脉冲激光沉积及硒化法制备Cu(In,Ga)Se2薄膜研究

采用脉冲激光沉积和硒化后热处理的方法在石英衬底上制备Cu(In,Ga)Se2（简写为CIGS）薄膜，研究脉冲激光沉积（PLD）技术在制备CIGS薄膜太阳能电池材料上的应用，分析了不同预制层沉积顺序及厚度对CIGS薄膜组织结构、表面形貌、成分以及光学性能的影响。实验结果表明：(1)利用PLD技术及后硒化处理的工艺，制得的CIGS太阳能电池吸收层具有纯相和高结晶度等特性；(2)CuGa/In金属预制层的叠层顺序和叠层数、硒化退火温度对薄膜的结晶质量、晶粒尺寸、成分都具有重要的影响，其中叠层顺序影响最为明显；(3)样品均表现出对可见光区具有透射率低和吸收系数高的光学特性。本工作为制备性能优良的CIGS太阳能电池吸收层，提供了一个新颖的工艺手段。     

溶液法制备铜钡锡硫硒和铜锶锡硫硒薄膜

目的 在玻璃基底上制备2种铜钡锡硫和铜锶锡硫薄膜,研究薄膜硒化过程中硒化时间对薄膜形貌以及晶体生长的影响。方法 采用配位能力强的二甲基亚砜作为溶剂溶解金属氯化物-氯化亚铜、氯化钡、氯化亚锡、氯化锶前体盐以及硫脲,二甲基亚砜溶剂中硫原子具有的孤对电子可以与铜离子、钡离子、锡离子、锶离子进行配位,避免了金属硫化物沉淀的产生,制备的分子前体溶液可以在空气中稳定存在。采用液相旋涂的方法在镀有钼薄膜的玻璃基底上旋涂分子前体溶液,随后在充满氮气手套箱中320 ℃加热板上退火制备铜钡锡硫和铜锶锡硫预制膜,使用高温硒化这一可以显著改善铜基薄膜晶体质量的手段进行处理,引入硒原子部分替换硫原子,制备铜钡锡硫硒和铜锶锡硫硒薄膜。使用XRD、SEM、XPS分析表征手段对制备的铜钡锡硫硒和铜锶锡硫硒薄膜进行结构、形貌、元素价态表征。结果 硒化后的铜钡锡硫硒和铜锶锡硫硒薄膜表现出良好的晶体结构,XRD显示组成铜钡锡硫硒和铜锶锡硫硒薄膜由大晶粒组成。硒化后的铜钡锡硫硒薄膜表面由大晶粒组成,形成连续薄膜,不同硒化温度下的铜钡锡硫硒薄膜表面有孔洞出现。随着硒化温度的升高,铜钡锡硫硒薄膜中的小粒子层逐渐消失。硒化后的铜锶锡硫硒薄膜表面晶体层比较稀疏,无法形成连续薄膜,因此无法用于制备薄膜太阳能电池;铜离子、钡离子、锡离子、锶离子、硫离子、硒离子的价态分别为+1、+2、+4、+2、?2、?2。结论 旋涂制备的铜钡锡硫薄膜经过高温硒化之后,铜钡锡硫硒薄膜晶体组成比较致密,组装的玻璃基底/金属钼/铜钡锡硫硒薄膜/硫化镉/氧化锌/铟锡导电玻璃/铝薄膜太阳能电池,表现出光电转换信号。制备的铜钡锡硫硒薄膜太阳能电池的短路电流密度为63 μA/cm²,开路电压为0.169 V。     

热处理对音乐器械51Cr-7C-42Fe复合层耐磨性的影响

采用电子束扫描预置粉末法在音乐器械用钢表面制备了51Cr-7C-42Fe复合层,探讨了热处理对复合层组织、物相和耐磨性能的影响规律。结果表明:复合层组织由奥氏体γ-Fe和碳化物(Cr,Fe)_7C_3构成;经过1 000℃×2 h热处理后奥氏体中析出弥散分布的二次碳化物。热处理后的表面复合层的耐磨性提高约16%,摩擦系数下降。     

