Al、Sn掺杂对于ZnO薄膜微结构及光学特性的影响

采用真空电子束蒸发金属薄膜及后续热氧化技术在石英衬底上分别制备出了ZnO、Al∶ZnO以及Sn∶ZnO薄膜。通过X射线衍射仪(XRD),紫外-可见分光光度计和原子力显微镜(AFM)等分析仪器对比研究了Al、Sn掺杂对ZnO薄膜结晶质量、光学性质及表面形貌的影响。测试结果表明,Al、Sn掺杂可以使薄膜结晶质量得到提高,薄膜应力部分释放,薄膜表面的粗糙度也相应增加,掺杂对薄膜光学带隙的影响在一定程度取决于金属薄膜的氧化程度,氧化充分可以使光学带隙变宽,反之则变窄。     

衬底对溶胶-凝胶法制备ZnO压电薄膜的影响

采用溶胶-凝胶法分别在晶态衬底Si/SiO2/Ti/Pt和无定形态衬底Si/SiO2上制备了ZnO压电薄膜.以X射线衍射仪和原子力显微镜研究了薄膜的002择优取向度和表面形貌.结果表明,采用溶胶-凝胶法在Si/SiO2/Ti/Pt和Si/SiO2衬底上都能制备出具有较好择优取向,表面粗糙度低的ZnO薄膜,而且由于Pt和ZnO的晶格失配度较小,在Si/SiO2/Ti/Pt衬底上生长的ZnO薄膜形成002择优取向的退火温度低于在Si/SiO2衬底上生长的薄膜形成002择优取向的退火温度.     

硅基BiFe_(0.95)Mn_(0.05)O_3/Pb(Zr_(0.4)Ti_(0.6))O_3/BiFe_(0.95)Mn_(0.05)O_3集成薄膜的结构及其铂电极电容器的性能

用溶胶-凝胶法在Pt/Ti/SiO_2/Si(001)基片上制备了BiFe_(0.95)Mn_(0.05)O_3/Pb(Zr_(0.4)Ti_(0.6))O_3/BiFe_(0.95)Mn_(0.05)O_3(BFMO/PZT/BFMO)集成薄膜,采用X射线衍射仪分析了其物相结构;采用铁电测试仪考察了该集成薄膜与铂极构成的铁电电容器的性能。结果表明:该集成薄膜结晶较好,除BFMO、PZT及基片的衍射峰外没有其它衍射峰存在;当电场强度为0.7 MV·cm~(-1)时,Pt/BFMO/PZT/BFMO/Pt电容器的电滞回线对称性良好,剩余极化强度为17.9μC·cm~(-2),矫顽力为0.12 MV·cm~(-1);在电场强度为0.4 MV·cm~(-1)下测得的铁电电容器漏电流密度为2×10~(-5)A·cm~(-2),电容器在经过10~(10)次反转后未出现明显的疲劳现象。     

0.1 HoMnO3-0.9BiFeO3柔性铁电薄膜的制备及电学性能

采用脉冲激光沉积技术在云母柔性衬底上沉积0.1HoMnO_3-0.9BiFeO_3薄膜,研究了薄膜的晶体结构、表面形貌、弯曲服役特性、铁电和介电性能以及输运特性。结果表明:BiFeO_3沿(012)和(104)晶面取向生长,结晶良好;薄膜表面光滑,均方根表面粗糙度为6.7nm,连续弯曲平整10 000次后表面无细微裂纹;薄膜具有良好的微观压电性,且呈现出一定的向上自发极化特性;薄膜的饱和极化强度和剩余极化强度分别为68,61μC·cm~(-2),弯曲至曲率半径为2.2mm时的极化强度变化不大,连续弯曲平整10 000次后则有所降低,平整状态和弯曲状态下的介电性能相差较小;薄膜的激活能为0.42eV,低于纯BiFeO_3薄膜的,其载流子输运能力有所增强。     

