TiO2薄膜的低温制备及有机半导体对其光催化活性的提高

采用具有锐钛矿晶粒的TiO2溶胶,通过浸渍提拉的方法,在载玻片上低温制备了具有光催化活性的TiO2薄膜.为进一步提高薄膜的光催化活性,采用掺杂了聚苯乙烯磺酸盐的聚乙撑二氧噻吩作为TiO2薄膜的涂膜基底,采用SEM、PL光谱等测试方法考察了该有机半导体基底对TiO2薄膜性能的影响,并就TiO2薄膜厚度对两种基底上薄膜光催化活性的影响及其机理进行了讨论.结果表明电子从有机半导体向TiO2的迁移使得光生电荷较好地分离,从而增加了表层TiO2的空穴浓度.同时发现合适的TiO2厚度能够有效地提高薄膜的光催化活性.     

氮化碳薄膜的电子结构和光学性质

在不同条件下用射频溅射方法制备了氮化碳薄膜。薄膜的电子结构和元素成分用傅里叶变换红外光谱(FTIR)和光电子能谱 (XPS)进行分析 ,薄膜的光学性质用紫外可见近红外光谱 (UV)进行检测。薄膜中的最大氮原子含量达到 0 .4 7,C1s和N1s电子的结合能产生了 2 .4 1～ - 1.7eV的移动 ,移动的大小取决于制备条件。UV谱表明氮化碳薄膜能强烈地吸收紫外光 ,而对红外光有较好的透明性 ,在 2 72 0nm附近存在一明锐的吸收峰 ,并给出了形成这一明锐吸收峰的适宜条件。这些结果对作为保护光学涂层的红外应用是有意义的。     

Direct Electrodeposition of Fe-Ni Alloy Films on Silicon Substrate

在n-型Si片(100)面上直接电沉积Fe-Ni合金薄膜,并对电沉积过程特征及薄膜的结构和性能进行了研究。当阴极电流密度高于1.0 A/dm2时,可获得连续致密的合金薄膜,且电沉积表现为异常共沉积过程。在1.0~4.0 A/dm2范围内改变电流密度可调控合金薄膜的Ni质量分数从45%到78%之间改变,对应的电流效率在60%到66%之间变动。从XRD和TEM结果来看,合金薄膜由尺寸为10~30nm的纳米晶粒组成,且表现为Fe-Ni面心立方固溶体结构。合金薄膜的磁滞回线表现出较高的饱和磁化强度和接近于零的矫顽力,表明该种纳米合金薄膜具有很好的软磁性能。     

Mg掺杂InxGa1-xN薄膜的磁控溅射法制备和表征

本文采用磁控溅射法用In2O3靶、Ga2O3靶、Mg靶在Si片上制备出InxGa1-xN薄膜和Mg掺杂的InxGa1-xN薄膜。薄膜中的In组分随着Mg的掺杂而减少,因为Mg的掺杂抑制了In-N键的形成,并增加了Ga进入薄膜的机会。通过EDS对Mg掺杂的InxGa1-xN薄膜的分析表明,有1.4%的Mg组分被成功地注入进InxGa1-xN薄膜。电学性能分析表明 In0.84Ga0.16N 和Mg掺杂的 In0.1Ga0.9N薄膜导电类型由n型转变为p型,而且Mg掺杂的 In0.1Ga0.9N薄膜的空穴浓度和电子迁移率分别为 2.65×1018 cm?3 和3.9 cm2/Vs。     

Keggin型磷钨酸复合TiO_2染料敏化太阳电池的制备及性能

采用浸渍负载法制备Keggin型磷钨酸(PW_(12))-TiO_2粉体,再与TiO_2混合,通过刮涂法得到PW_(12)/TiO_2薄膜。利用场发射扫描电镜(FESEM)、X射线衍射(XRD)、紫外-可见吸收光谱等分析PW_(12)/TiO_2薄膜的形貌、光吸收性质,并以D102为染料敏化组装成太阳电池,对其光电转化性能进行研究。结果表明:PW_(12)-TiO_2粉体平均粒径为20 nm,TiO_2为锐钛矿型,通过两步法制备的PW_(12)/TiO_2薄膜保持磷钨酸结构不变;磷钨酸的引入不仅没有改变TiO_2薄膜的形貌和结构,反而促进了电子在薄膜内部的传输和电子空穴的分离,降低了电子在薄膜中传输阻力,提高了电池的光电转换效率。当PW_(12)质量分数为3.3%时,由PW_(12)/TiO_2薄膜组装的DSSC最大短路电流密度(JSC)为9.52 m A/cm2,最高总能量转换效率(η)为3.5%。     

