全固态薄膜锂电池0.3Ag-V2O5|LiPON|Li的制备及电化学性能

采用紫外脉冲激光沉积 (PLD) 法制备了0.3Ag-V2O5和LiPON薄膜,结合真空热蒸镀法原位组装0.3Ag-V2O5|LiPON|Li薄膜电池.由扫描电镜(SEM)和X射线衍射(XRD)表征了0.3Ag-V2O5和LiPON薄膜形貌与结构,利用恒电流充放电、循环伏安等技术考察了薄膜电池的电化学性能.结果表明,采用PLD方法在O2气氛和N2气氛中分别获得了表面均匀、无针孔、无裂缝、具有非晶态结构的0.3Ag-V2O5和LiPON薄膜.在电压1.0～4.0V,充放电速率2C时,以厚度100nm的0.3Ag-V2O5薄膜为阴极组装的液态电解质电池循环1000次后稳定容量仍为260mAh/g,表现出良好的循环性能.PLD沉积的LiPON电解质薄膜具有很好的锂离子导电能力,室温离子电导率为1.6×10-6S/cm,电子电导率＜10-14S/cm.在电流密度7μA/cm2,电压1.0～3.5V条件下全固态薄膜锂电池0.3Ag-V2O5│LiPON│Li的循环性能良好,100次循环后的体积比容量达.     

全固态锂离子电池V2O5阴极薄膜研究进展

全固态薄膜锂离子电池由于具有能量密度高、循环性能和安全性能好等优点已成为目前研究的热点.其中,V2O5薄膜是锂离子电池中一种备受重视的阴极材料.对V2O5薄膜的离子扩散系数以及结构特点做了简单介绍,重点评述了V2O5薄膜电极制备和电化学性能研究方面的发展近况,并对今后的发展方向进行了展望.     

碳素生物涂层材料的微结构与抗凝血性能研究

通过磁过滤等离子沉积技术,在不同衬底负偏电压下(0～-80V)制备四配位氢化非晶碳薄膜(ta-CH),通过紫外-可见吸收光谱(UV)测定薄膜的微结构和光学带隙.通过血小板粘附实验研究了不同微结构ta-CH薄膜的抗凝血性能,在扫描电镜(SEM)下观察血小板形态、聚积变形等情况,统计血小板粘附数量.并以美国PolyMedica公司生产的、临床应用最好的抗凝血生物材料"聚碳酸酯聚胺酯(Phrono flex)"作阴性对照,以最差的玻璃作阳性对照进行对比实验.实验结果表明在不同的负衬底偏压条件下制备的a-CH薄膜,其sp3含量不同,抗凝血性能也不同.在衬底负偏电压为-20V下制备的ta-CH薄膜,具有优良的抗凝血液性能.     

V2O5薄膜结构和性能研究

在常温下,用脉冲磁控溅射方法石英玻璃和硅片上制备了薄膜,经过450℃退火,得到V2O5薄膜.用XRD、XPS和AFM对薄膜微观结构进行了测试,用分光光度计测量从200～2500nm波段V2O5薄膜的透射和反射光谱.结果表明,V2O5薄膜纯度高、相结构单一、结晶度好.室温到320℃范围内电阻变化2个量级,薄膜的光学能隙为2.46eV,与V2O5体材料性能一致.     

纳米晶结构NiOx薄膜Li+致色性能研究

采用中频孪生非半衡磁控溅射方法制备了纳米晶结构NiOx电致变色薄膜.原子力显微镜(AFM)、掠入射X射线衍射(GID)、X射线反射(XRR)分析薄膜结构、形貌及薄膜厚度;利用电化学设备、紫外分光光度计等手段测试薄膜循环伏安及光谱特性.结果表明:沉积获得NiOx薄膜质地均匀,晶粒尺寸约为4.5 nm,薄膜表面粗糙度Ra=1.659 nm;以Li 离子为致色粒子,厚度60nm的NiOx薄膜在±3 V的高驱动电压下薄膜对可见光透过率凋制范围达30%以七,电致变色性能较好.     