柔性衬底直流磁控溅射ZnO基高性能透明导电薄膜的制备及性能研究

采用直流磁控溅射法,以柔性PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)为基底,通过参数优化以求在室温下制备高性能ZnO/Ag/ZnO多层薄膜。实验中,使用X射线衍射仪(XRD)、原子力显微镜(AFM)、紫外-可见分光光度计、四探针电阻测试仪等仪器分别对ZnO/Ag/ZnO多层薄膜的微观结构、表面形貌、透过率及方块电阻进行测试及表征。结果表明,随着Ag层厚度增加,薄膜方块电阻急剧下降,通过改变ZnO层厚度,可有效调节薄膜光学性能,随着ZnO层厚度增加,可见光区平均透过率先增大后减小。引入品质因子FTC作为评价指标可知,当依次沉积ZnO、Ag、ZnO厚度为50nm、8nm、50nm时,薄膜光电性能最佳,其在可见光平均透过率为82.3%、方块电阻为2.8Ω/、禁带宽度为3.332eV。     

基于ZnO压电薄膜的柔性声表面波器件

提出并制备了基于聚酰亚胺柔性衬底的声表面波(SAW)器件。在柔性聚酰亚胺衬底上低温反应磁控溅射沉积了ZnO压电薄膜;采用X射线衍射仪,扫描电子显微镜,原子力显微镜等设备对ZnO薄膜进行了检测,结果表明:ZnO薄膜晶粒呈柱状生长并且(002)择优取向,膜粗糙度小于9nm,适合制作压电器件。在柔性衬底上制备了基于ZnO压电薄膜的SAW器件,该器件表现出良好的谐振性能。采用矢量网络分析仪检测器件的传输曲线,实验结果与仿真结果具有很好的一致性。随着波长减小,谐振频率和相速度增加,当ZnO厚度为4μm,波长为8μm时,器件的谐振频率为268MHz,相速度为2 144m/s,机电耦合系数为1.1%;当ZnO厚度增加时,此叠层结构的声表面器件的叠层声速也增加。     

Ni80Cr20合金薄膜制备影响因素的试验研究

利用直流磁控溅射的方法制备Ni80Cr20合金薄膜,以氩气流量、氩气工作压强、溅射功率作为三因素进行正交试验,在溅射时间相同的条件下分别测试了薄膜厚度、表面粗糙度、电阻率并进行了极差分析。分析结果表明:在一定范围内,氩气工作压强与溅射功率对薄膜厚度的影响较大;在氩气工作压强为3.0Pa时,薄膜厚度与溅射功率近似成正比关系;随着氩气流量的增大,Ni80Cr20薄膜厚度呈现先增大后减小的趋势;在氩气流量为50cm~3/min时,薄膜厚度达到最大值;各因素对薄膜表面粗糙度及电阻率影响不明显。     

钢表面功能氮化铝陶瓷膜制备方法研究

为实现工程中对油膜厚度无损检测的目的,需要在钢表面制备Al N压电薄膜,作为声发射接收元件。采用直流反应磁控溅射技术,利用Al作为过渡基层,在不锈钢上沉积Al N薄膜。研究了改变溅射功率、氮气流量比等工艺条件对Al N薄膜生长的影响。利用X射线衍射仪(XRD)和原子力显微镜(AFM)对薄膜取向性及表面质量做了表征。实验结果表明,溅射功率的增加有利于Al N薄膜的择优取向生长,但过高的功率会影响薄膜表面的粗糙度;氮气流量比过低或过高都会影响Al N的生长,应将其控制在30%~70%的范围为宜。     

