溶胶-凝胶法制备PST铁电薄膜

为了制备非致冷红外焦平面阵列,采用溶胶-凝胶法在Pt/Ti/SiO2/Si基片上制备出了PST铁电薄膜材料,研究了PST薄膜的结构及介电、铁电性能.XRD谱分析显示,PST膜呈现纯钙钛矿结构.SEM电镜照片显示,PST膜厚均匀一致,无裂纹、高致密.在室温且频率为1kHz时,PST膜介电常数为570,介电损耗为0.02,其热释电系数最大值为7.4×10-4C·m-2·K-1.     

PZT铁电薄膜电极材料研究进展

近几年,PZT铁电存储器的商业应用受到了广泛关注,但PZT电容器的疲劳现象已成为其应用的严重障碍,变换电极是改善PZT电容器抗疲劳特性的有效方法.系统地介绍了PZT铁电薄膜用电极材料的结构、性能及其特点,比较了不同电极材料对PZT铁电薄膜结构及铁电性能的影响,并对导电金属氧化物电极改善抗疲劳特性的机制进行了一定的分析,提出了电极材料的主要问题和发展方向.     

Y掺杂BST薄膜介电性能研究

用改进溶胶-凝胶法在Pt/Ti/SiO_2/Si上制备了钇(Y)掺杂Ba_0.6Sr_0.4TiO_3 (BST)薄膜,研究了Y掺杂对BST薄膜表面结构和介电性能的影响.XPS结果表明,Y掺杂有利于薄膜钙钛矿结构的形成,但对氧空位没有明显的抑制作用.SEM和AFM结果表明,Y掺杂能缓解薄膜应力、减少薄膜裂纹、细化晶粒,进而改善薄膜的表面结构.在进行Y掺杂后,薄膜的介电性能得到明显提高,40 V外加电压下的介电调谐率大于40%及零偏压下介电损耗为0.0210,优化因子大于20.     

Na、Mg共掺杂ZnO薄膜的结构及性能研究

在玻璃衬底上,采用溶胶-凝胶法制备Na、Mg共掺杂的ZnO薄膜,Mg含量不变,改变Na的掺杂含量,研究掺杂浓度、退火温度及镀膜层数对薄膜结构和光学性能的影响.结果表明:薄膜形貌在550℃退火时较好;Na离子含量会影响薄膜(002)晶面的生长;镀膜层数增加,薄膜有明显红移现象并且透光率会降低.     

SrBi2Nb2O9铁电陶瓷的微观结构与性能研究

采用固相反应法合成了SrBi2Nb2O9,SrBi2.2Nb2O9,SrBi2.4Nb2O9,SrBi2.6Nb2O9(简称SBN系列)粉体,并用无压烧结方法制备出铁电陶瓷.通过扫描和透射电镜分析研究了材料的微观结构,利用阻抗分析仪测试了材料的介电性能和铁电性能,同时分析了不同配比对其组织性能的影响.研究发现,Bi含量不同,制备的陶瓷均为铋系层状类钙钛矿化合物,陶瓷的致密度约为95%.微观组织结构分析表明,晶粒形态均为层片状.SrBi2Nb2O9陶瓷的介电常数、介电损耗和剩余极化值分别为116μC/cm2,0.012μC/cm2,0.47μC/cm2.     

Ag-Al共掺杂ZnO薄膜的结构及其光学性能的研究

采用溶胶-凝胶工艺在普通玻璃基片上制备了Ag+、Al3+共掺Zno薄膜,通过XRD、紫外分光光度计和金相显微镜等设备,研究了掺杂Ag和Al对半导体ZnO薄膜组织结构和光学性能的影响.结果表明,掺杂Ag和Al对ZnO薄膜结构和光学性能的影响因浓度不同而有差异.Ag+、Al3+掺杂浓度为1%时,摩尔比为4:1;固定Ag+浓度为1.5%,Al3+浓度为0.5%;Ag+、Al3+浓度为3%,摩尔比为4:1,提拉次数15次时,ZaO薄膜的结构、透光率最好.     