搅拌摩擦加工制备铝基复合材料组织性能研究

采用搅拌摩擦加工法制备铝基SiC复合层,研究不同加工道次下SiC颗粒在复合层中的分布形态,并对复合层的组织形貌和显微硬度进行分析。结果表明:加工次数的增加,有利于复合层中SiC颗粒的均匀分布,经4道次搅拌摩擦加工后复合层中SiC颗粒分布均匀,基体金属组织中粗大Si相和枝晶完全消失,组织被明显细化。增强相SiC颗粒的加入使复合层显微硬度得到提高,4道次加工后搅拌摩擦中心区显微硬度最高值为71 HV,较基体金属(45HV)提高了26 HV,搅拌摩擦区的显微硬度平均值为68HV,为基体金属显微硬度(45HV)的1.5倍。     

电沉积制备CIS太阳能电池吸收层材料

在Cu衬底上用电沉积的方法沉积金属In,再通过硒蒸气硒化处理成功制备了CuInSe2薄膜。用X射线衍射（XRD）、扫描电镜（SEM）、X射线能谱（EDS）对制备的薄膜进行相组成、微观结构、表面形貌等分析,研究了制备工艺条件对薄膜性能的影响。结果表明：电沉积的In在低温热处理阶段与衬底Cu扩散形成Cu—In合金预制层,预制层在硒化阶段生成CulnSe2,合金中过量Cu生成CuSe表面层,未反应的In转变为Cu36In9,形成Cu衬底／Cu16In9／CuInSe2／CuSe结构。     

镁合金表面搅拌摩擦原位复合材料化的新方法

为了解决搅拌摩擦加工在进行复合材料制备过程中增强相需预置,及在基体中分布不均的问题,提出表面搅拌摩擦原位复合材料化的新方法.利用搅拌头在轧制态AZ31镁合金板材上进行表面复合材料制备,并对制备的复合材料进行显微观察、微观硬度测试、表面耐磨度测试.结果表明,相较于预置搅拌摩擦加工制备复合材料的方法,文中方法能够使增强相在基体中分布更加弥散、均匀,从而进一步提高复合材料层的显微硬度,以及材料表面的耐磨度,同时简化了搅拌摩擦加工制备复合材料的工艺过程.     

石墨烯-硒化银纳米复合材料的制备、表征及光学性能研究

运用简单的一步反应水热法制备了石墨烯-硒化银(G-Ag2Se)纳米复合材料。用X射线粉末衍射(XRD)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)和透射电子显微镜(TEM)等手段对所得产物进行了系统的表征。结果表明,反应体系中,硒化银纳米粒子的形成与氧化石墨烯的还原同时进行。石墨烯氧化物被充分地还原为石墨烯,并且Ag2Se纳米粒子均匀地分布在石墨烯的片层上,形成纳米复合材料。对所制备的G-Ag2Se纳米复合材料的光学性质也进行了研究。     

预置法对V-EPC铸渗制备复合材料组织和质量的影响

通过涂覆预制块法和压制预制块法两种预置体的预置方法,利用V-EPC铸渗工艺制备了WC增强铁基表面复合材料,着重研究了两种预置法对复合材料的表面质量和组织的影响。结果表明,压制法制备的复合材料表面质量较涂覆法好,复合层厚度均为3 mm左右,表面较平整,复合位置对铸渗件表面质量影响不大,且随着WC颗粒体积分数的增加,复合材料铸件的铸渗层表面质量呈下降趋势。对显微组织的研究表明,两种方法制备的复合材料过渡层都较平缓,在压制法制备的复合材料靠近复合层处的过渡层组织中没有石墨出现。压制法制备的复合材料复合层中WC的分布较涂覆法均匀,WC颗粒体积分数较高,WC的大小不一,一些WC颗粒产生裂纹、破碎和搭接现象,随着WC颗粒体积分数的增加,WC颗粒将变均匀。     

基于高功率脉冲磁控溅射的Cr膜层研究进展EI北大核心CSCD

Cr膜层因其优异的耐高温、耐腐蚀和耐磨损性能,在航空航天、武器装备和核电能源等领域得到广泛应用。由于传统电镀硬铬技术具有一定的污染,人们一直致力于寻找一种无污染的高性能Cr膜层制备方式。具备清洁特性的物理气相沉积技术,尤其是具有高离化率和高结合力特点的高功率脉冲磁控溅射(HiPIMS)技术现已成为膜层研究领域的热点。介绍HiPIMS-Cr靶的放电特性,指出在Cr膜沉积过程中获得高Cr离化率的条件;对比HiPIMS-Cr膜层与传统工艺(电镀硬铬、直流磁控沉积溅射、电弧混合溅射等)制备的Cr膜层在表面形貌、微观组织和力学性能等方面的差异,概述不同工艺组合对Cr膜层沉积速率的影响,探讨不同影响因素对HiPIMS-Cr膜层的微观组织、力学性能的影响及相关研究进展。最后对HiPIMS-Cr膜层制备及其应用研究的趋势进行展望。     