硅灰含量对碳毡/水泥复合材料摩擦学性能的影响

以水泥为黏结剂,碳(纤维)毡为增强材料,硅灰为摩擦性能调节剂,采用浸渍法制备了不同硅灰含量碳毡/水泥复合材料,研究了硅灰含量对复合材料摩擦学性能的影响,分析了摩擦磨损机理。结果表明:随着硅灰含量的增加,复合材料的密度先增大后减小,摩擦因数和磨损率则先减小后增大;在摩擦过程中,摩擦表面温度随时间的延长均呈先升高后平稳的变化趋势,稳定后的温度随硅灰含量的增加先减小后增大;当硅灰质量分数为20%时,复合材料摩擦学性能最好,密度最大(1.53g·cm~(-3)),摩擦因数和磨损率最小,分别为0.55和5.32×10~(-6) g·N~(-1)·m~(-1),对应磨损表面上的磨痕短且浅,且存在由磨屑形成的均匀连续润滑薄膜。     

Na+掺杂ZnO薄膜的结构和电学性能

以醋酸锌为溶质、碳酸钠为钠源,采用溶胶-凝胶法在Si〈100〉衬底上制备了钠掺杂ZnO薄膜,掺杂浓度分别为0,0.018,0.036,0.045,0.063和0.09 mol/L.研究了钠掺杂后ZnO晶胞尺寸和表面形貌的变化规律,用霍尔效应仪测试了试样的载流子浓度及导电类型,分析了材料的拉曼光谱与试样内部缺陷浓度的关系.结果表明:Na 离子可进入ZnO晶格取代Zn2 ,导致晶胞变大,同时ZnO薄膜由n-型转变为p-型导电;当Na 掺杂浓度达0.045 mol/L时,其电阻率为75.7Ω·cm,空穴浓度2.955×1017 /cm3.     

基于粒子群算法的平面四杆机构优化与动力学仿真

目前,平面四杆机构运动过程中连杆从动件输出的角加速度的线加速度比较大,导致机构运动不平稳,不能很好地满足工作需求.对平面四杆机构连杆及销子进行优化,实现连杆从动件输出的角加速度和线加速度值最小化.创建平面四杆机构链接节点间隙模型和机构矢量简图,对四杆机构的运动节点间隙进行分析,推导了连杆运动的质心线加速度计算公式.四杆机构连接销子采取虚拟质量,引入粒子群算法优化连杆运动参数,结合具体实例对优化前和优化后的四杆机构从动件进行运动学仿真.仿真结果显示:优化前两个从动件输出的角加速度最大值分别为2.4×10~3 rad·s~(-2)和-5.0×10~3rad·s~(-2),优化后两个从动件输出的角加速度最大值分别为-0.6×10~3 rad·s~(-2)和-0.8×10~3rad·s~(-2);优化前两个从动件输出的线加速度最大值分别为0.27×103 m·s~(-2)和0.55×10~3 m·s~(-2),优化后两个从动件输出的线加速度最大值分别为-0.07×10~3 m·s-2和0.12×10~3 m·s~(-2).优化后四杆机构从动件输出的角加速度和线加速度相对较小,运动相对平稳,效果很好.     

SO_3~(2-)浓度对5052铝合金在交变电场、干湿交替条件下腐蚀行为的影响

采用pH为4.0的含氯腐蚀液及400kV·m~(-1)交变电场模拟工业输电环境,研究了SO_3~(2-)浓度(0.005,0.01,0.02,0.05,0.1mol·L~(-1))对5052铝合金在交变电场中干湿交替环境下腐蚀行为的影响。结果表明:随着SO_3~(2-)浓度增加,5052铝合金的腐蚀质量增加、自腐蚀电位、溶液电阻、电荷转移电阻先增大后减小,自腐蚀电流密度、腐蚀速率则先减小后增大;当SO_3~(2-)浓度为0.005～0.01mol·L~(-1)时,合金以点蚀为主,点蚀坑内开始出现成分为Al2O3、Al2O3·3H2O的龟裂状腐蚀产物;随SO_3~(2-)浓度继续增加,合金表面腐蚀坑减少,与基体结合紧密的龟裂状腐蚀产物增多;SO_3~(2-)浓度为0.02mol·L~(-1)时,合金腐蚀速率最小,腐蚀程度最低。     

