晶粒尺寸对氧化钒薄膜电学与光学相变特性的影响

采用直流对靶磁控溅射方法制备氧化钒薄膜,通过改变热处理温度获得了具有不同晶粒尺寸的相变特性氧化钒薄膜,对氧化钒薄膜相变过程中电阻和红外光透射率随温度的突变性能进行研究.结果表明:经300℃和360℃热处理后,薄膜内二氧化钒原子分数达到40%,氧化钒薄膜具有绝缘体-金属相变特性,薄膜的晶粒尺寸分别为50nm和100nm;...     

用于微测辐射热计的氧化钒薄膜制备

采用射频(RF)反应溅射法,在微结构衬底上制备氧化钒薄膜,研究了氧气压、衬底温度、退火条件及薄膜厚度对薄膜电阻及电阻温度系数(TCR)的影响.在氮气保护下,采用常规退火和快速升降温退火对薄膜进行热处理.结果表明:氧分压、退火条件和薄膜厚度对电阻温度系数影响较大,需综合考虑;衬底温度对薄膜电阻的影响较大,但对电阻温度系数的影响较小;与常规退火方法相比,采用快速升降温退火有利于薄膜电阻温度系数的提高;通过优化工艺参数,制得的薄膜电阻温度系数可达(-4%/℃)左右,满足微测辐射热计的要求.     

低温热氧化处理温度与时间对氧化钒薄膜性能的影响

采用直流对靶磁控溅射氧化钒薄膜再附加热氧化处理的方式进行金属-半导体相变特性氧化钒薄膜的制备,研究了低热处理温度下热处理温度与时间对氧化钒薄膜组分、晶体结构和相变性能的影响.新制备的氧化钒薄膜为V2O3和VO的混合相.经300℃/1h热处理后,薄膜内出现单斜结构VO2,薄膜具有相变特性;保持热处理时间不变,升高热处理温度至360℃,薄膜表面变得致密,致密的薄膜表面阻碍了氧气与薄膜内部V2O3和VO的反应,VO2成分含量与300℃/1h处理时的含量接近;增加热处理温度并延长热处理时间,如热处理条件为320℃/3h时,薄膜内VO2成分大量增多,电阻值变化幅度超过两个数量级;在300～360℃的热处理温度区间内,薄膜内V2O3和VO不断向VO2转变,相变性能变好,但对VO2的单斜金红石结构没有影响.     

多孔硅表面氧化钒热敏电阻薄膜的阻温特性

用电化学腐蚀法制备了具有不同导热系数的多孔硅样品(孔隙率为80％±2、厚度为110μm时,导热系数可降低至0．20 W／m·K),并在其表面沉积了氧化钒热敏薄膜,研究了多孔硅样品的热绝缘性能对氧化钒热敏薄膜阻温特性的影响．结果表明:多孔硅良好的热绝缘性使在其表面制备的氧化钒热敏薄膜电阻的灵敏度远高于在硅基底上制备的热敏电阻的(多孔硅和硅片上的氧化钒薄膜电阻随功率变化斜率分别为120 kΩ／μW和2．1 kΩ／μW),且热敏电阻的灵敏度随着多孔硅孔隙率和厚度的增大而升高．     

红外微测辐射热计用纳米氧化钒薄膜的制备和性能研究

具有优异热敏性能的氧化钒薄膜材料是红外测辐射热计的首选热敏电阻材料，合适的薄膜电阻及高温度电阻系数的氧化钒薄膜的制备是实现高探测率红外测辐射热计的保证．利用新型对靶反应磁控溅射工艺制备了具有纳米颗粒的氧化钒薄膜材料，确定了最佳工艺参数．对其组成、结构和性能进行了分析，原子力显微镜AFM形貌分析表明薄膜具有均匀致密的表面，X射线光电子能谱分析XPS确定了其组成成分主要为V2O5,VO2和少量的V2O3.在常用作微测辐射热计结构层材料的氮化硅基底上，该薄膜材料在室温附近具有合适的薄膜电阻（大约为每方14kΩ）以及高的温度电阻系数（-3．17％／℃），有望适用于非致冷红外测辐射热计探测器．     

氧化钒薄膜热敏特性的研究

为研究氧化钒薄膜在非致冷红外微测辐射热计中的应用,综述了制备工艺等诸多因素对氧化钒热敏特性的影响,对其机理进行了探究,结果表明掺杂和新的制备工艺是调整氧化钒热敏特性较为有效的方法.     

