快速热处理对磁控溅射VO2薄膜光电特性的影响

采用反应磁控溅射法制备二氧化钒(VO2)薄膜,并对其进行快速热处理(RTP)。主要研究500℃快速热处理10、15、20s工艺条件下VO2薄膜结晶状况和光电性能的变化。在20℃～80℃温区内,应用四探针薄膜电阻测试方法和太赫兹时域频谱技术(THz-TDS)测量了各样品的电学相变特性和光学相变特性。结果表明,经过快速热处理的样品电学相变幅度均达到了2个数量级以上;THz波的透射率在半导体-金属相变前后的最大变化达到了57.9%。同时发现,热处理500℃,10s时VO2的电学和光学相变幅度相对要大,当热处理时间达到15s左右时薄膜的相变幅度变化不再明显。快速热处理时间的长短对热致相变温度点的影响较小,但热致电学相变和光学相变的相变温度点不同:光学相变的温度为60℃左右,电学相变温度则在56℃附近。     

基于编码超表面的双向太赫兹多波束调控器件

基于相变材料二氧化钒(VO2)和编码超表面技术设计了一种双向太赫兹多波束调控器件.在0.7 THz下,通过给予器件热激励控制VO2的相变状态,可使器件在反射和透射两种工作模式间切换.器件温度高于68℃(VO2相变温度)时,VO2相变为金属态,器件工作在反射模式下,对太赫兹波进行高效反射并将入射波分为多束能量近似、方向不...     

基于VO2/TiO2/FTO微结构的电压诱导相变存储器特性

相变存储器作为下一代具有竞争力的新型存储器,其基础和核心是相变存储介质.为了制备基于VO2薄膜的非易失性相变存储器,首先采用等离子体增强化学气相沉积法在氟掺杂二氧化锡(FTO)导电玻璃衬底上沉积一层厚度为100 nm的TiO2薄膜,再通过直流磁控溅射法制备VO2薄膜,并在TiOJFTO复合薄膜上形成VO2/TiO2/FTO微结构,用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、四探针测试仪和半导体参数测试仪表征分析微结构的结晶和非易失性相变存储特性.结果表明,N2和O2的体积流量比为60∶40时,在TiO2/FTO上可生长出晶向为〈110〉的高质量VO2薄膜,在VO2/TiO2/FTO微结构两侧反复施加不同的脉冲电压,可观测到微结构具有非易失性相变存储特性,在67,68和69℃温度下的相变阈值电压分别为8.5,6.5和5.5V,相比多层膜结构的相变阈值电压降低了约37％.     

VO2/FTO复合热致变色薄膜的制备及其光学特性

在掺氟的SnO2(FTO)导电玻璃衬底上采用直流磁控溅射的方法室温沉积纯钒金属薄膜,再在退火炉中经后退火工艺制备VO2/FTO复合热致变色薄膜,并对复合薄膜的结构及其光学特性进行研究.结果表明,导电玻璃上的FTO并没有改变VO2择优取向生长,但明显改变了VO2薄膜的表面形貌特征.与相同工艺条件下在玻璃衬底上制备的VO2薄膜相比,VO2/FTO复合薄膜的相变温度降低约18℃,热滞回线温宽收窄约4℃,相变前后的红外透过率分别约为42%和21%.说明复合薄膜既可明显降低相变温度和热滞宽度,又可增强VO2薄膜的红外调控能力.     

热致变发射率VO2涂层织物的红外隐身性能研究

通过水解VOSO4并经二次煅烧成功制备了具有热致相变的功能型材料M相VO2,采用XRD,DSC,SEM,EDS,FHR,纳米粒度测试等检测手段对终产物的物理化学性质及其相变性能进行表征,并将其与水性聚氨酯共混在涤棉织物上涂层,测定了8 ～14 μm波段的红外发射率.结果表明:VO2在由B相到M相的转变过程中发生微观形态的变化;制备得到的M相VO2在温度升高过程中发生明显的半导体-金属相变,变为R相,其红外透过率变化最高可达15％;湿膜膜厚150 μm、粒径156 nm时,复合涂层获得最佳热致变发射率性能,最大突变量可达15％,能够有效降低军事目标因外界环境发射率变化而重新暴露的危险.     

