磁控溅射法制备的纳米金薄膜的工艺条件和结构分析

通过直流溅射沉积法在玻璃衬底上制备了不同生长条件下的纳米金薄膜,利用X射线衍射(XRD)和原子力显微镜(AFM)对其进行表面形貌分析.XRD 图显示Au膜具有(111)面择优取向;AFM图显示,在不同的生长阶段Au膜具有不同的表面微结构.总结了不同的工艺条件对薄膜晶粒生长的影响,这项研究对实现金属薄膜的可控性生长有重要意义.     

ZnO薄膜的制备和结构性能分析

ZnO作为一种宽带隙半导体材料,近几年来已经成为国际上紫外半导体光电子材料和器件领域的研究热点.激光分子束外延(L-MBE)系统是获得器件级ZnO外延薄膜的先进技术之一.高质量精密ZnO陶瓷靶材对于该工艺的实施是十分关键的,本文中采用高纯原料,在洁净条件下制备了大面积、薄片型、尺寸可控的符合理想化学配比的高纯ZnO陶瓷靶材.采用所制备的靶材,利用L-MBE技术在(0001)蓝宝石基片上进行了ZnO薄膜的外延生长,在280 ℃～300 ℃低温条件下所生长的薄膜样品具有(0001)取向的纤锌矿晶体结构,薄膜光学性能良好,论文中对ZnO薄膜的低温L-MBE生长机理进行了探讨.     

铜铟硒薄膜的外延生长和表面重构及其电池性能研究

在GaAs的(110)、(001)和(111)A、(111)B等极性晶面上, 通过铜铟共溅-硒蒸镀的方法, 分布外延生长出(220/204)、(001)和(112)结晶取向的单晶CIS薄膜. 系统考察了CIS薄膜外延生长的结晶取向和表面微结构, 发现了这些CIS外延薄膜均需表面重构化而形成比表面能低的CIS(112)晶面, 结合晶体结构研究了各种晶面和比表面能的相关性. 通过各种衬底下不同结晶取向的CIS薄膜的太阳能电池组装, 发现当CIS薄膜生长具有(220/204)结晶取向时电池器件性能最好、效率最高, 说明可通过控制CIS薄膜的沉积条件和选用合适取向的衬底, 增加吸收层(220/204)的结晶取向, 从而显著提高CIS薄膜太阳电池的光电性能.     

缓冲层生长速率对GaSb薄膜二维生长的影响

用分子束外延(MBE)法在GaAs(100)衬底上生长GaSb薄膜,得到了GaSb薄膜的优化生长工艺条件.为了降低因晶格失配度较大所引起的位错密度,采用低温(LT)GaSb作为缓冲层,研究了缓冲层的生长速率对GaSb薄膜二维生长的影响,并以此说明缓冲层在GaSb薄膜生长中所起的作用.通过X射线双晶衍射仪和原子力显微镜测试分析,得到当低温GaSb缓冲层的生长速率为1.43μm/h时,GaSb外延层中的位错密度最小,晶体质量最好.     

等离子体聚合胺基功能薄膜及其生物性能研究

本文采用射频(13.56MHz)等离子体技术,以丙烯胺(allylamine)为聚合单体,氩气为辅助气体,进行了合成含胺基生物功能薄膜的研究.利用接触角测定仪(WCA),傅里叶变换红外光谱(FTIR),X-射线光电子能谱(XPS)对功能薄膜的结构、成分进行测试表征.同时,也通过体外细胞培养的方式研究了胺基生物功能薄膜对细胞黏附以及细胞生长的作用,并在倒置显微镜下观察细胞的黏附以及生长情况.研究了不同等离子体参数如功率、工作气压、放电模式、占空比等对聚合功能薄膜表面结构成分、功能团含量以及生物性能的影响.测试结果表明,射频等离子聚合的胺基功能薄膜具有良好的生物相容性,能较好地促进细胞在其表面的黏附和生长.     

PECVD法生长的氧化锡薄膜的结构与性能研究

非化学计量的二氧化锡是一种 n 型半导体材料,具有良好的光电特性。本文用等离子增强化学气相沉积(PECVD)法生长 SnO_(2-x)薄膜,并进行了生长条件与其结构和性能的研究。结果表明:不同的淀积条件,可以获得从多晶到非晶态不同结构、化学稳定性良好、可见光透射率高、具有不同电导率的 SnO_(2-x)薄膜材料。     

氧化物异质外延薄膜生长的计算机模拟

利用Monte Carlo方法分别模拟了在SrTiO3基底上沉积MgO薄膜和在MgO基底上沉积SrTiO3薄膜.模拟中,选取与实验中薄膜生长相近的参数条件,引入了新的参数扩散势垒,得到了在晶格正失配(张应力)和负失配(压应力)下薄膜生长的形貌图以及薄膜粗糙度的变化曲线图,分析了张应力和压应力对薄膜生长形貌的影响.模拟结果与文献报道的外延薄膜生长模式的实验观察结果一致.     

