(Pb0.90La0.10)Ti0.975O3/LaNiO3薄膜的射频磁控溅射制备和性能研究

采用射频磁控溅射技术,以LaNiO3(LNO)作为过渡层,在SiO2/Si(100)、Pt(111)/Ti/SiO2/Si(100)衬底上分别获得了(100)、(110)取向的(Pb0.90La0.10)Ti0.975O3(PLT)铁电薄膜.研究了LNO/Pt(111)/Ti/SiO2/Si(100)和LNO/SiO2/Si(100)基底对PLT薄膜微结构和铁电性能的影响.实验结果表明,与在LNO/Pt(111)/Ti/SiO2/Si(100)基底上沉积的(110)取向的PLT薄膜相比较,在LNO/SiO2/Si(100)基底上沉积的高度(100)取向的PLT薄膜具有更好的微结构和更高的剩余极化强度,其2Pr为40.4μC/cm2.     

O.92PZN-0.08PT晶体的缺陷与畴结构研究

应用环境扫描电子显微术(ESEM)、原子力扫描显微术(AFM)、同步辐射白光形貌术(SRWBT)等形貌成像技术研究了0.92PZN-0.08PT晶体的表面缺陷形态与铁电畴结构.通过对畴结构动态演化的同步辐射形貌观察,可揭示出该晶体的结构相变过程.     

国外文摘

卤化银微晶,尤其是微晶表面在照相过程中作为光敏器件起着极其重要的作用。这些微晶通常具有良好表面形貌,如立方体的(100)面,八面体及扁平颗粒中的(111)面。这些结晶面可以用模型系统来研究。用荧光表面延伸X射线吸收精细结构测量的全部表面外部反射几何学,得到了AgBr(111)和(100)面的Br和AgK-棱。在AgBr的(111)面可观察到最近的Ag-Br和次最近邻的Ag-Ag与Br-Br距离的收缩,这种收缩虽小,但很明显。在AgBr的(100)面观察不到这种收缩。在表面原子作用径距离内,     

炭纤维织物复合材料微结构超声成像方法

超声波在炭纤维织物复合材料中树脂囊界面声压反射系数可达 21 %,在层间界面的反射则与树脂层的厚度和声波频率有关,在缺陷界面则会产生绝对反射。研究了入射声波在织物复合材料内部树脂囊、编织纤维束和层间界面产生的声波反射信息,揭示织物复合材料内部铺层和层间界面微结构的三维分布特征。结果表明,采用高分辨率超声成像方法,可以较好地再现织物复合材料中的树脂囊和纤维束形状、取向、铺层方向及层间界面等三维分布特征,为织物复合材料提供一种有效的微结构表征和缺陷检测方法。      

脉冲激光沉积法制备Pt薄膜的研究

采用脉冲激光沉积技术在(0001)取向的蓝宝石基片上外延生长了Pt单晶薄膜,研究了沉积温度和激光能量对Pt薄膜的晶体结构,表面形貌及电学性能的影响规律.X射线衍射(XRD)分析结果表明,在沉积温度650℃、激光脉冲频率1Hz和激光能量280mJ的条件下,制备得到的Pt(111)单晶薄膜,其(111)面ω摇摆曲线半高宽(FWHM)仅为0.068°.原子力显微镜(AFM)分析表明外延的Pt薄膜表面具有原子级平整度,其表面均方根粗糙度(RMS)约为1.776nm.四探针电阻测试结果显示薄膜方阻为1/962Ω/□,满足铁电薄膜的制备工艺对Pt底电极的要求.     

氧原子在Pt/Ni(111)合金表面扩散和次表面渗透的密度泛函理论研究

氧原子在Pt(111)/Ni(111)合金表面及其次表面的吸附、扩散和渗透是理解燃料电池阴极材料表面氧化的基础。研究人员采用基于密度泛函理论的第一性原理方法,研究了氧原子的吸附、扩散和渗透过程。结果表明:氧原子在纯金属表面更容易发生扩散,在Pt(111)-skin-Pt3Ni表面吸附后更容易跨越势垒向材料内部渗透。     