在氧化铟锡导电玻璃上化学浴沉积ZnO纳米线

以Zn(NO_3)_2·6H_2O、六亚甲基四胺和聚乙烯亚胺(PEI)为原料,采用化学浴沉积法在沉积了ZnO种子层的氧化铟锡导电玻璃衬底上制备ZnO纳米线,研究了种子层沉积温度(150,200℃)以及PEI浓度(0～9.0mmol·L~(-1))、生长时间(3～12h)和水浴温度(65～95℃)对ZnO纳米线形貌和尺寸的影响。结果表明:在试验参数下均能成功制备得到ZnO纳米线;当种子层沉积温度为200℃,生长时间为9h,水浴温度为95℃,PEI浓度为4.5mmol·L~(-1)时,ZnO纳米线呈规则六棱柱状生长,并垂直排列于衬底上,且长径比最大,达20.56。     

氩气与氮气流量比对磁控溅射法制备TiN薄膜的影响

用直流反应磁控溅射法在Si(100)基底上制备了TiN薄膜,采用X射线衍射仪和原子力显微镜对其结构和形貌进行了表征,利用四探针测试仪测量了TiN薄膜的方块电阻,使用紫外可见分光光度计测定了薄膜反射率;研究了溅射沉积过程中氩气与氮气流量比对TiN薄膜结构及性能的影响.结果表明:在不同氩气与氮气流量比下,所制备薄膜的主要组成相是(200)择优取向的立方相TiN;随着氩气与氮气流量比的增加,薄膜厚度逐渐增大,而表面粗糙度与电阻率先减小后增大;当氩气与氮气流量比为15:1时,薄膜表面粗糙度和电阻率均达到最小值;TiN薄膜的反射率与氩气与氮气流量比的关系不大.     

基片偏压对ta C薄膜结构和摩擦因数的影响

利用磁过滤阴极电弧技术,通过改变基片负偏压(0~500 V)制备四面体非晶碳(ta C)薄膜,研究基片负偏压对ta C薄膜结构和摩擦因数的影响.研究表明,基片负偏压对ta C薄膜的sp3键含量有很大影响,当负偏压为200 V时,ta C薄膜的sp3键含量为85%.在0~200 V范围内随着基片偏压的增大,表面粗糙度逐渐减小,在负偏压为200 V时,薄膜表面粗糙度最小,为0.18 nm左右;当负偏压超过200 V后,由于薄膜中石墨相增多,薄膜表面粗糙度将增大.随着基片偏压的逐渐增大,由于薄膜表面粗糙度的减小和在摩擦中石墨相自润滑层的形成,薄膜的摩擦因数大大降低,耐磨性提高.     

三唑环含氟芳香烃改性纳米ZnO的制备及其在防污涂层中的应用

以Cu⁺催化叠氮炔环偶极加成点击化学反应，在不同催化剂(CuBr/五甲基二乙烯三胺或CuSO₄·5H₂O/抗坏血酸钠)和反应温度(55,65,75℃)下制备三唑环基含氟芳香烃改性纳米氧化锌(ZnO-sTRF),研究了不同ZnO-sTRF的化学结构和元素组成；将表面接枝量最高的ZnO-sTRF与聚氨酯(PU)复合制备ZnO-sTRF/PU涂层，研究了该涂层的疏水性能、抗菌性能以及防污性能。结果表明：当催化剂为CuSO₄·5H₂O/抗坏血酸钠，反应温度为75℃时，改性纳米ZnO表面接枝量最高，制备的ZnO-sTRF/PU涂层表面水接触角可达105.4°,表面大肠杆菌、金黄色葡萄球菌和假交替单胞菌的死菌面积覆盖率是ZnO/PU涂层和3-氨丙基三乙氧基硅烷改性ZnO/PU涂层的10倍以上；在实际海洋环境中浸没120 d后，涂层表面无明显硬质生物的附着。     