多孔硅基热敏薄膜的制备与性能

对MEMS用具有绝热性能的多孔硅基底上沉积的热敏感薄膜进行了研究．首先用电化学方法制备多孔硅,分别在多孔硅基底和硅基底上通过溅射镀膜方法沉积氧化钒、Cu、Au热敏薄膜,测试多孔硅基底和硅基底上的氧化钒及金属薄膜电阻的热敏特性．结果表明,在多孔硅基底表面沉积的热敏薄膜具有与硅基表面热敏薄膜同样的热敏特性且表现出更高的灵敏度;此外,对沉积在不同制备条件得到的多孔硅上的氧化钒薄膜电阻热敏特性进行比较,发现随着孔隙率和厚度的增加,多孔硅的绝热性能提高,其上沉积的氧化钒薄膜电阻热敏特性增强．     

用于微测辐射热计的氧化钒薄膜的光电性能研究

采用磁控溅射方法在p-Si(100)衬底上制备了VO2和择优取向的V6O13混合相成分的薄膜.利用X射线衍射(XRD)分析、原子力显微镜(AFM)、傅立叶红外光谱(FT-IR)分析及四探针测试方法,研究了薄膜的相成分和红外吸收特性,并测试分析了薄膜的电学热稳定性.研究结果表明,通过这种方法制备的氧化钒薄膜具有较低的电阻率和较高的电阻温度系数(TCR),并且具有良好的热稳定性,可以作为微测辐射热计的热敏材料.     

溶胶-凝胶法AZO/rGO薄膜的制备研究

采用溶胶-凝胶法制备了掺铝氧化锌/还原氧化石墨烯(AZO/rGO)薄膜,研究了不同还原氧化石墨烯(rGO)的添加量对薄膜结构和光电性能的影响。采用四探针方块电阻仪测量样品的电学性能,XRD检测薄膜晶体结构,SEM研究薄膜表面形貌,U4100分光光度计检测光学透过率。研究发现,热处理温度为500℃时,AZO/rGO薄膜样品的电阻率随着rGO含量的上升,先减小后增大;当添加量为0.04%(wt,质量分数)时,电学性能最优,样品(002)衍射峰强度最大。光学透过率随着rGO增多而减小,但幅度很小。而热处理温度为530℃时,随着rGO含量的增大,薄膜样品的电阻率逐渐增大,可见光透过率同样有所下降。     

氧化钒-氧化石墨烯复合薄膜的制备及其光电特性

基于溶胶凝胶法,采用旋涂和喷涂相结合的工艺,制备了氧化钒（VO_x,1≤x≤2.5）-氧化石墨烯（GO）复合薄膜。利用SEM、XRD、椭偏仪、紫外可见分光光度计、FTIR及高阻仪对所制薄膜的形貌、晶相、光学及电学性能进行了系统的表征测试。结果表明,加入GO之后,VO_x-GO复合薄膜的电阻率由108.78 Ω·cm下降至68.64 Ω·cm,而薄膜的电阻温度系数（TCR）则由-1.98% K^-1提高至-2.60% K^-1。此外,VO_x-GO复合薄膜还具有更高的光吸收率和工作稳定性。说明GO的加入增强了VO_x薄膜作为非制冷红外探测器热敏材料的综合性能。本研究为探索基于VO_x的新型红外热敏材料提供了参考,同时也对非制冷红外探测器的发展有促进作用。     

磁控溅射制备VO_2薄膜及其红外相变特性

采用直流磁控溅射法与氧化法热处理相结合的工艺,在Si基底上制备VO2薄膜,通过扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、X射线电子能谱(XPS)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)透射率测试,分析了VO2薄膜截面结构、晶相成分、成分价态及红外透射率相变特性。实验分析表明,采用直流磁控溅射与氧化热处理相结合的方法,可获得主要成分为具有明显择优取向单斜金红石结构VO2(011)晶体的氧化钒薄膜,其红外透射率具有明显相变特性,相变中心温度为57.5℃,3~5μm、8~12μm波段的红外透射率对比值达到99.5%,适合应用于红外探测器的激光防护研究。     

氧化钒薄膜的厚度对薄膜电学特性的影响

利用直流反应磁控溅射法在表面覆盖有Si3N4薄膜的Si(100)基片上制备了不同厚度的氧化钒薄膜.用光谱式椭偏仪对薄膜的厚度进行了测试.采用四探针测试系统对制备的薄膜进行了方阻和方阻温度系数的分析,发现薄膜的厚度对薄膜的电学特性有很大的影响.实验结果表明氧化钒薄膜的厚度调整可作为调控氧化钒薄膜性能的一种重要工艺手段.     

氧化钒薄膜的制备技术及特性研究

采用直流反应磁控溅射法,通过精确控制反应溅射电压优化了氧化钒薄膜的制备工艺.对制备的氧化钒薄膜,利用四探针测试仪检测了薄膜的方阻和方阻温度系数,用X射线光电子能谱(XPS)仪和原子力显微镜(AFM)对薄膜的钒氧原子比和薄膜的微观形貌分别进行了分析和表征.实验结果表明,利用精确控制反应溅射电压法生长出的氧化钒薄膜的性能得到了进一步的提高.     

氧化钒薄膜在玻璃基片上的生长研究

采用直流反应磁控溅射法, 在平整光滑的普通玻璃基片表面沉积了厚度分别为80nm、440nm和1μm的氧化钒薄膜. 采用原子力显微镜(AFM)、扫描电镜(SEM)和X射线衍射仪(XRD)对薄膜的表面形貌、结构和结晶化的分析表明, 厚度影响着薄膜的颗粒大小和结晶状态, 随着薄膜厚度的增加, 薄膜的颗粒增大, 晶化增强; 薄膜具有明显的垂直于衬底表面的“柱”状择优生长特征. 对薄膜的方阻和方阻随温度的变化进行了相关分析, 证实了厚度对氧化钒薄膜的电学性能存在明显的影响, 随着薄膜厚度的增加, 薄膜的方阻减小, 方阻温度系数升高, 薄膜的方阻随温度变化的回线滞宽逐渐增大, 薄膜的金属-半导体相变逐渐趋于明显.     