纳米VO2多晶材料的低温相变和随机阻抗网络模型

制备了纳米VO2多晶薄膜材料,其相变温度为35℃,实验测量了它的电阻-温度(R-T)曲线和热滞回线,并用随机阻抗网络模型进行了R-T曲线和热滞回线模拟,两者显示出结果一致,表明在低温相变温度35℃下,随机阻抗网络模型适用于纳米VO2多晶薄膜R-T曲线和热滞回线.此外,给出了VO2多晶材料在半导体区和金属区的简化随机阻抗网络模型的电阻公式.     

纳米VO2薄膜相变特性的红外透射表征研究

采用双离子束溅射VOx薄膜附加热处理的方式制备纳米VO2薄膜,利用X射线衍射仪和扫描电子显微镜分别对其结晶结构和表面形貌进行了测试,利用傅立叶变换红外光谱仪(FTIR)对热驱动下纳米VO2薄膜相变过程中的光学性能进行测试与分析。实验结果表明,经400℃N2热处理后,获得了由纳米颗粒组成的VO2薄膜;在所测试的红外波段,纳米VO2薄膜内颗粒发生相变的初始温度随波长的增加而升高,薄膜的相变温度点随波长增加也逐渐升高。     

工艺对钛酸铋钙基陶瓷性能的影响

采用正交实验优化了各氧化物掺杂CaBi4Ti4O15(CBT)陶瓷的最佳配方。A、B位复合掺杂改性效果比A位或B位掺杂改性明显。研究了预合成温度、保温时间、烧结温度和烧结方式对CBT基陶瓷性能的影响规律及其机理。结果表明:在850℃预合成,保温3h,1130℃Al2O3埋烧工艺条件下,研制出介质损耗为0.0055,相对介电常数为163.60,烧成收缩率为12.1%的陶瓷试样。     

RCa_2Mg_2(VO_4)_3(R=Li,K,Na)荧光粉的制备及发光性能研究

采用高温固相法合成了RCa2Mg2(VO4)3(R=Li,K,Na)自激活系列荧光粉,并用X射线衍射仪和荧光分光光度计对合成样品的结构和发光性能进行了表征。结果表明:在750℃下煅烧得到的RCa2Mg2(VO4)3荧光粉具有较好的晶体结构。在331 nm的紫外光激发下,RCa2Mg2(VO4)3荧光粉在491 nm处具有较强的宽峰发射,其中Na Ca2Mg2(VO4)3的发光强度最好。Li Ca2Mg2(VO4)3、KCa2Mg2(VO4)3、Na Ca2Mg2(VO4)3的色坐标分别为(0.245,0.392)、(0.265,0.425)、(0.211,0.326),位于蓝绿光区。Eu3+掺杂后,Na Ca2Mg2(VO4)3:Eu3+样品光谱图中620 nm处出现Eu3+的发射峰,有效促使Na Ca2Mg2(VO4)3色坐标从蓝绿区(0.211,0.326)移到近白光区(0.260,0.322)。     

掺杂VO2薄膜的制备及其光电性质

以石英片为基底,采用直流/射频磁控共溅射法制备了掺A、掺Ti的V02薄膜.对所制样品进行了电阻-温度关系、原子力显微镜、透射光谱等光电性能测试.结果分析表明,Al元素可以提高薄膜相变温度及Ti元素可以有效提高相变前后电阻率变化幅度,并且用半导体能带理论对VO2薄膜光电性质改变的原因及掺杂对其造成的影响予以解释,提出了影响相变滞豫的原因及改善方法.最后对磁控共溅射沉积方法制备掺杂薄膜的工艺方法提出了改进.     