WC颗粒增强高铬钢基表层复合材料的制备和组织

采用真空实型铸渗法(V-EPC)工艺,成功制备了以高铬钢为基材,WC颗粒为增强颗粒的表层复合材料。结果表明,用含有WC颗粒和高碳铬铁颗粒的预置块制备的不同WC颗粒体积分数的高铬钢基表层复合材料,WC颗粒均匀分布于复合层中,复合层在颗粒熔化、元素扩散互溶、金属液渗入的共同作用下形成由WC、W2C共晶组织,未溶解的高碳铬铁颗粒和各种析出的碳化物组成的组织。     

SURFACE OXIDATION OF THE AMORPHOUS ALLOY Ni_(68)P_(18)Cr_(14)

The surface layer of Ni_(68)P_(18)Cr_(14) amorphous alloy was studied by AES and XPS associated with ion beam sputtering. It was found that great differences existed between the surface layer and the bulk both in composition and chemical states. The dominant component elements Ni and P were of lower content in the surface laver, while Cr was enriched. Cr was drastically oxidized in the surface layer, but Ni underwent no oxidation. There was a P enriched region just helow the surface oxide layer, which was supposed to enhance the surface segregation of Cr. Ni underwent no oxidation in Ni_(68)P_(18)Cr_(14) amorphous alloy.     

热障涂层双层黏结层的高温氧化行为

采用箱式电阻炉研究了具有梯度热膨胀系数的（孔隙层+氧化层）双层黏结层结构热障涂层的高温氧化行为。采用气罩等离子喷涂在Inconel 738合金基材上制备60μm厚的孔隙层,通过超音速火焰喷涂（HVOF）在孔隙层上制备120μm厚的氧化层。在1000℃下对黏结层进行不同时间的高温氧化试验。结果表明,黏结层由孔隙层和氧化层组成;喷涂态孔隙层具有典型的层状结构,未出现明显氧化;喷涂态氧化层较为致密,内部弥散分布着细小的α-Al₂O₃颗粒;具有梯度热膨胀系数黏结层表面的热生长氧化物（TGO）生长速率显著低于传统黏结层,且不再遵循抛物线生长规律,而是以对数规律生长;由于生长速率缓慢,尽管在制备过程中消耗了部分Al元素,但在500 h范围内TGO仍然以α-Al₂O₃为主。      

Removal of residual oxide layer formed during chemical–mechanical-planarization process for lowering contact resistance

In the present work, we report the formation of residual oxide layer during chemical–mechanical-planarization (CMP) process in the carbon nanotube (CNT) via interconnects and some feasible solutions for its removal. Residual oxide layer makes electrically poor contact between CNTs and metal resulting in high contact resistance in CNT via interconnects. We adopt post-CMP processes such as hydrofluoric acid (HF) or Ar plasma treatment to remove the residual oxide layer. X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) was used to confirm the chemical state of samples before and after the post-CMP process. Silicon and oxygen peaks from silicon-based oxide layer observed after the CMP process were disappeared and reduced in its intensity by the post-CMP process, respectively. Furthermore, via resistance decreased more than 1 order of magnitude after the post-CMP process. It is found that the post-CMP process provides good electrical contact between CNTs and metal by removing the residual oxide layer.     

涂层IrO2+Ta2O5钛阳极在析氧过程中的形貌和成分变化

作者用热分解法制备钛基IrO2+Ta2O5涂层阳极,涂层制备态在373 K马弗炉中长时间时效处理,然后在0.5mol/L H2SO4介质中、4A·cm-2电流密度下进行强化寿命试验.用自带能谱仪(EDS)的场发射高分辩电子扫描显微镜(SE-SEM)和X射线衍射仪(XRD)进行电解前后的表面形貌和成分分析.研究结果显示涂层制备态在373K马弗炉中长时间时效处理时,金红石IrO2织构优先生长且晶面间距随时效时间延长而增加;电解过程中涂层的失效过程为气体氧对涂层界面的冲刷造成涂层逐层腐蚀消耗,接着涂层产生裂纹和扩展,导致涂层剥落;化学成分方面,涂层氧化铱优先消耗和氧化钛逐步积累.     