非平衡磁控溅射制备氮化硅薄膜及其性能研究

采用非平衡磁控溅射技术,通过改变氮气和氩气分压比P(N2)/P(Ar),在钛合金(Ti6Al4V)表面制备出不同结构及性能的氮化硅薄膜.结果显示,制备的氮化硅薄膜为非晶态结构,随着氮气分压的增加,Si-N键的含量增加,其对应的红外吸收峰逐渐变宽,并向高波数偏移.氮化硅薄膜的显微硬度、耐磨性随着P(N2)/P(Ar)的增加而先增加,当P(N2)/P(Ar)为0.25时,随着P(N2)/P(Ar)的增加,薄膜硬度及耐磨性稍有降低.氮化硅薄膜具有较好的膜/基结合力,当增大氮气和氩气分压比,薄膜的脆性随之增加.     

V_2O_5-TiO_2离子存储电极薄膜的溶胶-凝胶法制备与性能研究

利用无机溶胶-凝胶技术制备了V2O5-(TiO2)x离子存储电极薄膜。采用X射线衍射(XRD)、原子力显微镜(AFM)、Raman光谱、循环伏安法(CV)和紫外-可见光透射光谱分别研究了复合薄膜的微观结构、化学计量、锂离子注入性能以及光学性能。结果表明复合薄膜具有V2O5的层状结构,其c轴方向的结构取向性有所降低;颗粒尺寸和表面粗糙度显著减小;同时TiO2的复合导致薄膜中V2O5的化学计量发生偏移,氧空位数量增多。当x=0.2时,薄膜具有相对较高的离子存储容量及循环稳定性,并且在离子注入/脱出状态均获得相当高的可见光透过性。     

PZT/ZnO薄膜制备及其结构特性研究

利用固相反应制备的ZnO-Li_(2.2%)陶瓷靶和RF射频磁控溅射技术在Si(100)基片上制备了高度c轴择优取向的ZnO薄膜,XRD和电性能分析表明掺杂Li离子改善了ZnO靶材的结构和性能,同时研究了不同RF溅射温度对ZnO薄膜结构与取向的影响;然后采用sol-gel前驱单体薄膜制备方法,以ZnO为过渡层淀积PZT薄膜,探讨高度c轴(002)择优取向ZnO薄膜对PZT薄膜结构与性能的影响,实验发现在PZT/ZnO异质结构中,致密、均匀和高度c轴择优取向的ZnO可作为晶核,促进PZT钙钛矿结构转化、晶粒(110)择优取向生长,相应降低PZT薄膜的退火温度.     

Fe3+离子敏感Ge-Sb-Se-Fe系薄膜的真空热蒸发制备研究

本文通过在低温下烧结靶材,利用电子束蒸发方法制备了Ge/Sb/Se/Fe比例可控的Fe3 离子敏感Ge-Sb-Se-Fe系薄膜.用XRD和PHS-9V型酸度计研究薄膜的结构和性能.研究表明薄膜的Fe3 离子敏感性能为(50.375±4.125) mV/十倍浓度,线性响应Fe3 浓度范围(10-2～10-6) mol/L.     

射频磁控溅射法低温制备ZnO：Zr透明导电薄膜及特性研究

利用射频磁控溅射法在室温水冷玻璃衬底上制备出了可见光透过率高、电阻率低的掺锆氧化锌(ZnO:Zr)透明导电薄膜.讨论了薄膜厚度对ZnO:Zr薄膜结构、形貌、光电性能的影响.实验结果表明,厚度对ZnO:Zr薄膜的形貌和电学性能有很大影响.SEM和XRD研究结果表明,ZnO:Zr薄膜为六角纤锌矿结构的多晶薄膜,具有垂直于衬底方向的C轴择优取向.当厚度为300nm时,薄膜的电阻率具有最小值1.77×10-3Ω·cm.所制备薄膜具有良好的附着性能,其可见光区平均透过率超过92%.     

