单晶硅基表面碳纳米管薄膜的制备研究

以乙炔气为反应气体，采用催化裂解方法，在沉积有铁催化剂膜的单晶硅基体上研究碳纳米管薄膜的制备。研究表明，由于催化剂的作用，在硅基体上能够形成直径为50-100nm的碳纳米管；铁催化剂膜的粒径大小和分散状态对碳钠米管薄膜的厚度、管径和均匀性起着关键作用；氢氟酸水溶液处理的催化剂膜有利于铁催化剂颗粒的分散和均匀化，能形成比较好的碳纳米管薄膜。由电镜分析发现，在单晶硅基体上生长的碳纳米管为顶端生长模式。     

高密度碳纳米管阵列制备研究

采用热化学气相沉积技术在单晶硅基底上制备了定向生长的碳纳米管,系统研究了定向生长碳纳米管阵列的制备工艺.综合调整催化剂的厚度、氨刻蚀温度和刻蚀时间,可以获得高颗粒密度分布的催化剂薄膜.厚度为10 nm左右的催化剂铁膜结构于750℃氨刻蚀后可以在单晶硅表面得到分布密度较高的铁颗粒膜.利用这种催化剂薄膜,以乙炔和氢气分别作为碳源和载气,流量体积比为150/400mL/min时,可以获得管型准直、排列紧密的碳纳米管阵列.最后对碳纳米管的生长随时间变化的规律进行了研究.     

催化剂薄膜厚度对定向碳纳米管生长影响

采用热CVD方法直接在平面硅基底上成功地制备出定向碳纳米管薄膜。在反应中,镍过渡金属作为催化剂,碳氢化合物乙炔作为碳源,研究了催化剂薄膜厚度对高温氨气预处理后单晶硅衬底上沉积的催化剂镍膜的纳米结构形貌和所生长的定向碳纳米管薄膜等的影响规律。通过扫描电子显微镜(SEM)观察表明,高温刻蚀后,纳米镍颗粒的平均直径一定程度上取决于薄膜的原始厚度,且颗粒密度也取决于薄膜原始厚度,由于氨气的介入,厚为5～10 nm的镍催化剂薄膜具有高的颗粒数密度;碳纳米管的直径随催化剂薄膜厚度单调增大,而其长度随催化剂厚度的增加先增加后减少,且其定向程度随催化剂厚度的增加是先增强后减弱。     

定向碳纳米管薄膜的制备及可控浸润性

利用热化学气相沉积系统(CVD),用乙炔为碳源,氮气为载气,氢气为还原气体,氨气为刻蚀气体,在单晶硅上制备定向碳纳米管薄膜.通过扫描电镜(SEM)观察不同反应温度对碳纳米管薄膜的形貌影响,并通过接触角测量仪评估薄膜的浸润性.结果表明,生长温度对碳纳米管薄膜的定向性程度及其尺度有很大的影响,温度太低不利于定向碳纳米管的形成,太高也会阻碍定向生长,适合定向碳纳米管生长的温度在850℃左右;通过生长温度改变碳纳米管薄膜的表面微观形貌就可以大幅度地调控其表面的浸润性能,从亲水79.9°到超疏水155.4°.碳纳米管的定向程度、尺寸和浸润性等特性可以用生长温度来加以调控.     

热CVD制备定向竹节型碳纳米管生长机制分析

用热化学气相沉积(CVD)技术,用乙炔为碳源,氮气为载气,氢气为还原气体,氨气为刻蚀气体,在单晶硅上制备出定向竹节型结构碳纳米管薄膜。用透射电镜(TEM),扫描电镜(SEM)的X衍射能量色散能谱仪(EDS)和X射线衍射仪(XRD)分析碳纳米管的精细结构,成分和晶型及结晶度,并对制备的碳纳米管的生长机制进行分析和推测。结果表明:在生长碳纳米管的过程中起催化作用的是金属镍颗粒而不是碳化镍,催化剂颗粒呈不同的形貌存在碳纳米管顶部,并遵循顶端生长方式。     

铝基体上碳纳米管原位均匀合成及其复合材料的性能

采用负载于铝粉上的镍催化剂,成功地在650℃通过化学气相沉积法在钳基体中原位合成碳纳米管。结构农征表明,所合成的碳纳米管具有较高的石墨化程度和平直的石墨壳层。通过该方法实现铝粉中碳纳米管的弥散分布,其分散效果优于传统机械混合方法。利用所合成的碳纳米管／铝原位复合粉末,采用粉末冶金工艺制备碳纳米管／铝基复合材料。性能测试表明,制备的复合材料的力学性能和尺寸稳定性得到显著提高,其原因在于铝基体中碳纳米管的均匀分散和碳纳米管－铝基体之间良好的界面结合。     

