试样,其中FeCo与Al_2O_3的质量分数比为7:3,试样共旋涂4层,900℃还原1 h。利用XRD、VSM等测试方法,研究在表面氧化的Si基片上制备Fe_(1-x)Co_x/Al_2O_3薄膜试样的结构及磁性,讨论Co含量对薄膜样品结构和磁性的影响。结果表明:随着Co含量增加,FeCo合金的晶粒尺寸逐渐减小,单畴结构FeCo合金的晶粒尺寸减小,矫顽力和饱和磁化强度也随之减小。     

添加ZrO2的钛合金微弧氧化膜表面微结构及性能研究

针对钛合金硬度低和表面摩擦性能差等问题,在Na₂SiO₃-Na₃PO₄-NaAlO₂中添加ZrO₂,用微弧氧化技术在TC4钛合金表面制备高硬耐磨复合膜层。研究电压、氧化时间、ZrO₂添加量对膜层表面形貌和组成的影响,研究复合膜层的硬度和摩擦因数变化规律。结果表明：ZrO₂颗粒主要分布于膜层表面,少许进入孔洞中。电压、氧化时间及ZrO₂添加量对复合膜层表面微结构有显著影响。均匀分散在膜表面的ZrO₂颗粒、形成的ZrTiO₄相及膜表面平整度的共同作用,改善钛合金微弧氧化膜层硬度与摩擦性能。     

Al/CuO二维多层薄膜点火药的制备与性能研究

采用磁控溅射技术,制备了具有不同调制周期(150nm,300nm,600nm,1 200nm)的Al/CuO二维多层薄膜点火药,对不同调制周期的Al/CuO多层薄膜形貌、结构、热行为进行分析,测试了Al/CuO多层薄膜在不同电压下的电爆特性;此外,使用激光点火和高速摄影技术,研究了调制周期对Al/CuO多层薄膜燃烧速率的影响。研究结果表明,4种Al/CuO复合薄膜仅有调制周期为300nm和600nm的复合桥膜发火,而且能够有效点燃B-KNO3药片。     

Ni/Cu复合多层膜电爆炸等离子体发射光谱特性及飞片推动性能

为探索复合多层膜爆炸箔电爆炸的作用机理,开展了Ni/Cu复合多层膜爆炸箔性能研究。采用电化学沉积方法制备了相同厚度的Ni/Cu复合多层膜(调制周期分别为200 nm/300 nm和300 nm/400 nm)及纯Cu、Ni金属膜,通过等离子体发射光谱特性测试分析,计算获得了不同放电电流条件下不同结构的Ni/Cu复合多层膜、纯Cu、Ni金属膜电爆炸等离子体电子温度。通过匹配加速膛、飞片进行了爆炸箔推动飞片的PDV速度测试和分析,获得了不同放电电流条件下Ni/Cu复合多层膜、纯Cu、Ni金属膜爆炸箔推动飞片性能。研究结果表明:在电流为2.5 kA时,(Ni_(200)Cu_(300))_8和(Ni_(300)Cu_(400))_5Ni_(300)电爆炸等离子体发射光谱强度以及等离子体电子温度均高于纯Cu和纯Ni,说明Ni/Cu复合材料在相同条件下电爆炸储能密度更高;在电流为2.5 kA时,Ni/Cu复合材料中的Ni开始对等离子体推动飞片起促进作用,(Ni_(200)Cu_(300))_8和(Ni_(300)Cu_(400))_5Ni_(300)爆炸箔推动飞片的加速时间更长,最终速度均高于纯Cu爆炸箔。     