脉冲激光沉积b轴取向BaTi2O5薄膜的研究

采用脉冲激光沉积(PLD)技术,在MgO(100)基片上制备了b轴取向的BaTi2O5薄膜,研究了基片温度(Tsub)、氧分压(Po2)等沉积工艺对薄膜结构的影响.结果表明: BaTi2O5薄膜的物相及取向性都随基片温度和氧分压的改变而变化,薄膜呈现(710)或(020)取向生长,最佳的PLD沉积条件为Tsub=700℃和Po2=12.5Pa.在该条件下,BaTi2O5薄膜表现出明显的b轴取向,薄膜表面平整光滑,结晶良好,晶粒呈棒状交叉分布,结合紧密.     

硅基LiNbO3薄膜的微结构研究

利用透射电子显微镜及X射线衍射，研究脉冲激光沉积技术(PLD)在Si(001)衬底上生长LiNbO3薄膜的微结构．结果表明，在600℃的衬底温度、30Pa的氧分压条件下，在硅片表面5nm厚的非晶氧化层上生长的薄膜，为c轴择优取向的单相LiNbO3晶体，本文还讨论了获得c轴择优取向LiNbO3薄膜的生长机理．     

碳纳米团簇向碳纳米纤维相转变机理研究

为了能够快速且大面积生长碳纳米纤维,研究碳纳米纤维的形成、转变及在各种物理、化学环境下的反应机理,应用等离子化学气相沉积(PECVD)方法,以CH4为反应气体,FeCl2为催化剂在玻璃衬底上生长碳纳米薄膜.应用扫描电镜(SEM)观察了碳纳米纤维薄膜的表面形貌,拉曼(Raman)光谱分析了碳纳米纤维的结构组成.结果表明,无催化剂时薄膜主要由纳米团簇构成,而催化作用下薄膜呈纤维状生长,纳米纤维为典型的碳纳米管石墨特征峰.在温度,气压,催化剂等反应条件中,FeCl2催化剂对碳纳米薄膜的取向生长起决定性作用,通过调节催化剂的浓度与分布,可有效改变碳纳米纤维的密度与分布.     

Design and Numerical Simulation of a Gas Mixer

A high precision gas mixer used to mix gases of small flow rapidly and uniformly was proposed in this paper. Nine simulation schemes were proposed based on orthogonal test. There were four factors including dilute gas flow rate, the length of mixing tube, the diameter of the mixing chamber and the width of the mixing chamber in orthogonal test and each factor had three levels. The numerical simulation was carried out to explore the relationship of the flow field and the four factors and to calculate the concentration of carbon monoxide at the mixer’s outlet. The primary factor that affected the mixing effectiveness was found out by means of range analysis. The heterogeneous degree of the distribution of carbon monoxide concentration at the mixer’s outlet was smaller than 0.002 under different conditions. The results reached uniform micromixing in engineering and met the requirement of measurement and detection.     

SPR+UPS+UPR并联机构的逆运动学和工作空间分析

目的 获得悬浮烘箱内具有提高风场均匀性和风刀出口气流均匀性的导流板结构,完成烘箱体结构优化。方法 采用SolidWorks软件对烘箱风室的流体域进行建模,提取现场测试数据作为边界条件,利用Fluent软件完成风室稳态流场的仿真计算。根据计算结果提出结构优化方案,并将优化结果进行对比。结果 加入导流板结构后,烘箱风室风场和风刀出口处气流的均匀性均得到了提高。提出的4种结构优化方案中,加入曲线型导流板的风室风场更为均匀,各风刀出口处气流的平均速度均方差由0.25降至0.03,总体平均均匀度由80.7%提升至92.3%。结论 曲线型结构导流板的导流效果优于直角型结构的导流板,能有效提高风室风场和风刀出口气流的均匀性,保证极片烘干效果的一致性,并为烘箱体的结构优化与设计提供理论基础。     

激光粉末床熔融成形腔内非稳态流场特性研究

目的 研究激光粉末床熔融(LPBF)中成形腔内保护气的流动规律,获得气流速度脉动和旋涡等流场非稳态特征及其变化规律。方法 利用热线测速计测量腔内的瞬时速度,研究保护气的速度分布及其脉动特性;基于数值模拟方法探究腔内气流形成的旋涡情况,分析涡的分布及其旋转速度;利用烟雾示踪方法对保护气流场进行可视化处理,分析气流的运动过程。结果 腔内气流经历了射流扩散、上下波动、大涡流、汇流等复杂运动过程,气流速度随时间的变化呈明显脉动特征,且气流脉动幅度受位置影响较大,进出风口的平面流速最大可达2.4 m/s,最小为0.25 m/s。同时,气速随平面高度的增大而逐渐减小;腔内存在以纵向大尺度旋涡为主、若干小尺度旋涡共同作用的涡流,由腔内边壁至中心,涡流切向速度呈先上升后下降的趋势,且随入口气速的增大而增大,在切向速度急剧降低的腔体角落、透镜等区域,易形成流动“死区”,导致烟尘颗粒聚集且难以排出,影响构件的高质量成形制造。结论 保护气在LPBF成形腔内形成了复杂的非稳态流动,并以剧烈的速度脉动和多尺度的涡流为典型特征,而针对非恒定的层流、成形腔结构的优化设计仍需进行更深入的研究。     