二氧化钒多晶薄膜的掺杂改性

掺杂能明显改变二氧化钒薄膜的相变温度,影响其电学和光学性质。研究表明：W、Mo等大尺寸原子掺杂可以有效降低相变温度,而Al、P等小尺寸原子掺杂则使相变温度升高。综述、比较了不同掺杂方法和掺杂元素对相变、相变滞豫、电阻和透射性能的影响,介绍了用离子束增强沉积方法对二氧化钒薄膜掺杂改性的优点。综合分析表明,通过对二氧化钒多晶薄膜的掺杂改性,将相变温度降至室温附近,可以大大提高薄膜的室温电阻温度系数。     

Effect of doping on the temperature coefficient of resistance of polysilicon films

For doped polysilicon films, an experimental investigation is presented into the variation of temperature coefficient of resistance (TCR) with formation conditions, the dopants being rare-earth elements (Eu, Gd, and Yb), oxygen, germanium, and implanted boron or phosphorus. The sign and magnitude of the TCR are shown to be governed by the dopant concentrations and the conditions of postimplantation annealing. Common and specific features are identified in the behavior of TCR for undoped films and for doped ones differing in dopant and doping technique. A negative TCR is observed in undoped films and in ones doped with a rare-earth element or germanium. B or P ion implantation into films predoped with Ge is shown to give a positive TCR if the implant concentration exceeds 10¹⁸ atoms/cm³. With any of the dopants employed, raising the dopant concentration makes possible the transition from a negative to a positive TCR.     

Activating Basal Planes and S‐Terminated Edges of MoS2 toward More Efficient Hydrogen Evolution

Molybdenum disulfide (MoS₂) has been considered as a promising alternative to platinum (Pt)‐based catalyst for hydrogen evolution reaction (HER) due to its low cost and high catalytic activity. However, stable 2H phase of MoS₂ (2H‐MoS₂) exhibits low catalytic activity in HER due to the inert basal plane and S‐edge. Thus, to exploit the basal plane and S‐edge for additional electrocatalytic activity, a facile strategy is developed to prepare P‐doped 2H‐MoS₂ film on conductive substrate via low‐temperature heat treatment. Due to the inherent difficulty of P‐doping into MoS₂ crystal structure, oxygen (O)‐doping is utilized to aid the P‐doping process, as supported by the first‐principles calculations. Interestingly, P‐doping could dramatically reduce Mo valence charge, which results in the functionalization of the inert MoS₂ basal plane and S‐edge. In agreement with simulation results, P‐doped 2H‐MoS₂ electrode exhibits enhanced catalytic performance in H₂ generation with low onset potential (130 mV) and small Tafel slope of 49 mV dec^?1. The enhanced catalytic performance arises from the synergistic effect of the activated basal plane, S‐edge, and Mo‐edge sites, leading to favorable hydrogen adsorption energies. Most importantly, improved cyclic stability is achieved, which reveals chemically inert properties of P‐doped 2H‐MoS₂ in acidic electrolyte.     

炭基/锌掺杂铁磁体复合材料制备及其消光性能研究

为了实现抗红外烟幕高效环保的要求,同时实现质轻、宽波段吸波性能,采用一步水热法制备了炭基-锰锌铁氧体/镍锌铁氧体/钴锌铁氧体复合材料的前驱体,并在500~900 ℃的温度区间进行焙烧得到了炭基/锌掺杂铁磁体复合材料。通过X射线粉末衍射仪（XRD）、傅里叶红外光谱仪（FT-IR）、扫描电子显微镜（SEM）等表征方法,分析了复合材料的物相和形貌。根据朗伯比尔定律,采用傅里叶红外光谱仪的KBr压片法测试并计算了各材料在2.5~25 μm区间的红外消光系数,并且研究了焙烧温度对材料消光性能的影响。研究结果表明:炭基/锌掺杂铁氧体前驱体焙烧后生成的炭基/锌掺杂铁磁体复合材料的红外消光性能均有所增强,经过700 ℃焙烧后的炭/钴锌铁磁体红外消光系数最大,为0.25 m2/g,具有较好的红外消光性能。     

