Photocatalytic Activities of Amorphous TiO2-Cr Thin Films Prepared by Magnetron Sputtering

Chrome-doped titanium oxide films were prepared by reactive magnetron sputtering method. The films deposited on glass slides at room temperature were investigated by atom force microscope, X-ray diffractometer, X-ray photoelectron spectroscopy, UV-Vis spectrophotometer,the photoluminescence (PL) and ellipse polarization apparatus. The results indicate that TiO2-Cr film exists in the form of amorphous. The prepared films possess a band gap of less than 3.20 eV, and a new absorption peak. The films, irradiated for 5 h under UV light, exhibit excellent photocatalytic activities with the optimum decomposition rate at 98.5% for methylene blue. Consequently, the thickness threshold on these films is 114 nm, at which the rate of photodegradation is 95% in 5 h. When the thickness is over 114 nm, the rate of photodegradation becomes stable. This result is completely different from that of crystalloid TiO2 thin film.     

磁控溅射制备五氧化二钒薄膜及其透射率研究

采用直流磁控溅射方法在普通玻璃衬底上制备五氧化二钒薄膜。研究氧氩比、溅射功率、衬底温度和溅射时间对氧化钒薄膜结构的影响。XRD测试结果表明,实验均制得了纯相的五氧化二钒,没有出现其他的钒氧化物相。对制备的薄膜进行了透射率测试,并对结果做了分析。结果显示,在室温下,溅射功率为250W,溅射时间为10min,氧氩比为1∶100的条件下,薄膜的结晶度最好且具有较高的透射率。     

磁控反应溅射沉积AlN薄膜的制备工艺

采用反应磁控溅射的技术,利用高纯氮气和氩气混合气体在K9玻璃基片上沉积了AlN薄膜.通过正交实验,分析了工艺参数与沉积速率的关系.研究了氮气浓度对透过率的影响.实验结果表明:在各工艺参数中靶功率对沉积速率影响最大,靶功率为1.0 kW,氮气浓度控制在25%～35%时薄膜的性能良好,沉积速率为39 nm/min,薄膜在可见光区域平均透过率为90%.该薄膜可以广泛用于光学薄膜和压电薄膜材料.     

机械合金化制备Mg-Cu非晶合金粉末的机理研究

采用XRD和TEM研究了MgCu2和Mg58Cu42混合粉末在机械合金化过程中的结构变化。结果表明:Mg、Cu粉末在机械合金化过程中是互溶的,机械合金化可以大大提高它们之间的固溶度;球磨过程中,Mg原子逐步溶入Cu基体中,形成Mg在Cu中的过饱和固溶体;固溶体的变形能量积聚到很大时,发生固溶体晶体结构的失稳,最后形成非晶态合金。在相同的球料比的条件下,提高球磨转速,可以大大促进非晶化的形成过程,缩短非晶形成的时间。     

直流反应磁控溅射氧化物光学薄膜及其性能研究

本文报道了应用直流反应磁控溅射技术淀积透明的TiO 2、Ta_2O_5、ZnO、Al_2O_3等氧化物光学薄膜。研究了这些氧化物薄膜的光学和机械等性能;讨论了反应溅射的SiO_x薄膜其光学吸收的反应动力学原因;摸索了TiO_2薄膜的性能与溅射镀膜条件的关系;研究了TiO_2薄膜的晶相结构;观察了TiO_2和ZnO薄膜的表面微观形貌。     

中频非平衡磁控溅射TiAlN薄膜的结构与性能

采用中频非平衡磁控溅射离子镀设备在YG10硬质合金表面制备(Ti_1-xAl_x)N薄膜,运用X线衍射仪、扫描电子显微镜、显微硬度计和材料表面性能测试仪等对薄膜进行表征,分析氮气分压、直流偏压和Al含量对薄膜的力学性能、薄膜成分和组织结构的影响。结果表明:薄膜呈柱状多晶组织,主要组成相为(Ti, Al)N相;随着氮气分压增大,膜层中氮原子增多,而铝、钛原子含量减少,膜层中r_Al/(Al+Ti)与r_(Al+Ti)/N均下降,薄膜(111)晶面取向减弱,(220)和(200)晶面取向增强。力学性能测试表明,随着膜层中的Al含量和直流偏压升高,薄膜硬度、膜厚和膜-基结合力均呈现先升高后降低的趋势,薄膜显微硬度最高2 915 HV,膜-基结合力最高达73 N。     