低能Ar+离子束辅助沉积择优取向Pt(111)膜

采用低能Ar+离子束辅助沉积方法,在Mo/Si(100)基底上沉积Pt膜,离子/原子到达比分别为0.1、0.2、0.3.若Ar+离子的入射角为0°,XRD谱分析表明,沉积的Pt膜均呈(111)和(200)混合晶向;当Ar+离子的入射角为45°,沉积的Pt膜均呈很强的(111)择优取向.因此若合理控制Ar+离子束的入射角,可在Mo/Si(100)衬底上制备出具有显著择优取向的Pt(111)薄膜.本文采用Monte Carlo方法模拟低能Ar+离子注入 Pt单晶所引起的原子级联碰撞过程,得出Ar+离子入射单晶铂(200)晶面时,Ar+离子的溅射率与入射角的关系,对Pt膜择优取向的机理作了初步的探讨和分析.     

Si衬底表面圆柱孔形抗反射周期微结构的设计及制造

在本征硅片表面设计并制作了一种圆柱孔形抗反射微结构。基于严格耦合波分析方法,通过数值计算及模拟仿真确定了微结构最优参数组合,设计反射率小于3%。应用二元曝光、湿法腐蚀和反应离子刻蚀技术制作了单面和双面抗反射周期阵列微结构。根据测试结果判断反应气体流量、射频功率及工作气压等工艺参数对微结构形貌及侧壁陡直度具有很大影响,经过实验分析确定了最佳工艺参数组合。采用热场发射扫描电子显微镜和白光干涉仪对该结构进行形貌表征,利用显微成像红外光谱仪对其反射率进行测量。最终结果表明,相比于单面微结构和无结构本征硅片,双面微结构抗反射效果最好,得到反射率为8%左右,基本达到抗反射设计要求。     

利用Linnik显微干涉技术测量微结构动态特性

为了实现微结构的离面运动、幅频特性和谐振频率等动态参数的测量,设计开发了微结构动态测试系统,采用Linnik显微干涉结构,具有放大倍率高和工作距离长的特点.首先,系统利用频闪成像技术、五步相移方法和分割线去包裹算法测量微结构离面运动,然后,再通过扫频技术得到微结构的幅频特性和谐振频率.利用该测试系统对硅微悬臂梁的离面振动和幅频特性进行了测试,实验结果表明:硅微悬臂梁的谐振频率为13.03kHz,离面振动测量重复性误差小于10nm.系统具有较好的测量可重复性和较高的测量精度,能满足微结构动态特性测量对测试系统的性能要求.     

扫描电声显微镜Ⅱ

扫描电声显微术(SEAM)是把现代电子光学技术、电声技术、压电传感技术、弱信号检测和图像处理技术以及计算机技术融为一体的一种新型的无损分析和显微成像技术。它既具有声学显微术非破坏性内部成像的本领,又具有电子显微术高分辨率和快速成像的特点。它的独特的成像机理是基于材料的微观电学和热弹性能的变化,用它能获取目前其它手段无法得到的信息。它可以原位(in situ)观察试样的二次电子像(SEM)、电声像(SEAM)、热释电像和EBIC(V)像,是一种把材料的微区物理性     

CoSiB/Pt多层膜垂直磁各向异性及热稳定性

采用磁控溅射方法在单面附有300 nm SiO2的单晶硅基片上制备了以Pt为底层的CoSiB/Pt多层膜样品.CoSiB/Pt层周期数确定为2,对样品底层厚度及周期层厚度进行调制,根据反常霍尔效应系统地研究了CoSiB/Pt多层膜垂直磁各向异性(perpendicular magnetic anisotropy,PMA)及薄膜的热稳定性.通过对这些参数的调节获得了具有良好垂直磁各向异性的最佳多层膜样品结构Pt(1)/[CoSiB(0.5)/Pt(1)]2,底层Pt和周期层中CoSiB,Pt的最佳厚度分别为1,0.5 nm和1 nm.对最佳样品进行XRD图谱分析,磁滞回线测量以及一系列退火处理.结果表明,样品具有明显的(111)CoPt衍射峰,形成了较好的(111)织构,界面耦合增强,结晶度较好,计算出样品的有效磁各向异性常数Keff达到5.11×104 J·m-3,样品具有良好的PMA;当退火温度为200℃时,样品的CoPt(111)峰强度显著增强,界面形成了较强的(111)织构,Keff达到最大值1.0×105J·m-3,当退火温度不超过400℃时,样品仍能保持良好的PMA.多层膜样品结构Pt(1)/[CoSiB(0.5)/Pt(1)]2具有良好的PMA和热稳定性,且合适的退火温度有利于提高样品的PMA.     