N掺杂纳米TiO_2的制备及光催化性能研究

以盐酸羟胺为N源,按r(盐酸羟胺:钛酸四丁酯)分别为1:2,1:1,3:2,2:1和3:1掺杂,采用sol-gel法一步制备N掺杂纳米TiO2。研究了焙烧温度和N掺杂量对样品晶相结构及其在紫外光和紫外–可见光下对罗丹明B光催化活性的影响。结果表明,增大N掺杂量可抑制样品由锐钛矿相向金红石相转变。r(盐酸羟胺:钛酸四丁酯)为2:1时,样品经500℃焙烧后对罗丹明B的紫外光催化降解率1h内达54.81%,样品经600℃焙烧后对罗丹明B的紫外–可见光催化降解率2h内可达99.13%。     

激光法制备二氧化钒军事防护薄膜研究

二氧化钒(VO2)具有热致半导体—金属相变特性, 其相变温度为 68益, 最接近室温, 可作为理想的光学功能材料, 在军事上有广泛应用前景。脉冲激光沉积法作为一种新型的制膜方法, 相比其他方法具有粒子能量高、可控性强等优点。介绍了 VO2薄膜的光电特性及其在军事上尤其是激光防护领域的应用前景, 并重点探讨了激光法制备 VO2薄膜的相关问题及解决措施。     

Bi_(1.5)ZnNb_(1.5)O_7纳米粉体对其陶瓷性能的影响

采用水热法制备Bi1.5ZnNb1.5O7(BZN)纳米粉体,传统固相法制备Bi1.5ZnNb1.5O7(α-BZN)陶瓷。研究了掺入BZN纳米粉体对α-BZN陶瓷性能的影响。结果表明:掺入BZN纳米粉体对α-BZN陶瓷的烧结温度和物相没有影响,随BZN纳米粉体掺入量的增加,α-BZN陶瓷密度下降。但掺入质量分数10%的BZN纳米粉体,在1 000℃烧结的α-BZN陶瓷样品结晶良好,呈现出更优异的介电性能:1 MHz下εr约148,tanδ小于3.365×10–4。     

Li_2MgSiO_4微波介质陶瓷的低温烧结适应性

采用固相法制备了添加B2O3的Li2MgSiO4陶瓷,研究了添加B2O3助剂对降低Li2MgSiO4陶瓷烧结温度的作用,以及B2O3对所制陶瓷的密度、相结构与微观形貌、微波介电性能的影响。结果表明,添加质量分数2%的B2O3就可在810℃的低温下实现Li2MgSiO4陶瓷的致密烧结,并获得较佳的介电性能:εr=5.84,Q.f=107 000 GHz(f=8 GHz),可用于制作LTCC材料。     

钽掺杂对二氧化钒多晶薄膜相变特性的影响

将Ta_2O_5与V_2O_5均匀混合,压制成溅射靶,用离子束增强沉积方法在二氧化硅衬底上沉积掺Ta氧化钒薄膜.在氮气中适当退火,形成掺杂二氧化钒多晶薄膜.X射线衍射结果显示,薄膜具有单一的(002)取向.XPS测试表明,膜中V为+4价,Ta以替位方式存在.温度-电阻率测试表明,薄膜具有明显的相变行为,原子比为3%的Ta掺杂后,二氧化钒多晶薄膜相变温度降低到约48℃.Ta原子的半径大于V原子的半径,Ta的掺入在薄膜中引入了张应力;5价Ta 替代4价V,在d轨道中引入多余电子,产生施主能级,这些是掺钽二氧化钒多晶薄膜相变温度降低的原因.