退火处理对TiO2薄膜结构和透射的影响

在常温下,采用射频反应磁控溅射方法在不同溅射功率下于K9双面抛光玻璃基底上制备二氧化钛薄膜.将制备的样品进行450℃退火6h热处理.利用X射线衍射仪(XRD)对比分析了退火前后薄膜的微观结构,采用光栅光谱仪测试了退火前后薄膜样品的透射谱.实验结果表明,退火前薄膜样品是非晶态,退火后薄膜晶化为晶态,但不同溅射功率下制备的薄膜结晶取向有差异;退火热处理对薄膜的折射率有一定影响,表现为退火前后透射谱偏移.     

PECVD下基底温度对SiC薄膜形态、成分及生长速度的影响

在单晶Si和多晶Cu基底表面上使用等离子体增强化学气相沉积(PECVD)方法沉积了SiC薄膜. 通过高分辨透射电子显微镜(HRTEM)、X射线光电子能谱仪(XPS)及扫描电子显微镜(SEM)研究基底温度对SiC薄膜成分、结构及生长速度的影响规律。结果表明: 在60~500℃基底温度下制备的SiC薄膜均为非晶态薄膜, 薄膜的生长速度随基底温度的升高而线性降低, 并且在相同沉积条件下, 薄膜在Si基底上的生长速度要高于Cu基底。此外, 薄膜中的硅碳原子比随基底温度的升高而降低, 当基底温度控制在350℃左右时, 可以获得硅碳比为1:1较理想的SiC薄膜。     

超声辅助SILAR法生长纳米晶ZnO多孔薄膜及其光学性能研究

将超声辐照技术引入连续离子层吸附与反应(SILAR)法,提出超声辅助连续离子层吸附与反应(UA-SILAR)液相成膜技术.以锌氨络离子([Zn(NH₃)₄]²⁺)溶液为前驱体,在90℃下沉积得到ZnO薄膜,对其晶体结构,微观形貌、透过光谱和光致发光性能进行表征, 并考察了超声辐照和沉积循环次数对薄膜形貌、结构和光学特性的影响.结果表明,所得薄膜由彼此交联、尺寸均匀的ZnO晶粒组成,呈现典型的多孔特征,同时具有高结晶性和强c轴取向性.由于多孔结构对入射光的散射作用,薄膜在可见光区具有低透射率(约20%);在紫外光激发下,薄膜具有较强的近带边发射和很弱的蓝带发射,体现出薄膜较高的光学质量;薄膜生长过程中超声辐照的引入可对薄膜的结晶性能和微观结构产生显著的影响.     

聚苯胺薄膜的制备及导电性

采用真空蒸发沉积法,以盐酸掺杂态和本征态聚苯胺粉末为原料,分别在Si(100)和载玻片上沉积了聚苯胺膜。利用傅立叶红外光谱仪(FT-IR)和扫描电镜(SEM)对薄膜进行了表征,并研究了原料颗粒尺寸对成膜质量的影响。电导率测试结果表明,采用该方法沉积的薄膜电导率在10-6S/cm量级,达到了防静电材料电导率的要求。     

退火温度对a-C:H膜结构及摩擦学性能的影响

为研究环境温度对含氢无定形碳(a-C:H)膜结构和性能的影响,将a-C:H膜在大气环境中进行高温退火处理,并借助红外光谱、拉曼光谱、X射线光电子能谱、3D表面分析仪和球盘摩擦试验机等手段对退火前后a-C:H膜的结构、组成和性能进行了系统地考察.研究发现,在较低的退火温度下(300℃),a-C:H膜结构无明显变化,而其内应力降低,摩擦学性能显著提高;在400℃和500℃下退火,膜结构发生明显变化并伴随严重氧化,同时摩擦学性能降低甚至完全失效.结果表明,退火温度的选择对a-C:H膜的结构、组成及性能具有重要影响.     