类金刚石薄膜的电子结构及光学性质

以直流磁控溅射制备了类金刚石薄膜,采用原子力显微镜(AFM)观察薄膜的表面形貌,采用俄歇电子能谱(AES)分析薄膜的化学键和电子结构。将参数D定义为俄歇电子能谱(AES)中最大正峰和最低负峰之间的距离,用俄歇电子能谱中的D值求得不同沉积气压条件下制备的薄膜的sp2键的百分含量和sp2键与sp3键比率。采用紫外可见光透射光谱(UV-Vis)分析了薄膜的光吸收特性和光学带隙。结果表明:沉积气压低于0.8 Pa时,sp2键的百分含量随沉积气压的增大而减小;薄膜的光学性质受光学带隙的直接影响。     

铒掺杂对玻璃表面TiO_2薄膜光催化性能的影响

通过溶胶-凝胶法、浸渍-提拉法在玻璃片表面制备一系列掺杂铒的TiO_2薄膜(Er-TiO_2).并利用XRD、SEM、DRS、FS等技术对掺铒TiO_2薄膜进行表征,通过甲基橙溶液的光催化降解评价其光催化性能.结果表明:所制光催化剂为锐钛矿型;铒掺杂使TiO_2薄膜的吸收光向长波方向移动.适量铒掺杂能够提高TiO_2薄膜的FS光谱强度,这可能是因为铒掺杂能够使表面氧空位和缺陷的浓度增加;FS光谱强度越高,薄膜的光催化活性越高.当掺杂浓度为1.0%,镀膜层数为4层,煅烧温度为500℃时,Er-TiO_2薄膜的光催化活性最高.     

氮气流量对磁控溅射法沉积NGZO薄膜性能的影响

目的通过磁控溅射镀膜工艺,在玻璃上制备高质量的氮镓共掺杂氧化锌(NGZO)薄膜。方法采用射频磁控溅射法,同时通入氩气和氮气,在流量比分别为25/10、25/20、25/25、25/30((m L/min)/(m L/min))条件下制备NGZO薄膜。通过XRD和SEM对薄膜的物相结构和表面形貌进行分析,通过紫外/可见分光光度计和霍尔效应测试仪对薄膜透过率和载流子浓度、迁移率及薄膜电阻率进行研究。结果与未掺入N的Ga掺杂氧化锌(GZO)薄膜相比,在可见光区,尤其是600~800 nm范围内,NGZO薄膜平均透过率在80%以上,符合透明导电薄膜透过率的要求。GZO薄膜载流子浓度较高,电阻率较低,而掺入N后薄膜的载流子浓度和迁移率有所下降,电阻率有所增加。结论在N-Ga共掺杂薄膜中,N的掺杂主要占据O空位,并吸引空位周围的电子,这减小了薄膜晶格畸变,并产生电子空穴,最终使得薄膜中电子载流子浓度降低,空穴载流子浓度增加,电阻率有所增加。随着氮气流量的变化,发现在25 m L/min时,薄膜具有最佳的综合性能。这种薄膜可用于紫外光探测器等需较大电阻率的应用中,并有望实现n-p型转化。     

火焰喷涂尼龙1010/纳米ZnO复合涂层性能研究

为了探讨纳米ZnO(n- ZnO)对火焰喷涂尼龙1010涂层力学及抗老化性能的影响,利用电子拉力机和紫外光辐照箱对火焰喷涂尼龙1010/n- ZnO复合涂层的力学性能及耐老化性能进行了测试.结果表明,当复合涂层配比为m(PA1010):m(n- ZnO)=100: 1.5时,复合涂层综合性能较佳,涂层自拉伸强度为41.92MPa;涂层与基体结合强度为41.68 MPa;涂层经10天紫外线老化后,强度保持率分别为97%和87.2%.纳米ZnO能够显著提高涂层力学性能和抗老化性能.     

氧化铱薄膜的制备及其导电机理研究

采用脉冲激光沉积技术在Si(100)衬底上制备了高导电的IrO2薄膜,重点研究了退火前后其电学性能和微观结构的变化规律。采用X射线衍射(XRD)、原子力显微镜(AFM)、光电子能谱(XPS)和四探针法对退火前后IrO2薄膜的结构和电性能进行了表征,并利用霍尔效应研究了IrO2薄膜的导电机理。结果表明:IrO2薄膜在空气中退火后,导电性能得到提高,其中在750℃退火的电阻率达到最小值37μΩ.cm。在25～500℃范围内,IrO2薄膜的高温电阻率随着温度的升高呈线性关系逐渐增大,呈现出类似金属的导电特征。在250～400℃沉积的IrO2薄膜载流子的类型为p型;沉积温度较高(500℃)或在更高温度退火处理后,IrO2薄膜载流子的类型为n型,其导电机理以电子导电为主。     