反应离子束溅射沉积和还原退火工艺制备VO_x多晶薄膜

通过反应离子溅射沉积和后退火工艺制备出优质微测辐射热计用的氧化钒薄膜。对薄膜退火前后进行了扫描电子显微镜分析,结果表明,制备的VOx多晶薄膜致密均匀,退火后晶粒尺寸变大。电学测试表明,在室温时薄膜的方块电阻约为50kΩ,电阻温度系数为-0.022/K,满足制作高性能微测辐射热计的要求。     

ATMP改善铝阳极氧化膜高温耐水合特性的研究

采用浸渍-热处理法,用表面处理剂氨基三甲叉膦酸(ATMP)对铝阳极氧化膜进行表面处理,研究了ATMP溶液的浓度、温度以及热处理温度对氧化膜升压时间和比容的影响.结果表明:随着热处理温度的升高,氧化膜的升压时间先减小,后延长,400℃时的升压时间最短,氧化膜的比容变化率随热处理温度的升高逐渐减小;溶液的温度和浓度对氧化膜的升压时间影响不明显,但对氧化膜的比容及其比容变化率有较大的影响.FTIR分析证实铝阳极氧化膜采用此方法进行表面处理后,有效地改善了其高温耐水合特性.     

高压对高功率脉冲磁控放电等离子体注入与沉积氧化钒薄膜的影响

利用高功率脉冲磁控放电等离子体注入与沉积技术制备了氧化钒薄膜,分别采用X射线衍射仪、原子力显微镜、扫描电子显微镜和电化学分析仪研究了不同高压幅值对氧化钒薄膜的相结构、表面形貌、截面形貌以及耐腐蚀性能的影响。结果表明制备的氧化钒薄膜以VO2(-211)相为主,还含有少量的VO2(111)、VO(220)、VO(222)相。不同高压下氧化钒薄膜表面致密、平整,其表面粗糙度仅为几个纳米,显示出良好的表面质量。氧化钒薄膜表现出典型致密的柱状晶生长形貌,且随着高压增加,氧化钒薄膜膜层厚度有所下降。氧化钒薄膜耐腐蚀性能较纯铝基体有较大提高,腐蚀电位提高0.093V,腐蚀电流下降1～2个数量级;当高压为-15kV时,氧化钒薄膜腐蚀电位最高,腐蚀电流最低,表现出最佳的耐蚀性能。     

多壁碳纳米管-还原氧化石墨烯杂化薄膜导电性能的调控

以氧化石墨烯(Graphene oxide,GO)水溶胶作溶剂和表面活性剂,将不同质量分数的多壁碳纳米管(Multi-walled carbon nanotubes,MWCNTs),通过超声空化作用分散于其中得到稳定均质的多壁纳米管/氧化石墨烯(MWCNT-GO)悬浮液。采用微滤自组装法制备MWCNT-GO杂化薄膜,然后将其置于真空干燥箱中进行低温(200℃)热处理1 h以脱除GO中的大部分含氧官能团,即得部分还原的多壁碳纳米管-还原石墨烯(MWCNT-RGO)杂化薄膜。结果表明:MWCNT-GO杂化薄膜呈现均质层状的"三明治"式结构,MWCNTs与GO形成3D交联导电网络,通过控制MWCNTs的添加量和低温热处理,可实现氧化石墨烯导电性的恢复和有效调控。随着MWCNTs含量的增加,所得MWCNT-GO杂化薄膜的导电率增加。掺杂质量分数50%的MWCNTs所制MWC-NT-GO-50杂化薄膜的导电率为1 120 S/m,经200℃热处理后,导电率高达5 380 S/m。     

磁控溅射ITO薄膜的退火处理

采用直流磁控溅射方法在室温下玻璃基板上制备ITO(Indium tin oxide)薄膜,并在真空中不同温度(100℃~400℃)下退火处理.研究了退火对薄膜表面形貌、电光特性的影响.XRD测试发现薄膜在200℃退火后结晶,优选晶向为(222).随退火温度升高,方块电阻迅速下降,表面更加平整,薄膜在可见光范围平均透过率提高到85%.     

水热合成温度对氧化钒纳米管的影响

采用溶胶-凝胶法和水热法,以国产V2O5粉末、H2O2、十六胺为原材料,制备氧化钒纳米管。借助扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射(XRD)、傅立叶红外光谱(FT-IR)及循环伏安法(CV)等技术手段,重点研究了水热合成温度对氧化钒纳米管的形貌、结构及电化学性能的影响。结果表明:在150℃水热反应条件下制备的氧化钒纳米管产率高、形貌均一、管状结构完整;循环伏安测试表明该条件下的氧化钒纳米管具有较高的比容量和良好的锂离子嵌入/脱出可逆性。