射频磁控溅射AlN薄膜的场发射性能研究

氮化铝(Al N)是一种宽禁带深紫外半导体材料,其良好的性能可作为紫外固态光源。采用射频磁控溅射法,在p型Si(100)衬底上制备了Al N薄膜。通过X射线衍射分析(XRD)、紫外-可见光光谱(UV-Vis)、场发射测试对制备的Al N薄膜进行了测试分析,针对薄膜生长特性对光吸收的影响及其场发射性能进行了研究。结果显示:在Si衬底上成功的制备了高度(002)取向的Al N薄膜,薄膜在230~250nm间有强紫外吸收,阈值电场为6.39V/μm。场发射测试结果表明,磁控溅射法制备的Al N薄膜具备良好的场发射性。     

不同Al含量的Ti/Al合金靶对磁控溅射离子镀TiAlN薄膜力学性能的影响

采用不同Al含量的Ti/Al合金靶材在硬质合金刀具上沉积TiAlN薄膜,研究靶材中不同的Al含量对TiAlN薄膜表面粗糙度、硬度以及膜基结合力等性能的影响,通过显微硬度仪、划痕仪、金相显微镜和XRD等仪器分别对薄膜的硬度、结合力、组织结构等主要性能进行测试分析。实验结果表明:随着Ti/Al合金靶中Al含量的增加,TiAlN薄膜的硬度先增加后减小,膜基结合力逐渐增加;当Al在Ti/Al合金靶材中所占的比值为2:3时,TiAlN薄膜的硬度、耐磨性等综合力学性能最佳。     

磁控溅射法镀制氮化铝薄膜特性研究

氮化铝薄膜具有高折射率,良好的化学稳定性,耐磨摩、高电阻等特性在微电子器件和光学薄膜中有着广泛地应用.本文研究了反应式磁控溅射方法利用Ar/N2混合气体镀制氮化铝薄膜的工艺过程,实验表明在高真空和高泵浦速率条件下,放电电压直接依赖于反应气体珠浓度.薄膜的折射率,消光系数和薄膜硬度都依赖于氮气浓度的比例.通过工艺研究,找到了氮气在不同浓度下对氮化铝薄膜的折射率,消光系数以及薄膜硬度的影响,找出了镀制氮化镀制氮化铝薄膜的最佳工艺参数.在Ar/N2工作气体中氮气含量保持在40%条件下,用反应式磁控溅射方法,可以精确镀制出良好的氮化铝薄膜,其中折射率范围在2.25~2.4之间,消光系数为10-3,薄膜显微硬度大于20GPa.该薄膜可以广泛应用于微电子器件和光电器件上.     

直流磁控溅射制备铝薄膜工艺参数

采用直流磁控溅射法,在硅基片上制备铝薄膜.用扫描电子显微镜(SEM)、X-射线衍射仪(XRD)等对薄膜的表面形貌和结构进行了分析,研究了不同工艺参数对薄膜表面形貌的影响,分析了制备铝薄膜的影响因素.分析结果表明该薄膜为纯铝薄膜,并且晶粒很小.实验得到制备铝薄膜的工艺参数为:本底真空度4.0×10-4Pa、工作真空度1.7 Pa、氩气流量20 cm3/s、工作电压300 V、工作电流1 A.     

非晶态合金应力传感器的研究

为了开发新型应力测量仪,对利用非晶态合金作为应力传感器的可行性进行了理论和试验研究.合理选择了非晶态合金材料,设计了应力传感器结构,推导出了这种应力传感器的测量电压输出方程,并进行了初步的可行性试验.结果显示,这种应力传感器有较高的测量精度,具有推广使用的价值.     