电流密度对含Ca和P镁合金微弧氧化膜性能的影响

在含有EDTA-Ca和Na2HPO4的电解液中,以恒电流方式制备富含Ca和P的镁合金微弧氧化陶瓷膜,研究电流密度对陶瓷膜结构及耐蚀性的影响。利用涂层测厚仪、X-射线荧光光谱仪(XRF)、X-射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)及电化学工作站对陶瓷膜厚度、元素组成、相组成、表面形貌及膜层在Hank溶液中的耐蚀性进行了测试。结果表明:随着电流密度的增加,膜层的厚度及Ca/P均呈现先增加后减小的趋势;膜层主要由MgO及MgAl2O4组成,膜层中的Ca,P以非晶形式存在;陶瓷膜均呈现典型的微弧氧化形貌,随着电流密度的增加,孔径逐渐增大,分布逐渐趋于不均匀,甚至出现裂痕;电流密度为100 mA/cm2,MgAl2O4含量最高,膜层的耐蚀性最佳。     

沉积电压对电化学合成纳米ZnO多孔薄膜的影响

采用电化学沉积法制备纳米ZnO多孔薄膜。并用XRD、SEM、XPS等方法研究了沉积电压对薄膜表面形貌及薄膜表面元素态的影响。结果表明:沉积电压越大,越有利于薄膜片状晶的长大,且形成多孔结构;随着沉积电压的增大,薄膜表面从缺氧到富氧,再到缺氧;沉积电压为-1.0V时,薄膜为层状结构,其2μm厚的薄膜在可见光范围内的光透射率为75%,光学带隙宽度为3.6eV。     

工业纯铜二氧化硅渗硅层耐蚀性研究

为改善纯铜表面性能,提高使用寿命,以二氧化硅为渗剂,采用粉末包渗技术对工业纯铜进行渗硅处理。制备的渗硅层中有Cu_(0.83)Si_(0.17)、Cu_9Si、Cu_(6.69)Si等相产生,渗层最高显微硬度可达349HV0.05,约为基体的5.80倍。研究不同环境下渗硅层的耐蚀性和抗氧化性,铜渗硅后耐酸、盐及人工海水性能较基体分别提高2.26、3.77、4.38倍,抗氧化性能提高18.00倍。结果表明,采用二氧化硅在工业纯铜表面制备渗硅层是可行的。     

含不同燃速催化剂的NC/GAP复合球形药的制备与热分解性能

为了改善燃速催化剂在固体推进剂药柱中的分散均匀性,提高其催化效率,采取内溶法分别制备了含燃速催化剂Fe_2O_3、Cu O、CNTs以及Cu_2Cr_2O_5的硝化纤维素/聚叠氮缩水甘油醚复合球形药,并对其形貌、粒径、塑化性能、热分解性能等进行了测试与分析。结果表明,采取内溶法工艺制备的含燃速催化剂NC/GAP复合球形药,圆球化程度高,流散性好,球形药颗粒粒径可控;燃速催化剂以物理共混的方式引入NC/GAP复合球形药,对NC和GAP的分子结构未产生影响。另外,燃速催化剂的加入促进了NC/GAP球形药的热分解。含Fe_2O_3、CuO、CNTs以及Cu_2Cr_2O_5的复合球形药比纯NC/GAP球形药的起始热分解温度分别降低12.15,15.38,15.42℃和13.97℃,其中CuO和CNTs的催化效果较明显。     

预热处理温度对低温制备Mn掺杂ZnO薄膜结构和阻变性能的影响

以水合乙酸锌、水合乙酸锰为前驱体,利用溶胶-凝胶旋涂法在p+-Si衬底上制备Mn掺杂的ZnO阻变薄膜(MZO)。研究工艺中预热处理温度对薄膜的微观结构、阻变特性的影响,分析了薄膜高阻态和低阻态的导电机理。结果表明:经250、300℃预热处理的MZO薄膜孔洞较多,而经350℃预热处理的MZO薄膜致密,无孔洞且呈c轴择优取向生长;经不同温度预热处理所制备的Ag/MZO/p+-Si器件均呈双极性的阻变特性,但经350℃预热处理的器件样品具有更显著的阻变行为和更高的高、低电阻比RHRS/RLRS(104~106);器件在高阻态的低压区为欧姆导电,高阻态高压区为肖特基发射电流传导,在低阻态为空间电荷限制电流(SCLC)传导。     