铌和钨(001)面熔化的分子动力学模拟

采用改进分析型嵌入原子方法(MAEAM),对铌、钨晶体的(001)面预熔和熔化过程进行分子动力学模拟。通过计算不同温度的原子位置、层原子密度、层结构因子、径向分布函数等物理量,研究(001)面的微观结构随温度的变化。结果表明,(001)面在低于其完整晶体的熔化温度出现预熔。另外,通过将该面预熔摩尔分数对温度进行拟合发现,可以近似地预测(001)面的预熔过程。     

On the Plasma （ion） Carburized Layer of High Nitrogen Austenitic Stainless Steel

The manganese concentration of austenltic stainless steel decreases from the inner layer towards the surface of the plasma (ion) carburized layer due to the evaporation of manganese from the specimen surface. The carbon concentration in the carburized layer is influenced by alloyed elements such as Cr, Ni, Si, and Mo, as well as Nitrogen. This study examined the effects of nitrogen on the properties of the carburized layer of high nitrogen stainless steel. Plasma (ion) carburizing was carried out for 14.4 ks at 1303 K in an atmosphere of CH4 H2 gas mixtures under a pressure of 350 Pa. The plasma carburized layer of the high nitrogen stainless steel was thinner than that of an austentric stainless steel containing no nitrogen. This suggested that the nitrogen raised the activity of carbon in the plasma carburized layer, GDOES measurement indicated that the nitrogen level in the layer did not vary after plasma (ion) carburizing.     

Preparation and Performance of the Sm0.2Ce0.8O1.9-x Single Buffer Layer Fabricated with Dip-Coating

在双轴织构的Ni-5％W合金基带上,采用高分子辅助化学溶液沉积法通过提拉涂敷法,制备了厚度达250 nm的Sm0.2Ce0.8O1.9(SCO)外延织构单层缓冲层.通过严格控制前驱溶液的浓度、提拉速度、成相温度和热处理时间,所获的SCO单层缓冲层涂层平整、无微裂纹、且具有较强的(200)c轴外延织构.在其他条件假设不变的情况下,主要研究不同提拉速度对SCO缓冲层薄膜性能的影响.在此基础上,采用化学溶液法在SCO/NiW缓冲层上制备了YBCO超导层,其具有高度的双轴织构和均匀的表面形貌.结果表明:用提拉法获得的SCO单层缓冲层在具有适度的厚度下,仍然具有很好的织构传递特性,为低层本制造YBCO涂层导体长带提供了一条可靠的路线.     

Structure of corrosion film formed on copper exposed to controlled corrosive environment

This paper describes a transmission electron microscopy (TEM) investigation of copper coupons exposed to a corrosive mixed flowing gas environment (MFG). A focused ion beam (FIB) lift-out technique was used to extract electron transparent specimens for TEM investigation. A duplex corrosion film comprising cuprite (Cu₂O) and chalcocite (Cu₂S) developed on the copper substrate. The oxide demonstrated a dense morphology with evidence of chlorine in the oxide layer showing that chlorine plays an important role in the corrosion of copper transforming the protective Cu₂O layer to a non-protective layer. The outer layer of the Cu₂S demonstrated a porous morphology allowing easy penetration of water and gases.     

超音速微粒高能轰击16MnR钢表面纳米化的研究

采用冷气动力超音速微粒高能轰击技术对16MnR低合金钢表面进行处理,利用扫描电镜、透射电镜和X衍射方法对基体表面的微观形貌和结构进行分析.试验结果表明:试样经过超音速微粒轰击处理后可以使表层晶粒细化至纳米量级,平均晶粒的尺寸为14.2 nm;处理后表层主要产生压应力;处理后表层的显微硬度增加.     

质子交换膜燃料电池膜电极组件研究进展综述

燃料电池具有能量密度高、利用率高和清洁安静等优点,质子交换膜燃料电池因能够在近常温条件下工作而备受关注,其中膜电极是燃料电池的核心部件。综述了质子交换膜燃料电池膜电极组件的研究进展,从质子交换膜、催化层和气体扩散层3方面阐述各部件在膜电极中的作用,及其对膜电极性能的影响,并讨论通过调控膜电极中不同部件的结构提高膜电极性能的方法,提高贵金属催化剂的利用率,降低膜电极组件中贵金属用量。