高性能碳纳米管增强AZ91D镁基复合材料的制备（英文）

采用球磨加搅拌铸造工艺制备了CNTs(质量分数为0.1%)增强的AZ91D镁基复合材料。通过光学显微镜、X射线衍射仪、傅里叶红外光谱仪、扫描电子显微镜、透射电子显微镜和室温拉伸试验对复合材料进行表征和分析。结果表明:碳纳米管在镁基体中分散很均匀,并且复合在基体中的碳纳米管结构较完整。与AZ91D基体相比,复合材料屈服强度和伸长率分别提高了47.2%和112.2%。碳纳米管在基体中的均匀分散且与基体形成的强界面结合使复合材料屈服强度和伸长率同时得到了提升。此外,晶粒细化和基体中均匀分散的β相(Mg_(17)Al_(12))也有助于复合材料力学性能的提高。     

离子轰击对Be上Al膜的影响

以Be为基体 ,采用磁控溅射离子镀在其上镀制Al膜 ,研究了离子轰击对膜基界面和Al膜微结构的影响。研究表明 ,在薄膜沉积初期 ,施加高能量离子轰击和采取循环轰击镀能增加界面形成的Be、Al共混区宽度。不同能量的离子轰击对Al膜微结构有较大影响 ,不施加离子轰击 ,Al膜在 (111)面择优生长 ;随着轰击能量升高Al膜在(111)面择优生长趋势减弱 ,Al膜在 (2 0 0 )面生长趋势加强 ;当轰击能量超过一定值后 ,Al膜在 (111)面择优生长的趋势又得到加强。晶粒在低能量离子轰击时随轰击能量增加而细化 ,当较高能量离子轰击引起基体温度升高时 ,此时晶粒又变大了。     

碳纳米管增强镁基复合材料关键问题研究进展

针对目前碳纳米管增强镁基复合材料的设计过程中所遇到的碳纳米管在镁基体中不易分散均匀及与镁基体不易形成有效界面结合的问题,从碳纳米管的分散、制备方法与工艺的选择、碳纳米管与镁基体之间的界面作用等方面进行了分析和讨论,以寻找解决相关问题的有效手段,并对该领域今后的发展趋势进行了展望。     

MPCVD多晶金刚石薄膜的生长特性研究

本文用微波等离子化学气相沉积系统（MPCVD）在单晶硅衬底上制备多晶金刚石薄膜,反应气体为CH4和H2。利用扫描电镜（SEM）和Raman光谱研究了CH4流量和反应时间对多晶金刚石薄膜形貌和碳结构的影响。结果表明：随着CH4流量的增加,金刚石的成核密度增加,并出现二次形核,金刚石颗粒从单晶逐渐转变为多晶结构。多晶金刚石薄膜的生长过程为：生长初期在单晶硅衬底上形成非晶碳层,金刚石在非晶碳层上成核长大,并伴随着二次成核,最终形成多晶金刚石膜。     

纳米片状金刚石膜的生长过程

采用微波等离子化学气相沉积系统（MPCVD）在镀钛的单晶硅衬底上制备纳米金刚石薄膜。反应气体为CH4和H2,其流量比为1∶1,微波功率为1 800 W,反应气压为10 kPa。利用扫描电镜（SEM）和Raman光谱分析薄膜的形貌和碳结构。结果表明,纳米金刚石薄膜呈现片状的组织特征,其生长过程为：生长初期在单晶硅衬底上形成由纳米碳颗粒组成的球状碳团簇;随着沉积时间的增加,碳团簇逐渐增大,纳米碳颗粒定向排列或自组装,最终形成片状纳米金刚石膜。     

Si和UO_2芯块表面ZrB_2薄膜的制备和表征

Zr B2薄膜作为可燃中子毒物在反应堆上得以应用。本研究采用磁控溅射的方法在Si(111)和UO2芯块表面制备了Zr B2薄膜。利用扫描电镜(SEM)对薄膜的表面与截面形貌进行了观察,利用X射线衍射(XRD)仪、X射线能谱(EDS)、X射线光电子谱(XPS)对薄膜的物相及成分进行了表征,采用热循环以及划痕法对膜层与基体的结合性能进行考核。结果表明,所制备的薄膜为Zr B2薄膜且膜层较为纯净,基本只含有Zr和B 2种元素;Zr B2膜层和UO2基体结合性能良好,膜层生长致密均匀;膜层破坏的临界载荷约为455 m N。     

高温氨预处理对单晶硅衬底上镍薄膜显微结构的影响

采用K575X高分辨率溅射仪在单晶硅衬底上制备镍纳米催化剂薄膜。研究了高温氨气刻蚀对镍催化剂由连续薄膜转变成纳米颗粒的影响。探讨了预处理时间、温度和催化剂薄膜原始厚度等工艺参数对镍薄膜微结构的影响,得到了镍催化剂薄膜的氨预处理规律,并初步分析了氨气对其形貌变化的影响机理。研究结果表明,获得均匀、细小和高密度过渡镍金属催化剂颗粒的工艺条件是预处理时间、温度和催化剂薄膜原始厚度分别为12min8、00℃和10nm。     