Al-Ag弱掺杂ZnO薄膜的结构和光学特性

采用溶胶凝胶法制备了Al-Ag共掺杂的ZnO薄膜,研究了该ZnO薄膜的表面形貌、微结构和光学性质。结果表明,通过改变Al、Ag掺杂量与Zn的比值,ZnO薄膜呈现出良好的C轴取向。     

N掺杂TiO2薄膜光催化性能的研究

采用溶胶-凝胶法，以Ti（OC4H9）4和氨水等为原料制备纯二氧化钛、N掺杂以及N，Zn^2＋共掺杂的二氧化钛光催化薄膜。用X射线衍射和X光电子能谱等对薄膜进行了表征，紫外光和可见光下催化剂降解甲基橙溶液的实验结果表明，掺杂TiO2薄膜比无掺杂TiO2薄膜的光催化效率明显提高，并且可见光下对甲基橙溶液有一定的光催化活性，但Zn^2＋的存在对掺杂薄膜的光催化效率没有显著改善。分析原因可能是N掺杂在价带和导带之间形成了缺陷能级，减小了TiO2的禁带能隙，从而使TiO2的吸收带发生红移，实现可见光响应。     

过量Pb对PZT压电陶瓷微观结构和介电性能的影响

在准同型相界MPB附近即Zr/Ti比为52/48时采用固相烧结法分别制备了过量Pb含量分别为0at％、5at％、10at％、15at％的PZT压电陶瓷.分别采用TG/DSC分析仪、X射线衍射仪、扫描电镜和阻抗分析仪LCR分析了粉体的热分解温度；表征了PZT压电陶瓷的微结构；讨论了过量Pb对PZT陶瓷的介电性能的影响.结果表明:在Pb过量依次为0at％、5at％、10at％、15at％,1200℃烧结2h时,均得到了晶界清晰,晶粒尺寸分布均匀,具有纯钙钛矿结构的PZT压电陶瓷.同时在1KHz时,PZT靶材的介电常数随过量Pb含量的增大先增大后减小,并在x(Pb)=10at％时介电常数达到最大值298,且介电损耗为0.0984.所制备的压电陶瓷均可用在磁控溅射或脉冲激光沉积镀膜中,这为压电薄膜的制备奠定了基础.     

氮气流量对C、N共掺杂NiCr合金薄膜微观结构和电性能的影响

目的 提高埋入式薄膜电阻材料的电性能,使其具有较大的方阻值、电阻率和较小的电阻温度系数。方法 利用闭合磁场非平衡反应磁控溅射技术,制备C、N共掺杂NiCr合金埋入式薄膜电阻材料。以前期优化后的溅射参数作为基本实验条件,通过改变氮气流量,分别在铜箔基底和参照基底载玻片上,沉积C、N共掺杂NiCr合金埋入式薄膜电阻材料。用扫描电子显微镜（SEM）和白光干涉仪表征薄膜的表面形貌,用X射线衍射仪（XRD）表征薄膜的微观结构,用X射线光电子能谱仪（XPS）、X射线能量散射谱仪（EDS）测试薄膜的成分,用表面轮廓仪测膜厚,用拉曼光谱仪分析薄膜中的C元素,用四探针测量系统测试埋阻的方阻值和热稳定性。结果 随着氮气流量的增加,薄膜的衍射峰减弱,非晶化程度增强;当氮气流量为15 mL/min时,薄膜能获得较小的电阻温度系数和较大电阻率,此时薄膜的电阻温度系数范围为0≤TCRNiCrCN≤ 1.663′10-4 K-1,电阻率可达到2.2970×10-3 Ω×cm。结论 反应溅射中产生的中间相Cr2N和CN对薄膜的电阻率和方阻值有影响,C、N共掺杂NiCr合金埋入式薄膜电阻材料的电性能优于NiCr合金薄膜和C掺杂NiCr合金薄膜电阻材料。     

ITO薄膜的微观组织结构与光电性能研究

以金属铟和结晶四氯化锡为原料，采用溶胶．凝胶工艺，用浸渍提拉法在石英玻璃基体上制备ITO透明导电薄膜。采用XRD，AFM，四探针电阻率仪，紫外分光光度计对薄膜的晶型结构，表面形貌，方电阻和透光率进行了测定和分析，研究了热处理温度和提拉层数对薄膜光电性能的影响。结果表明：随着热处理温度的升高，薄膜的方电阻显著降低，透光率也不断增大，但是当后处理温度大于750℃时，透光率略有降低，方电阻仍然降低。     

PZT铁电薄膜的制备与性能

用sol-gel法在Al2O3基片上制备PZT铁电薄膜.研究发现,制备PZT溶胶时加入乙酰丙酮可以提高溶胶的稳定性,并抑制热处理时薄膜上裂纹的产生.薄膜在700℃热处理可以得到单一的钙钛矿结构;低温慢升高温快升的升温制度可以减少薄膜的开裂.Pt底电极的加入有利于钙钛矿相的形成.PZT薄膜电滞回线形状和Pr、Ec等随着热处理制度和薄膜厚度的变化而变化.     