中频反应磁控溅射制备Al2O3:CeCl3薄膜及其光致发光特性

应用中频反应磁控溅射技术制备了Al2O3:CeCl3的非晶薄膜.Ce3+含量和薄膜的化学成分通过X射线散射能谱(EDS)测量.薄膜试样的晶体结构用x射线衍射分析.俄歇电子谱用于对薄膜材料的化学组分进行定性分析.薄膜的光致发光峰是在370 nm到405 nm范围内,它们来自于Ce3+离子的5d1激发态向基态4f1的两个劈裂能级的跃迁.发光强度强烈地依赖于薄膜中的掺杂浓度和沉积时的基片温度.薄膜发光来自于氯化铈分子中的发光中心,而不是其他的掺杂Ce3+离子.随铈含量增加,光致发光峰向低能方向移动,可能与薄膜中存在氯元素有关.     

CrxTiyOz结构与其摩擦学性能相关性研究

目的通过研究表明与Magnéli相相似的Ti(n-2)Cr2O(2n-1)相当6≤n≤9时,在宽温域环境下具有优异的摩擦学性能,并深入探索这种双金属氧化物结构与力学性能和摩擦学性能之间的关系。方法利用多弧离子镀技术设计制备了不同CrxTiyOz结构的双金属氧化物薄膜,研究了退火处理前后,不同结构对薄膜力学性能和摩擦学性能的影响。结果随着Ti含量的降低,原始薄膜中大颗粒的数量和尺寸减少,膜基结合力先增加后降低,摩擦系数变化幅度不明显,约为0.3,磨损率为3×10-8 mm3/(N·m)。退火处理后,薄膜的结晶度提高,随着Ti含量的降低,薄膜硬度增大,膜基结合力提高,摩擦系数和磨损率逐渐减小。结论退火处理后的薄膜如Ti含量过高,会生成Cr2Ti4O11、Cr Ti O3和Cr_2O_3复合相,从而结构变疏松,力学性能和摩擦学性能变差。     

金属过渡层增强金刚石薄膜场发射性能的机理研究

以金属钛和钨为过渡层,采用PE-HFCVD法在硅基上制备金刚石薄膜,并对薄膜的场发射特性分析研究。结果表明,金属过渡层对金刚石薄膜场发射性能有显著的增强作用。以金属钨为过渡层时,金刚石薄膜的场发射开启场强为5.4 V/μm,比无过渡层降低了44%;场发射电流密度在电场强度为8.9 V/μm时达到1.48 mA/cm₂。通过对薄膜的结构表征知,场发射性能的增强主要与界面处电子运输势垒的降低及薄膜中sp₂ C含量的增加有关,在界面处及金刚石膜内形成良好的导电通道,使电子更容易运输至薄膜表面,从而表现出优异的场发射性能。     

硫化物热电材料的魅力

<正>热电材料在日本2013年6月内阁会议上被定为研究开发不可缺少的技术,近来日益受到关注。日本产业技术综合研究所太田道広采用CS2硫化合成法在850℃加热8h得到单相稀土类硫化物,制造高温n-型NdGd1.02S3和中温n-型Ti1.008S2,前者的ZT值在680℃为0.51,后者在390℃为0.34。这些结果证明CS2     

超声空化下不锈钢钝化膜的半导行为

采用极化曲线、电化学阻抗谱(EIS)和电位电容法,在静态和超声波空化的条件下,研究了不锈钢在1 mol/L HCl溶液中的电化学腐蚀行为.结果表明,静态条件下,0Cr13Ni5Mo和1Cr18Ni9Ti不锈钢均发生了钝化,钝化膜呈多层结构分布;空化条件下,钝化膜的稳定性降低,半导特性发生反转.静态条件下,0Cr13Ni5Mo不锈钢钝化膜的半导特性是p-型;空化使半导特性转变为n-型.静态条件下,在低电位区1Cr18Ni9Ti不锈钢钝化膜的半导特性是n-型,在高电位区是p-型;空化条件下,在低电位区1Cr18Ni9Ti不锈钢钝化膜半导特性显示p-型,在高电位区显示n-型.钝化膜半导性质转变的差异与其Fermi能级的高低相关.     

