Si/C多层薄膜中硅纳米晶的微结构演化（英文）

通过磁控溅射技术和1100℃的高温后续退火处理,在Si/C多层薄膜中形成硅纳米晶。改变多层薄膜的Si/C调制比可以调控硅纳米晶的尺寸、形状和密度。其微观结构由小角X射线、拉曼频移、高分辨电镜进行表征。结合拉曼频移和高分辨透射电镜分析,得到的结果表明,由于受到C层界面约束,非晶硅层在高温下会发生固态重结晶,转变为纳米晶。通过ζ可调控纳米晶的尺寸和形状。当ζ从0.5到2改变时,硅纳米晶的形状逐渐从球形、椭圆形转变为条形或者砖型。夹层受限生长模式有利于适应新一代硅基光电子器件的结构设计。     

新型Ti-Si-C-N纳米复合超硬薄膜的高温热稳定性

用脉冲直流等离子体辅助化学气相沉积（PCVD）方法在高速钢基体上沉积出新型Ti—Si—C—N超硬薄膜．Ti—Si—C—N薄膜为纳米晶／非品复合结构（nc—Ti（C，N）／a-Si3N4／a-C—C），当薄膜中Si和C含量较高时，Ti（C，N）转变为TiC，晶粒尺寸减小到2—4nm．薄膜晶粒尺寸和硬度的高温热稳定性均随沉积态薄膜中的原始晶粒尺寸减小而提高，当原始晶粒尺寸在8—10nm之间时，晶粒尺寸和硬度热稳定性可达900℃；当原始晶粒尺寸在2—4nm之间时，晶粒尺寸和硬度热稳定性可达1000℃．薄膜硬度和晶粒尺寸表现出同步的高温热稳定性．分析认为由调幅分解形成的纳米复合结构中的非晶相强烈地抑制晶界滑移与晶粒长大，从而使Ti—Si—C—N薄膜的热稳定性显著提高．     

微应变诱导各向异性硅纳米晶形成及其光学特性

通过磁控溅射技术制备了非晶态富硅的碳化硅锗(Si_(1-x-y)Ge_xC_y)薄膜,经过后续高温热处理,形成各向异性硅纳米晶,其微结构和光学特性由高分辨电镜、光致发光及光吸收实验进行表征,研究了各向异性应变对硅纳米晶形态和光学特性的影响,阐述了各向异性硅纳米晶的形成机理。研究表明,在各向异性应变能的诱导下硅纳米晶沿着〈002〉、〈113〉和〈220〉取向择优生长,形成具有多形态的硅纳米晶,显著改变了其能级结构,在2.57eV和2.64eV的位置硅纳米晶存在PL发射光谱,光吸收波段明显增加,可以同时吸收从红外到紫外(2.57eV,1.89eV,1.2eV和0.96eV)的光子,且光吸收范围随硅锗(RS/G)比例可调,故有望提高光伏电池的光量子产额。     

高炉煤气能量回收透平叶片失效的原因

某湿式高炉煤气能量回收透平(TRT)机组运行3a后,发现其一级和二级动叶片叶根出现裂纹,通过宏观形貌观察、化学成分分析、拉伸性能测试、微观形貌观察等对叶片进行了失效分析,探讨了裂纹产生的原因。结果表明:叶片上的裂纹属于典型的腐蚀疲劳开裂,裂纹位于叶根第一榫齿中间部位;裂纹在叶根与主轴榫槽的接触面所产生的腐蚀坑处萌生,在复杂交变应力的作用下,裂纹进一步扩展,最终导致机组的异常振动和停机。     

脉冲直流PCVD制备新型Ti-Si-C-N纳米复合超硬薄膜

用工业型脉冲直流等离子体化学气相沉积（PCVD）设备，在高速钢（W18Cr4V）基材表面沉积新型四元Ti-Si-C-N复合超硬薄膜。结果表明：Ti-Si-C-N薄膜是由面心立方结构的TiN和TiC纳米晶、Ti（C，N）固溶体及存在于晶界的非晶Si3N4和α-C组成，形成TiN／TiC／Ti（C，N）／α-C／α-Si3N,复相结构，这种复相结构存在着[111]，[220]和[200]混合择优取向。SiCl4和CH4流量变化是影响薄膜相组成和硬度变化的主要工艺参数。随Si含量的增加，薄膜的显微硬度先升后降，表面形貌由致密的细颗粒状变为粗大的枝条状；C元素的加入能抑制柱状晶的形成，对硬度影响较小。     