掺杂类金刚石薄膜微观结构和摩擦学性能的研究进展

类金刚石(Diamond like carbon,DLC)薄膜具有高硬度、低摩擦系数、低磨损率的特点,已广泛应用于各行各业,但也存在内应力大、热稳定性差以及摩擦学性能对环境敏感等问题,制约了DLC薄膜的应用.在DLC薄膜中,掺入异质元素能够改变薄膜成分、微观结构和sp3杂化键含量,可有效地减小薄膜内应力,提高结合力并改...     

MgO基外延BiFeO3薄膜的结构和铁电光伏性能

目的 深入研究BiFeO3(BFO)薄膜的结晶结构、生长取向及测试温度对其介电和铁电光伏性能的影响。方法 采用偏轴磁控溅射法,分别以单晶(001)MgO基片和外延La0.5Sr0.5CoO3(LSCO)薄膜作为衬底与底电极,构架Pt/BFO/LSCO/MgO异质结构的铁电电容器。采用XRD衍射仪表征LSCO和BFO薄膜的结构与生长取向,探究Pt/BFO/LSCO/MgO异质结构电容器的介电和铁电光伏性能,重点研究测试温度对其性能的综合影响。结果 X射线衍射(XRD)和Phi扫描结果表明,MgO基BFO与LSCO薄膜均为结晶良好的钙钛矿结构,且满足(00l)取向的外延生长。不同电压和频率下的介电测试表明,BFO铁电薄膜具有较强的铁电性,正负矫顽电压分别为3.36、–1.12 V,但存在明显的介电色散现象,呈现先减小、后增大的趋势。在~100 kHz时,介电损耗最小,为0.016;在8 MHz时,增加到了0.212。这主要由于不同频率下各种类型电荷的弛豫竞争机制所致。光伏性能测试表明,在室温(20 ℃)、光强250 mW/cm²紫光垂直照射下,开路电压(VOC)和短路电流(JSC)分别为0.32 V和0.21 mA/cm²。进一步提高测试温度(分别为40、60、80、100 ℃)发现,BFO铁电薄膜VOC呈先缓慢、后快速减小,而JSC呈先快速上升、后下降的趋势,并在临界温度80 ℃处展现了更快的光伏响应速度,VOC和JSC分别为0.30 V和0.96 mA/cm²。能带分析表明,底电极LSCO与上电极Pt间大的功函数差(~1 eV)使得BFO薄膜中存在较强的内建电场,这有利于分离光生载流子,从而极大提高了BFO薄膜的铁电光伏效应。结论 BFO是一种具有重要潜在应用价值的优良环保光伏候选材料,提供了一种提高BFO铁电光伏器件性能的切实可行策略。     

退火温度对钴铁氧体薄膜结构和性能的影响

采用溶胶-凝胶法结合匀胶旋涂工艺在复合基片(Pt/Ti/SiO2/Si)上制备了钴铁氧体(CoFe2O4)薄膜,利用XRD、SEM、VSM分析了薄膜的微结构以及磁性能,研究了不同退火温度对钴铁氧体薄膜的结构和磁性能的影响.结果表明,钴铁氧体在500℃时开始形成尖晶石相.随着退火温度的增高,钴铁氧体晶粒逐渐长大,饱和磁化...     

Ag、Cu掺杂MoCN薄膜结构及摩擦性能的研究

目的 利用软金属Ag、Cu等改性来提升MoCN薄膜材料的宽温域润滑性能.方法 通过多靶磁控溅射制备了MoCN-X(X=Ag、Cu或Ag-Cu)复合薄膜.采用XRD、SEM、SPM 3种测试方法分析了复合薄膜的微观结构,并利用纳米压痕仪和高温摩擦试验机分别测试了薄膜的常温力学性能和不同温度下的摩擦性能.结果 3种复合薄膜中,MoCN-Ag薄膜表面的粗糙度最低.与MoCN-Cu薄膜相比,MoCN-Ag复合薄膜具有更好的抗氧化能力,在300℃下,由于热驱动作用,薄膜表面析出的Ag仅发生部分氧化,在500℃下,薄膜表面生成的双金属氧化物(钼酸银)能有效降低薄膜的摩擦系数.在常温下,MoCN-Cu复合薄膜具有很好的抗磨损能力,且和MoCN-Ag具有相近的摩擦系数.MoCN-Ag-Cu复合薄膜的硬度和弹性模量相对于MoCN-Cu均得到提升.在300℃下,MoCN-Cu薄膜和MoCN-Ag-Cu复合薄膜的摩擦系数比MoCN-Ag薄膜高.在500℃时,3种薄膜的摩擦系数均在0.3左右.常温下,薄膜主要表现为磨粒磨损,而在500℃下,薄膜主要是氧化磨损和粘着磨损.结论 软金属Ag和Cu都能在一定程度上改善MoCN薄膜的中温摩擦性能,可以尝试采用Ag和Cu共掺杂的方式降低薄膜的成本.     