偏压对磁控溅射Cr-N薄膜组织及性能影响

采用磁控溅射离子镀制备Cr-N薄膜,研究基体偏压对Cr-N薄膜组织结构和性能的影响。分别用辉光放电光电子谱(GDOES)、场发射扫描电镜(FESEM)和X射线衍射(XRD)分析薄膜成分和组织结构,显微硬度计测量薄膜硬度。结果表明,薄膜为非化学计量比的Cr-N薄膜,N/Cr原子比均小于0.25,薄膜主要以Cr的衍射峰为主。在偏压达到60 V后薄膜显示了较高的硬度(25 GPa),其归因于离子轰击导致的薄膜的致密度的提高。偏压超过60 V后,致密度达到饱和,硬度增加不明显。     

Effects of Annealing Temperature on the Properties of Copper Films Prepared by Magnetron Sputtering

Copper oxide thin films were prepared by a direct-current magnetron sputtering method followed by a thermal annealing treatment at 100-500 °C. The obtained films were characterized by X-ray diffraction, UV–vis absorption spectroscopy, scanning electron microscopy, Raman spectroscopy, and X-ray photoelectron spectroscopy. With the increase of the annealing temperature, it was found that the films transformed sequentially from amorphous to single-phase Cu(100 ℃), mixed-phase of Cu and Cu2O(150 ℃), single-phase Cu2O(200 ℃), then to mixed-phase of Cu2 O and Cu O(300 ℃), and finally to single-phase Cu O(400- 500 ℃). Further analyses indicated that the Cu/Cu2 O thin films and the Cu2 O thin films presented no further oxidation even on the surface in air atmosphere. Additionally, the visible-light photocatalytic behavior of the copper oxide thin films on the degradation of methylene blue(MB) was also investigated, indicating that the films with pure Cu2 O phase or Cu/Cu2 O mixed phases have excellent photocatalytic efficiencies.     

Enhanced Photoelectric Property of Mo-C Codoped TiO_2 Films Deposited by RF Magnetron Cosputtering

Mo-C codoped TiO_2 films were prepared by RF magnetron cosputtering. Ultraviolet-visible spectroscopy, atomic force microscopy, X-ray photoelectron spectroscopy, energy dispersive X-ray Analysis and X-Ray Diffraction were used to study the influences of codoping on energy gap, surface morphology, valence states of elements, ions content and crystal structure, respectively. The concentration of photogenerated carriers was measured by studying photocurrent density, while catalytic property was evaluated by observing degradation rate of methylene blue under visible light. A Mo-doped TiO_2 film, whose content of Mo had been optimized in advance, was prepared and later used for subsequent comparisons with codoped samples. The result indicates that Mo-C codoping could curtail the energy gap and shift the absorption edge toward visible range. Under the illumination of visible light, codoped TiO_2 films give rise to stronger photocurrent due to smaller band gaps. It is also found that Mo, C codoping results in a porous surface, whose area declines gradually with increasing carbon content. Carbon and Molybdenum doses were delicately optimized. Under the illumination of visible light, sample doped with 9.78at% carbon and 0.36at% Mo presents the strongest photocurrent which is about 8 times larger than undoped TiO_2 films, and about 6 times larger than samples doped with Mo only.     

非平衡磁控溅射TiCxN1-x薄膜微结构及性能分析

为了研究不同沉积条件下TiCxN1-x(0≤x≤1)薄膜的相结构、显微硬度及摩擦性能的影响因素,用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪分析薄膜的形貌和相结构,用HXD-1000数字式显微硬度计、MCMS-1摩擦磨损仪测试薄膜的硬度和摩擦系数.研究结果表明:TiN,TiC薄膜显示出〈111〉择优取向生长趋势,Ti(C,N)有较强的〈200〉取向,Ti(C,N)衍射峰涵盖了TiN峰和TiC峰,薄膜存在TiN和TiC两相共存.与TiN,TiC相比,Ti(C,N)薄膜具有更高硬度,当C原子含量x＝0.582时,Ti(C,N)薄膜硬度达到最大值为33.6 GPa,且表现出更低的摩擦系数和更好的耐磨性能.     