T2/2A12复合材料扩散焊接头组织与性能的研究

利用真空电阻炉对T2紫铜和2A12硬铝进行真空扩散焊接,利用光学金相显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、电子探针(EPMA)和显微硬度计对结合区的组织形貌和成分以及显微硬度进行表征与测试,研究焊接工艺对T2/2A12双金属复合材料组织与性能的影响。结果表明:当扩散温度为700℃、保温60 min时,制备的T2/2A12复合材料结合区宏观界面清晰,未见明显焊接缺陷,出现Cu_3Al_2、Cu_9Al_4、Cu Al金属间化合物,金属间化合物对结合区的强化作用使其硬度显著升高;溶解层随扩散温度的升高和保温时间的延长而增厚,晶粒逐渐粗大,γ_2相在δ相区的溶解量增加。     

纳米Mn3O4复合催化剂的制备及其对AP热分解性能的影响

为了提升高氯酸铵(AP)基固体推进剂的燃烧及点火等性能,采用离子交换法制备了海藻酸锰薄膜,煅烧后得到了纳米Mn_3O_4复合催化剂,研究了其对AP热分解性能的影响。采用扫描电镜、傅里叶红外、X射线光电子能谱仪、X射线衍射仪等对制备的纳米Mn_3O_4复合催化剂形貌和结构进行了表征。结果表明,通过锰离子交换后,海藻酸钠变为海藻酸锰,所形成的薄膜表面光滑致密;400℃煅烧后原位生成的纳米Mn_3O_4颗粒负载在碳化后的海藻酸骨架上,其对AP的催化效果随着纳米Mn_3O_4复合催化剂含量的增加而增强,并且放热速率明显增加;当纳米Mn_3_O4复合催化剂含量为3%时,与纯AP相比,AP的分解温度降低了89.1℃。     

Al/Ni类含能结构材料冲击压缩特性细观模拟

为了研究含能结构材料冲击响应特性,开展了以Al/Ni为代表的含能结构材料冲击压缩细观模拟研究。结合扫描电子显微镜照片分析了三种典型Al/Ni类含能结构材料的细观结构特性,研究了材料配比、制备工艺对材料细观结构的影响规律。从细观结构照片和细观颗粒初始形态入手,分别建立了Al/Ni类含能结构材料冲击压缩细观模型,计算并比较了该类材料在冲击压缩过程中的颗粒变形、压力响应、冲击温度分布及冲击波传播特性。结果表明：Al/Ni粉末复合材料的细观颗粒主要以Ni为基体,且Al颗粒随着其含量的上升而发生团聚;而Al/Ni多层复合材料主要以Al为基体,Ni近似于平行分布其中。Al/Ni类含能结构材料细观结构存在不均匀特性,导致其在冲击压缩过程中产生局部高压和热点,而这一特性无法由基于材料初始颗粒形态建立的均匀化细观模型得到。     

镁合金微弧氧化膜表面层与致密层界面组织的研究

研究镁合金微弧氧化膜的表面层与致密层界面处的组织形态。在磷酸盐碱性电解液(5～20g/LNaH2PO4,1～5g/LNaOH,5～8g/LKF,0.5～2g/LNa3C6H5O7,0.5～2g/LEDTA)中,以AZ91镁合金为基体制备出微弧氧化陶瓷薄膜,制备时采用恒电流控制模式,电流密度为10～30A/dm2。采用透射电镜(TEM)和扫描电镜(SEM)研究氧化薄膜界面及附近区域的微观结构。结果表明:微弧氧化膜的表面层靠近表面层与致密层界面处的组织以微晶和纳米晶为主,含有少量非晶态物质;微弧氧化膜的表面层与致密层界面处的组织以非晶态物质为主;微弧氧化膜的致密层靠近表面层与致密层界面处的组织为混晶组织,主要为MgO晶粒,少量为MgAlO4晶粒,并含有少量非晶态物质。     