Numerical simulation of a commercial FCC regenerator using Multiphase Particle-in-Cell methodology (MP-PIC)

Catalyst regeneration process has recently been the subject of comprehensive research investigations focusing mainly on the chemistry of the regeneration while overlooking the bed hydrodynamics and its effects on the regeneration performance. For this purpose, an industrial Fluid Catalytic Cracking (FCC) regenerator is simulated using a Multi-Phase Particle-In-Cell (MP-PIC) approach. The simulation is performed using a three-dimensional regenerator design with complex internals in order to study bed hydrodynamics, thermal effects, and chemical kinetics. The numerical model is then used to study typical industrial issues linked to the operation of industrial regenerators such as erosion areas, standpipe drainage, and CO emission levels. It is noticed that total outlet gas flow exceeds total inlet flow due to the formation of coke combustion products, an undersized standpipe, and inefficient placement of the air distributor rings. Highest erosion occurs in the feed line and plate. A low-temperature column exists in the center of the unit, and the highest temperatures are outside of the diplegs in the periphery of the freeboard. Elevated CO levels are present in the outlet gas because of poorly designed air distributor rings and lower than optimal temperatures in the unit. These simulation results show the numerous modeling capabilities of the MP-PIC approach to identify possible performance and reliability issues of an industrial process. Some redesign proposals have been made to enhance the FCC regenerator operations.     

PECVD制备嵌埋在硅槽中的硅反Opal结构

摸索了利用PECVD方法制备嵌埋于硅槽中Si反Opal结构的工艺条件,探索性研究了射频功率、气体流量、反应室压力、沉积时间和Opal基底状态对填充效果的影响.结果显示射频功率越小,流量越低,反应室压力越大,则反应速率越低,Opal结构内外填充越均匀.同时,在[SiHm]自由基扩散通道不被堵塞的前提下,沉积时间越长,Opal结构排列越规整,则整体填充越致密,越有利于反Opal结构的形成.     

碳化法制备片状碳酸钙的研究

初步探讨了快速碳化低固含氢氧化钙悬浮液制备片状碳酸钙的可行性,考察了初始固含率、分布器孔径、二氧化碳气量、温度等过程参数对产物形貌的影响,对碳化规律进行了初步分析,结果表明降低溶液pH值、强化CO₂吸收、维持较低的Ca²⁺/CT比值均利于片状产物的形成.最佳工艺条件为:悬浮液初始固含率<0.1％(m),分布器孔径0.7～15mm;CO₂气量100～400mL/min,温度20～30℃.     

Polycrystalline silicon film growth in a SiF4/SiH4/H2 plasma

The growth of polycrystalline silicon (polysilicon) films from SiF₄/SiH₄/H₂ gas mixtures is reported. The polysilicon films have been deposited in a multi process reactor by a PECVD process. The effect of r.f. power, chamber temperature and gas flow ratios on grain size and deposition rate have been determined. The fluorine concentration and the grain sizes of the films have been determined by SIMS and atomic force microscopy (AFM), respectively. Grain sizes in excess of 900 Å are reported for layers deposited at 300°C.     

大型空分设备卧式垂直气流分子筛吸附器内的流场特征分析

为了更好地研究大型空分设备分子筛吸附器内的流场特征,建立了以单根、2根和3根多孔管结构为气流分布器的60000 m3/h空分设备卧式垂直气流分子筛吸附器结构的数学模型,并采用FLUENT软件对其内部速度场分布进行数值分析。比较计算结果显示,采用2根多孔管结构的分子筛吸附器在流场分布和生产成本上都比其他两种结构更优,与20000 m3/h空分设备卧式垂直气流分子筛吸附器相比,气流分布均匀性有所下降。     

浅析单腔隔膜气泵加接缓冲罐对其平均流量的影响

单腔隔膜气泵是微型泵中常见的形式之一,常应用于医疗、监控与检测等各大领域.在应用中,气泵的平均流量是一个很重要的参数,但单腔隔膜气泵的平均流量是受负载情况的影响而变化的.当在单腔隔膜气泵的进出口管路接入缓冲罐以减缓气流波动性时,会对气泵的实际平均流量起到一定程度的积极影响.本文以一款市场上成熟的单腔隔膜气泵为例,浅析在...     

气体分布板开孔结构对流化床干燥性能的影响

针对惰性粒子流化床干燥器，以洗衣粉悬浮液为对象，先后进行了气体分布板开直孔和开斜孔的流化干燥实验。通过测定干燥器的流体力学特性曲线，以及在相同进料量、进风温度、进风速度或惰性粒子直径条件下的体积传热系数曲线和热效率曲线，考察和分析了气体分布板两种不同的开孔结构对干燥器流体力学和传热性能的影响。结果表明，气体分布板开斜孔的床内气流阻力要高于开直孔的气流阻力，但其体积传热系数和热效率相对较高，即斜孔较直孔更加有利于床内传热。在此基础上，对惰性粒子流化床干燥器的生产调节措施进行了初步探讨。