本征ZnO纳米线的原位生长及其对痕量H_2S气体的敏感性

文中研究了通过低温水热法在微传感器表面原位生长不同直径的本征ZnO纳米线,用于痕量H_2S气体的检测,比较了不同尺寸ZnO纳米线传感器对H_2S的气敏性。实验结果表明:在150℃条件下,随着ZnO纳米线直径的缩小(200 nm→50 nm→20 nm),其对H_2S的气敏性显著提高。在相同H_2S气体浓度(5 ppm)下,50 nm ZnO纳米线的响应值是200 nm的5.4倍,检测下限为50 ppb,灵敏度均值达到6.4×10-2ppm-1;20 nm ZnO的响应值比50 nm ZnO的响应值进一步增大,检测下限达到10 ppb,是50 nm ZnO的5倍,检测灵敏度均值为2.0×10-3ppm-1,是50 nm ZnO的32倍。这些主要是由于纳米尺寸效应的影响。     

氩气对金刚石膜碳价键、粒径和表面形貌的影响

为调整微钻表面金刚石薄膜的晶粒尺寸和粗糙度以满足PCB板钻孔的工况要求,调节氩气和氢气流量比,采用热丝化学气相沉积法,以甲烷、氢气及氩气为气源在硅基体上沉积出一系列金刚石薄膜。利用拉曼光谱仪、X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)及原子力显微镜(AFM),分别表征不同氩气流量下制备的金刚石薄膜的碳价键结构、晶面取向、晶粒尺寸和表面粗糙度。结果表明:随着氩气流量增大,金刚石薄膜中的石墨含量呈升高趋势,薄膜趋向(111)晶面择优生长,晶粒尺寸从微米级(1. 27μm)细化至纳米级,薄膜粗糙度先升高后降低,最低为65 nm。研究表明,存在最优的氩气流量使得制备的薄膜具有适宜的结构特点,如碳价键含量高、(111)晶面取向度高、晶粒尺寸小和粗糙度低,可满足PCB板超细钻孔的要求。     

氮气流量比对CrN涂层结构及摩擦磨损性能的影响

采用直流磁控溅射技术在不同氮气流量比下在YG6基体上制备CrN涂层,通过X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)及能谱仪(EDS)分析涂层相组成、涂层形貌与涂层元素成分,利用数字式显微硬度仪、划痕仪测定涂层硬度与涂层结合力,在摩擦磨损试验机考察涂层摩擦学性能。结果表明:氮气流量比(氮气流量占气体总流量的比例)为20%、30%时,CrN/YG6涂层结构相对疏松,呈柱状生长;氮气流量比为40%、50%时,CrN/YG6涂层结构较致密,呈三角颗粒状生长;随氮气流量比增大,涂层硬度先增大后减小,当氮气流量比为40%时达到最大值HV1 752.5;CrN涂层的摩擦因数随氮气流量比的增大变化不大,但磨损率先增大后减小再增大,当氮气流量比为40%时达到最小值2.03×10~(-8)mm~3/(N·mm)。研究表明,当氮气流量比为40%时,所制备的CrN涂层具有良好的综合性能。     

ZnO纳米线的光致发光性及拉曼散射性能

利用物理热蒸发法通过控制载气流量和氧气流量制备出具有倒V字形尖端的ZnO纳米线,利用荧光光谱仪、拉曼光谱仪对ZnO纳米线的光致发光性能和拉曼散射性能进行了测试.结果表明:与其它形状的ZnO纳米线的光致发光性能不同,该ZnO纳米线在423～458 nm区域有二个宽频带强蓝光发射,在527 nm处出现一个非常弱的绿光发射,没有发现紫外光发射;相对于ZnO纳米粉,ZnO纳米线的拉曼光谱峰发生约3 cm-1红移,主要来源于光子限制效应.