气体雾化法制备Al基非晶合金粉末工艺及组织结构

针对3D打印用Al基非晶合金粉末的性能需求,利用惰性气体雾化法制备Al_(86)Ni_7Er_5Co_1La_1合金粉末.通过调整过热度、雾化气压、导流管直径来分析不同雾化工艺参数对粉末粒径的影响规律;利用激光粒度分析仪、X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和差示扫描量热仪(DSC)对粉末的粒度分布、物相组成、表面形貌、微观组织结构和热稳定性进行分析测试.研究表明:合金粉末的粒径随着雾化气压的增加、导流管直径的减小和过热度的增加而逐渐降低.当过热度100℃、雾化气压9 MPa、导流管直径3 mm时,细粉率最高,其中粒径75μm粉末的质量分数在70%以上.随着粉末粒径的减少,合金粉末的组织结构发生了如下转变:fcc-Al+Al_(17)Er_2+未知相→非晶相+fcc-Al+Al_(17)Er_2+未知相→非晶相+fcc-Al→非晶相,粒径小于25μm的粉末为完全的非晶态.     

非晶硅薄膜PECVD法制备与光学性质表征

在普通玻璃上采用等离子体增强化学气相沉积(PECVD)方法制备氢化非晶硅薄膜,研究了在不同温度、压力、功率、H2/SiH4气体流量比等条件下氢化非晶硅的沉积速率,折射率、消光系数、吸收系数、光学禁带宽度等光学性质。实验结果表明非晶硅薄膜的折射率随着入射光波长的增加而减小;在500 nm处吸收系数高达8.5×104cm-1,光学禁带宽度在1.60—1.78 eV之间变化。     

磁控溅射法制备PET基纳米TiO2膜的XPS表征

利用磁控反应溅射法制备了PET基TiO2薄膜，并用XPS进行了组成结构表征。发现溅射生成的薄膜上存在着多种价态的Ti，No：NTi偏离化学计量比2，即在溅射过程中还能生成Ti2O3及TiO等组分。研究了不同工作压力、不同溅射气体对溅射生成的PET基TiOx膜的各组分百分含量以及氧钛比的影响，并分析了产生这种结果的可能原因和影响因素。     

工艺参数对反应磁控溅射TiN薄膜硬度的影响

采用反应磁控溅射工艺,在W18Cr4V高速钢基片上制备TiN薄膜;运用正交设计方法选取工艺参数,研究溅射电流、N_2流量、Ar流量、负偏压等工艺参数对TiN薄膜硬度的影响;并进一步研究了负偏压对薄膜硬度影响。结果表明,各参数对硬度的影响次序由大到小依次为:负偏压、N_2流量、溅射电流、Ar流量。当负偏压小于100V时,负偏压可增加离子对基片的轰击作用,提高致密度,从而提高薄膜硬度;当负偏压大于100V时,过强的离子轰击使薄膜产生更多的缺陷,使薄膜硬度降低。     

工艺参数对磁控反应溅射AlN薄膜沉积速率的影响

采用射频磁控反应溅射法，以高纯Al为靶材，高纯N。为反应气体，成功制备了氮化铝(AlN)薄膜。研究了N2气流量、射频功率、溅射气压等工艺参数对AlN膜沉积速率的影响规律。结果表明，随着N2气流量的增加，靶面溅射由金属态过渡到氮化态，沉积速率随之明显降低；沉积速率随射频功率的增大几乎成线性增大，随靶基距的增大而减小；随着溅射气压的增大，沉积速率不断增大，但在一定气压下达到最大值后，沉积速率又随气压不断减小。