非晶壳层SixN/SiyC包覆硅量子点的微结构表征

通过磁控溅射技术和1100℃的高温后退火处理,在富硅碳化硅薄膜中形成高密度小尺寸的硅量子点,硅量子点的结构由X射线光电子能谱和高分辨透射电镜进行表征,结果表明,在高温退火过程中,碳化硅薄膜发生了相分离,硅和碳的化学结合态在热力学的驱动下形成稳定的Si-Si键和Si-C键,同时,氮原子钝化了分解过程中形成的Si悬挂键,在硅量子点的表面形成SixN/SiyC非晶壳层。这种非晶壳层包覆量子点的结构配置非常有利于形成稳定的超小硅量子点 （1-3 nm）,此结构的量子效应所产生的光吸收了从绿光到紫外光的光谱范围,大幅度提高光伏太阳能电池的光电转换效率。     

不同调制结构Ni/Al型纳米多层膜的非对称扩散及界面应力演化行为

为了研究分析室温下溅射沉积的金属异质结界面演化的尺度依赖性,制备了不同调制周期和Ni:Al调制比等特征结构的Ni/Al型金属纳米多层膜。结合X射线衍射,多光束光学应力传感器(MOSS)实时薄膜曲率测量,研究了应力演化行为,并在此基础上分析推测纳米多层膜在生长过程中的界面特性。实验结果表明,由于各亚层内各向异性纳米晶结构,多层膜界面具有不对称性,这是由于界面处Ni原子向Al晶格内的不对称扩散行为所致。特别地,当此类型多层膜具备最小调制周期和最低Ni:Al调制比这两个特征参量时,上述不对称扩散行为由于界面累积效应变得更为加剧。     

温度场下17-4PH钢喷丸表面残余应力松弛及疲劳强度

采用喷丸处理对17-4PH不锈钢进行表面强化,研究了温度场对其残余应力和疲劳性能的影响。结果表明,结合扫描电镜等微观结构分析,采用X射线无损检测技术对室温下17-4PH不锈钢在不同喷丸参数处理后的表面残余应力进行了评价,利用旋转弯曲疲劳试验机测试了喷丸后样品的S-N疲劳曲线。然后,采用优化的喷丸处理方法,研究了17-4PH材料在150、300和450 ℃不同温度场下的高温疲劳性能和表面残余应力松弛特性。实验结果表明,17-4PH不锈钢的最佳室温喷丸工艺应选用低强度喷丸参数。同时,针对此最佳喷丸强化工艺的高温疲劳试验表明,当环境温度T<300 ℃时,喷丸能显著提高17-4PH不锈钢的疲劳寿命,当温度T>450 ℃时,17-4PH的疲劳性能反而显著降低。进一步分析表明,对于喷丸后17-4PH的高温服役,其疲劳性能降低机理是由于残余应力的严重松弛和表面完整性的降低。     

直流磁控溅射制备Zr-B-O薄膜及其热稳定性

利用直流磁控溅射技术在Si(100)基底上制备了不同偏压的Zr-B-O和Cu/Zr-B-O薄膜体系,采用扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)和透射电镜(TEM)等对薄膜样品的微观组织形貌和热稳定性进行表征分析.结果 表明:不同偏压得到的Zr-B-O薄膜均为非晶结构,薄膜表面平整,膜厚均匀,膜基结合良好,薄膜方阻随偏压增加而减小;当退火温度低于750℃时,Cu膜表面完整连续,方阻较小,750℃退火后,由于Cu膜严重聚集并出现孔洞导致薄膜不连续而使电阻增加,但未发生Cu与Si的扩散,说明非晶Zr-B-O薄膜仍可以有效阻挡扩散.     

Si/C多层薄膜中硅纳米晶的微结构演化

通过磁控溅射技术和1100 ℃的高温后续退火处理,在Si/C多层薄膜中形成硅纳米晶。改变多层薄膜的调制波长比可以调控硅纳米晶的尺寸、形状和密度。其微观结构由小角X射线、拉曼频移、高分辨电镜进行表征。结合拉曼频移和高分辨电镜分析表明,由于受到C层界面约束,非晶硅层在高温下会发生固态重结晶,转变为纳米晶。通过调制波长比可调控纳米晶的尺寸和形状。当调制波长比从0.5到2改变时,硅纳米晶的形状逐渐从球形、椭圆形转变为条形或者砖型。夹层受限生长模式有利于适应新一代硅基光电子器件的结构设计。