Pb_(1-x)Sn_xTe合金的高温热电性能

<正>为了阐明Pb_(1-x)Sn_xTe化合物热电性能降低的原因,Dana Ben-Ayoun等人在化合物热压后,在稍高的520℃,进行长达900h的延时研究。结果发现,采用热压法制造的这种化合物的n-型和p-型组件,最高的热电优值(ZT值)分别为-0.95和-0.8,比原先冷压法的性能提高了40%。在热电性能退化试验中,微结构分析表明晶界发生升华现象,使组件热电优值降低,而p-型组件晶界升华更明显,电子移动性降低更多,其热电化值降低了44%。     

Au / Ni / Cu 多层薄膜热带海洋气候腐蚀失效机制研究

目的了解Au/Ni/Cu多层金属薄膜在热带海洋气候下的失效机制,为研究电子元器件表面腐蚀失效的早期预警提供参考。方法采用磁控溅射法在p型单晶Si(100)基片上沉积Au/Ni/Cu薄膜,在热带海洋气候环境下进行时效实验,采用原子力显微镜及俄歇电子能谱对薄膜失效表面与界面结构微观变化进行研究。结果时效实验初期,Au/Ni/Cu薄膜表面发生了Au原子聚集,形成了不再连续的岛状结构,岛与岛之间产生了表面微裂纹。随着时效时间的延长,表面形成腐蚀洞,腐蚀洞附近有Ni和Cu扩散至Au层表面。时效时间进一步延长后,腐蚀洞的数量增加,面积增大,此时样品处于腐蚀末期;与此同时,在未产生腐蚀洞的区域,Au/Ni/Cu薄膜界面未出现明显粗化。结论 Au/Ni/Cu薄膜在热带海洋气候中的失效主要是通过表面产生的腐蚀洞进行的。     

选择性键合金属-类金刚石复合薄膜的性能研究

目的研究具有选择性键合作用的掺杂金属元素(Cu、Al、Ti)对类金刚石(DLC)薄膜的结构和摩擦学性能的影响。方法以高纯石墨及其与金属复合靶作为靶材,采用离子源镀膜技术分别在n-型(100)单晶硅片和抛光304不锈钢片基体上制备金属-DLC复合膜。采用514.6 nm氩离子激发源的Raman光谱仪,对金属-DLC复合薄膜进行拉曼光谱分析。采用努氏硬度计和表面轮廓仪测量计算薄膜的硬度和残余应力。采用原子力显微镜(AFM)观察DLC薄膜的表面形貌和结构。使用球-盘滑动磨损试验机对DLC复合薄膜进行摩擦学性能分析。结果类金刚石薄膜中掺入不同金属元素掺杂后,摩擦系数保持相对稳定,但磨损率存在较大差异。无掺杂DLC膜中的sp~3键含量最高,薄膜硬度高,残余应力大,在摩擦过程中易脱落。Ti-DLC金属复合膜的表面质量最好,结构致密,残余应力释放的同时保持较高的硬度,测得其磨损率最低,为0.13×10~(-15) m~3/nm。结论通过在DLC膜中掺杂不同键合能力的金属元素能够调控DLC薄膜的微观结构,改善薄膜的力学性能(硬度、残余应力),提高薄膜的抗磨损性能。薄膜的摩擦学性能与薄膜的微观结构与金属掺杂元素的存在形态有关。     

掺磷四面体非晶碳薄膜的电学性能

采用过滤阴极真空电弧技术以PH_3为掺杂源,施加0—200 V基底负偏压,制备了掺磷四面体非晶碳(ta-C:P)薄膜,利用X射线光电子能谱(XPS)和Raman光谱研究ta-C:P薄膜的微观结构,通过测定变温电导率和电流-电压曲线,考察ta-C:P薄膜的导电行为。结果表明,磷掺入增加了薄膜中sp~2杂化碳原子含量和定域电子π/π~*态的数量,提高了薄膜的导电能力,且以-80 V得到的ta-C:P薄膜导电性能最好,在293—573 K范围内ta-C:P薄膜中的载流子表现出跳跃式传导和热激活传导两种导电机制,电流-电压实验证明ta-C:P薄膜为n型半导体材料。     

Si-TiO_2膜的制备及其光生阴极保护性能

采用溶胶凝胶法和浸渍提拉法在304不锈钢(304SS)表面制备了Si-TiO_2薄膜,通过扫描电子显微镜(SEM)、X-射线衍射(XRD)对膜层的形貌和晶型进行了观察,分析了烧结方式、烧结温度、薄膜厚度对Si-TiO_2薄膜性能的影响,并通过紫外可见吸收光谱(UV-Vis)、荧光光谱、光电化学响应曲线研究了Si-TiO_2薄膜的光电响应特性和光生阴极保护性能。结果表明:在500℃条件下采用逐层烧结方式制备的三层Si-TiO_2薄膜具有最佳的光电性能。掺入Si元素增强了TiO_2薄膜对紫外光的吸收,抑制了光生电子-空穴的复合,从而产生更多的光生电子,增强了对基体材料304SS的保护。Si-TiO_2薄膜在紫外光照射下使304SS的电极电位负移至-650mV(SCE),起到了明显的光生阴极保护作用。