电极对PZT铁电薄膜的微观结构和电性能的影响

采用溶胶—凝胶(sol—gel)工艺分别在Pt／Ti／SiO2／Si和LNO／Si电极上制备Pb(Zr0．53，Ti0．47)O3(PZT)铁电薄膜。研究了不同电极材料对PZT铁电薄膜的微结构及电性能的影响。(100)择优取向的PZT／LNO薄膜的介电性能和铁电性能较(111)／(100)取向的PZT／Pt薄膜略有下降，但在抗疲劳特性和漏电流特性方面都有了很大提高。PZT／LNO薄膜10m次极化反转后剩余极化几乎保持未变，直至10^12次反转后，剩余极化仅下降了17％。     

二氧化钛过渡层对脉冲激光沉积钛酸锶钡薄膜微结构和介电性质的影响

选取极薄Ti02作为过渡层,采用脉冲激光沉积法分别在Si(100)和Pt(111)/Ti/SiO2/Si(100)基底上制备了Bao.6Sro.4TiO3(BST)薄膜,研究过渡层对BST薄膜微结构及电学性质的影响.发现厚度20纳米以内的锐钛矿相结晶TiO2过渡层可使BST薄膜由无规则取向转变为(111)择优取向,而非晶和较厚TiO2过渡层对BST薄膜的取向无影响.结晶的TiO2过渡层也使薄膜的表面颗粒变细.还研究了不同厚度TiO2对BST薄膜电学性质的影响,结果表明BST薄膜在Pt(111)底电极上加入极薄的结晶TiO2过渡层后电学性质有明显改善,薄膜的介电常数和可调谐度提高,而介电损耗降低.加入膜厚约5nm的TiO2过渡层后,测试频率为10 kHz时薄膜相应介电常数、介电损耗及可调谐度分别为513、0.053和36.7%.     

磁控溅射法制备的纳米金薄膜的工艺条件和结构分析

通过直流溅射沉积法在玻璃衬底上制备了不同生长条件下的纳米金薄膜,利用X射线衍射(XRD)和原子力显微镜(AFM)对其进行表面形貌分析.XRD 图显示Au膜具有(111)面择优取向;AFM图显示,在不同的生长阶段Au膜具有不同的表面微结构.总结了不同的工艺条件对薄膜晶粒生长的影响,这项研究对实现金属薄膜的可控性生长有重要意义.     

超薄Au膜的微结构及电学特性

用直流磁控溅射在室温Si基片和载玻片上制备了厚度为7.6～81.3nm超薄Au膜,用X射线衍射及数字电桥对薄膜的微结构和电学性质进行了测试分析.微结构分析表明:制备的超薄Au膜仍为面心立方多晶结构;在膜厚d＜46.3nm时,(111)晶粒平均晶粒尺寸随膜厚增加逐渐增大,当d＞46.3nm后,晶粒尺寸几乎保持不变,甚至有所减小;(220)晶粒的平均晶粒尺寸则总是随膜厚的增加而增大.薄膜晶格常数均比PDF标准值(0.4078nm)稍小,随膜厚增加,薄膜晶格常数由0.4045nm增大到0.4077nm.电阻率分析结果表明,随着膜厚的增加,薄膜的电阻率经历了岛状膜的极大-网状膜的急剧减小-连续膜的缓慢减小.膜厚d＞46.3nm后,由于薄膜中长出新的(111)小晶粒,电阻率略有增加.     