低温分子束外延InGaAs非晶薄膜的微观结构和光学性质

采用分子束外延技术制备了单层InGaAs非晶薄膜，V／Ⅲ束流比分别为40:1和60:1.测试了样品各元素的摩尔百分比及X射线衍射特征，并利用场发射扫描电镜观察了样品的表面形貌。由X射线衍射数据计算了径向分布函数和双体相关函数，并分析了样品中距中心原子最近邻原子的平均距离、最近邻原子的配位数和短程有序畴。同时，由透射谱计算了材料的近红外吸收系数，计算出两片InGaAs非晶薄膜样品的光学带隙分别为0.886 eV和0.822 eV.     

Al_2O_3含量对纳米FeCo/Al_2O_3复合薄膜结构和磁性影响

采用溶胶-凝胶旋涂法,结合在氢气中的还原工艺,在Si(001)基片上制备FeCo/Al_2O_3复合薄膜,利用X射线衍射和振动样品磁强计研究Al_2O_3含量对薄膜样品的微观结构和磁性的影响。结果表明:随Al_2O_3含量增加,FeCo晶粒尺寸减小,FeCo/Al_2O_3复合薄膜矫顽力递减,饱和磁化强度先增大后减小,说明Al_2O_3的存在可有效抑制FeCo晶粒生长,但Al_2O_3含量过高不利于复合薄膜软磁性能的优化。     

Bi4Ti3O12薄膜及快速退火工艺的研究

采用MOCVD工艺在Ts=440℃条件下制备组分Bi/Ti=1.44的非晶态薄膜,经过快速退火处理,制备高度择优取向的Bi4Ti3O12 铁电薄膜,在Ts=400℃条件下制备组分Bi/Ti=1.11的非晶态薄膜,经过快速退火处理,制备高度择优取向的Bi2Ti2O7薄膜,较好的退火温度为630℃、时间为60s;快速退火对薄膜组分的影响不大,在相同的退火温度下,生成43相还是22相取决于退火前薄膜材料的组分.     

FeCuNbSiB-La合金带材的非晶形成能力和磁阻抗效应

将稀土La元素掺杂Fe73.5Cu1Nb3Si13.5B9合金,采用单辊法制备FeCuNbSiB-La合金带材。用DSC和XRD分析带材的非晶形成能力和晶化行为,用阻抗分析仪测试带材的磁阻抗效应。结果表明,淬火态FeCuNbSiB-La合金带材为非晶态结构,经550℃晶化热处理后的FeCuNbSiB-La(1.0%)非晶带材形成了非晶和纳米晶双相共存结构;FeCuNbSiB-La非晶带材的磁阻抗效应随着测试频率的升高和磁场强度的增大而增大,随着稀土La元素含量的增大呈先增大后减小的趋势。     

基于氧化铝缓冲层的Si基ZnO薄膜研究

高质量的ZnO薄膜通常生长在蓝宝石等晶格匹配好的衬底上,在晶格失配较大的Si衬底上很难得到高质量的ZnO薄膜,而在Si衬底上制备高质量的ZnO薄膜更具有广泛应用前景。本文采用反应磁控溅射的方法,在Si衬底上,通过引入Al2O3缓冲层,在不同氧气和氩气比例下制备了高质量的ZnO薄膜。研究了引入Al2O3缓冲层后,对ZnO薄膜结构和光学特性的影响。发现对于不同氧气和氩气比例下生长的ZnO薄膜样品,其(002)方向的X射线衍射峰的半峰宽(FWHM)明显减小,光致发光谱中紫外发光与可见发光峰值强度比明显增强。表明引入Al2O3缓冲层后,ZnO薄膜的结构和光学特性得到了很大改善,从而为在Si衬底上制备高质量ZnO薄膜提供了参考。