Co掺杂ZnO薄膜的制备及其红外反射性能研究

目的 提高真空保温管道中红外反射层的红外反射性能。方法 以四水合醋酸钴和二水合乙酸锌为金属离子源,利用溶胶-凝胶法制备了不同Co掺杂量的ZnO溶胶(Zn1–xCoxO,x=0, 0.02, 0.04, 0.06, 0.08, 0.10)。进一步采用提拉法在镜面316L不锈钢表面制备薄膜,经450 ℃退火处理3 h后得到所需样品。利用热重-差示扫描量热法(TG-DSC)表征Zn1–xCoxO凝胶在热处理时发生的干燥、晶化过程。利用X射线衍射仪(XRD)分析表征不同Co掺杂量的薄膜中的物相组成。利用场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)观察薄膜表面的微观形貌。利用能谱仪分析(EDS)热处理后薄膜表面的元素分布情况。利用UV-Vis-NIR分光光度计测试涂层的红外反射性能。结果 所得的Zn1–xCoxO溶胶在基体表面铺展良好,经热处理后晶粒分布均匀,表面致密无明显缺陷;涂敷Zn1–xCoxO薄膜后,样品红外反射性能得到明显改善,由纯基体的0.6355提升至最佳值0.8131(其中,x=0.06)。同时,XRD结果表明掺杂并未导致样品物相的改变,薄膜材料仍然保持稳定的六角纤锌矿结构,但随着Co掺杂量的提高,样品在(101)晶面发生择优取向。经28 d 400 ℃有氧热处理后,试样仍能保持0.8018的较高反射率。结论 通过在红外反射层表面涂敷Zn1–xCoxO薄膜,不但可有效提高其红外反射率,还可对内部金属基体起到良好的保护作用,从而提高热力管道的隔热性能和使用寿命。     

Effects of Treatment Temperature on the Microstructure and Magnetic Properties of Fe-N Thin Films

Fe-N thin films were fabricated on both 100Si and NaCl substrates by RF magnetron sputtering under low nitrogen partial pressure. The microstructure and magnetic properties of Fe-N thin films were investigated with the increase of the substrate temperature (Ts) and the annealing temperature (Ta). It is more difficult for nitrogen atoms to enter the Fe lattice under higher Ts above 150℃. The phase evolution is visible at higher Tα above 200℃. The phase transformation of α"-Fe16N2 occurred at 400℃. The change of crystal size with Ta was clearly visible from bright and dark field images.The clear high-resolution electron microscope (HREM) images of 110α, 111γ, 112α, and 200α,phases were observed. The interplanar distances from TEM (transmission electron microscope) and HREM match the calculated values very well. From the results of the vibrating sample magnetometer(VSM), the good magnetic properties of Fe-N films were obtained at 150℃ of Ts and 200℃ of Tα,respectively.     

Influence of Helium on Microstructure and Electrochemical Properties of LiFePO4 Thin Films Electrodes

提出利用氦渗透法优化LiFePO4材料的结晶生长过程,达到提高材料电化学性能的目的。采用磁控溅射法制备含氦LiFePO4薄膜电极,利用扫描电镜观察样品的微观形貌,发现样品表面与截面皆呈现多孔结构。用X射线衍射仪分析含氦LiFePO4薄膜电极的晶体结构。结果表明,氦渗入薄膜后显著增强了材料在29.81o的衍射峰强度,而此处正对应了锂离子在LiFePO4材料中的扩散路径（[010] 方向）。这表明含氦LiFePO4薄膜中存在有利于材料脱锂/嵌锂的结晶择优生长取向,会导致薄膜电极电化学性能的提高。