电子显微术在材料研究中的应用

列举了应用电子显微术——选区电子衍射和成像、高分辨电子成像和电子能量损失谱研究两种材料的例子。电子衍射和相关理论的计算结果表明，0．2％碳钢经923K，5．5h碳氮共渗油淬后的化合物层是ε—Fe2—3(N，C)，而不是ε—Fe2(N，C)和ε—Fe3(N，C)；经523K，2h时效后化合物层中的“灰区”析出几纳米尺度的γ′—Fe4N是化合物层硬化的原因。高分辨电子成像和电子能量损失谱揭示了高温磁控溅射41％FeCo(体积分数，下同)—Al2O3颗粒膜两步相分离的演变过程及其对巨磁电阻的影响。     

利用激光超声技术研究表面微结构材料中瑞利波的传播特性

利用激光超声无损检测的实验方法,观察记录了瑞利波在具有不同表面微结构厚铝板中的传播过程,研究了表面微结构的声传输特性。对具有不同结构参数的微结构样品进行了分组对比实验,结果表明在一定深度范围内,表面微结构具有明显的分频效应。瑞利波中相对高频的部分被反射,反射信号通带带宽主要受制于微结构的深度,其能量主要受微结构宽度影响。相对低频部分沿表面继续传播,因此表面微结构同时具有一定的低通滤波效应。     

基于FDTD的光栅结构模型设计

目的研究自然界中结构色呈色的不同机理和光栅微结构的反射或透射光呈色的特点。方法运用时域有限差分法(FDTD)理论,以FDTD Solutions和Matlab为平台,建立2种周期性光栅结构仿真模型(对称仿生结构模型和非对称仿生结构模型),并利用颜色理论研究其结构色呈色原理。结果获得了2种光栅反射光谱特性曲线颜色及其差异。结论周期性光栅微结构可以创建光谱颜色,结构模型参数发生变化的峰值位置出现了明显偏离现象,颜色光从非对称仿生结构模型的蓝色光(光谱波峰值为455nm),变为对称仿生结构模型的绿色光(光谱波峰值为550 nm),为制造颜色特性可控的人造结构色和光栅结构色呈色规律提供更多理论依据。     

Pr_(6)O_(11)对合成金刚石单晶各向异性的刻蚀EI北大核心CSCD

为了探究稀土氧化物对合成金刚石单晶的各向异性刻蚀,在氮气保护下,在750~950℃内用Pr_(6)O_(11)对合成金刚石单晶进行刻蚀。采用扫描电子显微分析、热重分析、X射线衍射和拉曼光谱等技术对刻蚀后金刚石单晶不同晶面的表面形貌、物相组成和刻蚀机理进行表征与分析。采用最大刻蚀深度、单颗粒抗压强度和冲击韧性来表征刻蚀前后金刚石性能的变化。结果表明:Pr_(6)O_(11)对金刚石{100}面和{111}面的刻蚀程度和形貌均不同;当温度为750℃时,Pr_(6)O_(11)对金刚石单晶已有一定程度的刻蚀,随刻蚀温度的增加,刻蚀加剧,且金刚石{111}面的刻蚀程度比{100}面严重;{111}面刻蚀坑形貌从三角形变为层状结构三角形,{100}面由轻微的四边形变为类蜂窝状刻蚀坑;{111}面最大刻蚀深度从1.12μm增加到12.54μm,而{100}面只从0.30μm增加到2.11μm;金刚石单颗粒的抗压强度由未刻蚀金刚石的576.25 N降低到最小530.06 N,冲击韧性由92.94 J/cm^(2)减小到88.53 J/cm^(2);Pr_(6)O_(11)对金刚石单晶的刻蚀机理在885℃前为催化石墨化,885℃后为催化石墨化和氧化。     

Cu对6000系和7000系铝合金时效过程中微结构演变的影响

介绍了几种研究铝合金时效过程中微结构演变的先进实验及模拟手段,包括用于显示原子列Z衬度的高角环形暗场-扫描透射电子显微术(HAADF-STEM)、分析微区中不同元素三维空间分布的三维原子探针技术(3DAP)、复杂选区电子衍射(SAED)模拟及第一性原理计算。综述了近年来作者及国内外学者使用这些手段研究Cu元素添加对6000系和7000系铝合金时效过程中微结构影响的进展,包括Cu添加对合金析出序列、时效析出速率、合金的析出硬化效果、析出物(如GP区、β″亚稳相、η平衡相等)的化学计量比及原子占位等的影响。最后展望了采用热力学、动力学计算及相场模拟等方法在铝合金设计中的应用,指明了通过对铝合金微结构进行定量模拟并结合关键实验验证来实现铝合金高效设计的发展方向。