化学气相沉积TiN薄膜组织性能研究

研究了用化学相沉积方法在钢基体表面形成TiN薄膜的组织和性能结果表明，由于钢中的铁和碳向膜层中扩散，膜层的组织中存在有少量的α—Fe，而且薄膜的硬度与钢的含碳量有不可忽视的关系。     

搅拌摩擦加工碳纳米管增强7075铝基复合材料的疲劳性能

采用搅拌摩擦加工方法制备了碳纳米管增强7075铝基复合材料,研究了复合材料显微组织和疲劳性能。结果表明:复合材料晶粒细小,增强相碳纳米管在基体中分散均匀。随碳纳米管体积分数的增加,碳纳米管在基体中的分散程度降低。复合材料的疲劳性能高于基材,且随着碳纳米管含量的增加,复合材料的疲劳性能逐渐提高,但发现其抗拉强度呈现逐渐减小的趋势。复合材料中存在少量的大尺寸金属间化合物、非金属夹杂、片状氧化物等缺陷对复合材料的疲劳性能造成不利影响。     

镁合金AZ31锰系磷化膜的生长过程及形成机理

以磷酸二氢锰的盐溶液为研究体系,采用SEM和EDS和电化学分析手段,研究镁合金AZ31锰系磷化膜的生长过程和形成机理。结果表明:磷化膜的生长过程分为5个阶段:基体溶解-成核阶段(0～130 s)、基体和磷化膜溶解阶段(130～630 s)、磷化膜快速生长阶段(630～1 300 s)、磷化膜稳态生长阶段(1 300～2 000 s)和磷化终止阶段(2 000 s以后)。磷酸盐晶核在镁合金AZ31浸入溶液的初始阶段一次形成,并优先在β相表面经过成核—长大—分裂—细化—增厚5个过程,沿表面方向生长和外延,最终形成致密的磷化膜。并且,磷化膜有两层,第一层是以Mg3(PO4)2和AlPO4以及MnHPO4为主的沉积薄膜;第二层则是在β相表面成核—长大的MnHPO4磷化膜。     

衬底材料对Ti膜形貌及结构的影响

使用电子束蒸发法在抛光Mo、石英和单晶硅衬底上沉积Ti薄膜,并用SPM、XRD及SEM对衬底及薄膜的表面形貌和微观结构进行了分析。结果表明:Ti膜的表面形貌和微观结构受衬底材料影响较大。抛光Mo衬底上的Ti膜表面有微小起伏,断面处发现Ti膜先在衬底形核,后以柱状颗粒的形式竖直向上生长;抛光石英衬底上的Ti膜表面平整,颗粒与界面清晰可见,在界面处有一层等轴晶;粗糙度最低的单晶硅基片上沉积的Ti膜表面反而最粗糙,通过XRD分析发现有TiSi_2的峰存在。     

纳米Ti膜形成过程的扫描隧道显微镜观察

用磁控溅射方法在聚合物薄膜基体上制备出不同厚度的纳米Ti膜,扫描隧道显微镜（STM）的观察结果表明,初期膜是由直径小于2nm的形核粒子和粒子团聚体组成,粒子沉积呈岛状生长形成纳米晶粒结构,随薄膜厚度增加,平均晶粒尺寸增加,形成大尺寸晶粒的连续薄膜,分析和讨论薄膜生长过程的结构特征及溅射条件对薄膜结构的影响。     

镍-铁微粒软磁膜的制备

现代电子技术电路和半导体器件等对于防止电磁干扰的要求日益提高 ,为了寻求电阻比颗粒薄膜的电阻更高的软磁薄膜材料 ,采用Ｎｉ80 Ｆｅ2 0 合金软磁微粒分散于绝缘物基体中制备成相互电绝缘的镍 铁微粒软磁性薄膜 ,研究了这种薄膜的软磁性和高频特性。研究用的试样是在射频磁     

真空弧沉积类金刚石膜探讨

根据等离子沉积的原理,将原真空热处理炉改造成低压真空等离子沉积装置,采用过滤式阴极电孤沉积法分别在单晶硅和高速钢这两种基体上沉积出类金刚石膜。对所沉积的膜进行了机械性能和防腐蚀性能的试验。结果表明①这一装置的改造取得了初步成功,为今后进一步改进和优化打下了基础;②运用该装置在单晶硅基体上所沉积的类金刚石膜要比在高速钢基体上所沉积的类金刚石膜性能好。