磁控溅射Ni-Mn-Ga磁驱动记忆薄膜的组织结构与成分研究

利用射频磁控溅射技术成功地在Si衬底上沉积Ni Mn Ga 薄膜,并采用XRD、SEM、AFM 及EMPA系统研究Ni Mn Ga薄膜的晶体学结构、断面形貌、表面形貌、成分及其影响规律。结果表明,经823K退火1h Ni Mn Ga薄膜完全晶化,室温下呈L21型体心立方结构;断面形貌揭示Ni Mn Ga 薄膜呈柱状结构。Ni Mn Ga薄膜的表面粗糙度随溅射功率和溅射时间的增加而增大;Ni Mn Ga薄膜中Ga的含量受溅射功率影响较大, Ni 的含量受溅射时间影响较大。     

溅射法制备Mn-Zn铁氧体薄膜的磁性与微结构

以交替真空溅射的方法使用成分分别为MnFe2O4与ZnFe2O4的双靶制备了成分变化的系列Mn1-xZnxFe2O4铁氧体薄膜,衬底为Si(100)。薄膜的成分通过控制不同靶的溅射时间来进行调整。沉积态的薄膜呈非晶结构,在真空炉中以适当的温度对薄膜进行退火之后能够得到多晶Mn-Zn铁氧体薄膜。组成成分为Mn0.5Zn0.5Fe2O4的薄膜呈现了相对最高的饱和磁化强度。同时还研究了制备条件对薄膜结构与磁性的影响,如溅射氧分压,退火真空度,退火温度及薄膜厚度等等。制备的薄膜相对于块状材料具有较高的矫顽力,进而讨论了应力对薄膜矫顽力的影响。     

衬底温度对ZnO薄膜生长过程及微观结构的影响研究

以醋酸锌水溶液为前驱体,采用改进的超声喷雾热解法在Si(100)衬底上沉积ZnO薄膜,以X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)等手段分析所得ZnO薄膜的晶体结构和微观形貌,着重考察了衬底温度对ZnO薄膜生长过程及微观结构的影响.结果表明,在衬底温度为500℃下所得ZnO薄膜表面均匀光滑,属六方纤锌矿结构,且沿c轴择优生长,晶粒尺寸的为40～50nm;衬底温度对ZnO薄膜生长过程影响显著,随衬底温度的升高,薄膜生长速率存在一极限值,且ZnO薄膜的c轴取向趋势增强,晶粒尺寸得到细化.     

离子束技术沉积羟基磷灰石薄膜的结构及溶解性能

分别采用离子束溅射和离子束增强沉积技术,以烧结羟基磷灰石（HA）陶瓷为靶材,在纯钛金属基片表面沉积HA薄膜．X光电子能谱分析表明：薄膜中Ca、P、O元素的化学态与所用HA陶瓷靶材相接近;相比HA靶材,薄膜表面存在CO₃^2-．X射线衍射分析表明：沉积薄膜均为非晶态结构,经650℃退火处理转变为结晶磷灰石．在模拟体液中的溶解实验揭示：薄膜仅与溶液中Ca、P和O存在离子交换;薄膜易降解,浸泡10天,样品经历了降解、再沉积过程;相比离子束溅射沉积膜,离子束增强沉积膜具有加速沉积Ca、P的能力．     

Effect of heating on the residual stresses in TiN films investigated using synchrotron radiation

The structure and residual stresses of TiN films deposited by arc ion plating (AIP) on a steel substrate were investigated using a synchrotron radiation system that emits ultra-intense X-rays. In a previous study, the crystal structures of TiN films deposited by AIP were found to be strongly influenced by the bias voltage. When high bias voltages were used, TiN films that were approximately 200 nm thickness had a preferred orientation of {110}, whereas TiN films that were approximately 600 nm thickness has a multilayer film orientation of {111}/{110}. In this present study, the two-tilt method was used to evaluate the residual stresses in TiN films by measuring lattice strains in two directions determined by the crystal orientation. Residual stresses in 600-nm-thick as-deposited TiN films were found to be −10.0 GPa and −8.0 GPa for {111}- and {110}-textured layers, respectively, while they were −8.0 GPa for {110}-textured layers in 200-nm-thick as-deposited TiN films. Residual stresses of both films relaxed to thermal stress levels upon annealing.