多孔磷酸铁锂薄膜的制备与表征

采用溶胶-凝胶技术与PS微球模板相结合,在铝基板上成功制备了亚微米连续蜂窝网状LiFePO4薄膜。采用XRD、SEM等测试手段对薄膜的组成及显微形貌进行了表征,研究了成膜工艺、涂膜方法及模板球直径等因素对薄膜形貌的影响规律,并对薄膜形成机理进行了初步探讨。结果表明,成膜过程中模板表面溶胶层与模板之间的作用力是影响薄膜结构的关键因素;对于600nm PS球模板和200nm PS球模板获得完好LiFePO4薄膜的最佳方法分别为浸渍提拉法和旋涂法。     

NiOxHy纳米电致变色薄膜的制备和表征

采用溶胶-凝胶的方法制备了NiOxHy纳米电致变色薄膜;对比了不同稳定剂(柠檬酸、正丙醇、正丁醇、异丁醇、正戊醇和正己醇)对致色效果的影响;讨论了溶胶制备过程中投料比和温度的影响.最后,对制备的NiOxHy薄膜的性能进行了表征.     

纳米晶ZnFe2O4薄膜的制备及其丙酮气体敏感性能研究

以尖晶石结构ZnFe2O4材料为研究对象,以可溶性无机盐为原料,利用溶胶-凝胶技术在Al2O3基片上制备了ZnFe2O4薄膜,研究其对低浓度丙酮气体的敏感特性.通过DTA,TG,XRD及SEM分析手段对制膜过程及薄膜形态进行了表征.研究发现,采用柠檬酸作为络合剂的无机盐原料溶液-溶胶-凝胶(ISG)工艺,在700℃烧结温度下,可以得到覆盖良好、结构均匀、晶粒尺寸约在100nm的尖晶石结构ZnFe2O4薄膜.通过该薄膜对丙酮气敏特性测试表明,ZnFe2O4材料对丙酮具有较好的敏感性,在550℃的操作温度下,材料对丙酮气体敏灵敏度为8,响应与恢复时间小于5s.     

溶胶机械活化及其溶剂对LiFePO4/C结构和电化学性能的影响

本文在溶胶凝胶法制备碳包覆LiFePO4/C锂离子电池正极材料的基础上,对溶胶进行机械球磨活化以进一步优化LiFePO4/C复合材料的结构和形貌,并通过原位引入Fe2P等方法,提高其高倍率性能。采用XRD、SEM、元素分析等材料结构测试分析方法和恒电流充放电及电化学阻抗谱电化学测试技术,对溶胶机械活化及不同溶胶溶剂对LiFePO4/C材料结构和电化学性能的影响进行了研究。研究结果表明,机械活化能有效减小LiFePO4/C颗粒的尺寸及改善其分散性,并能改变Fe2P相的含量。溶胶机械活化处理后的LiFePO4/C在不同倍率下的放电容量明显增加。相对于蒸馏水,乙醇作为溶胶溶剂获得的LiFePO4/C材料具有更好的倍率性能,其在1C和10C的容量分别达到136mAh/g和90mAh/g。     

硫酸循环辅助制备LiFePO4的前驱体FePO4

以铁粉为铁源,采用硫酸循环辅助法制备锂离子电池正极材料LiFePO4的前驱体FePO4。实验结果表明,采用过量硫酸可以促使铁粉与磷酸的完全反应,并且可以在反应体系中循环使用,整个反应体系没有任何废液产生。XRD和SEM分析表明,首次合成的FePO4与循环30次后得到的FePO4其结构、形貌和大小相同。采用不同循环次数合成的FePO4与计量比的LiOH和适量蔗糖混合,在5%H2~95%N2气氛中在350℃烧结5h,700℃烧结15h,得到的目标产物LiFePO4/C一致性好,电性能优异,0.2、0.5、1和5C放电容量分别为155.1、144.0、134.4和101.7mAh/g,并且具有优异的倍率和循环性能。     

纳米多孔二氧化硅薄膜的制备与表征

以正硅酸乙酯为原料,采用酸/碱两步溶胶 凝胶法、结合匀胶和超临界干燥等工艺在硅片上成功制备了纳米多孔二氧化硅薄膜。适合匀胶的二氧化硅溶胶的粘度范围为 9~15mPa·s;多孔二氧化硅薄膜表面均匀平整,其厚度为400~1000nm;折射率为1.09~1.24;介电常数为1.5~2.5。该多孔二氧化硅薄膜具有三维网络结构,二氧化硅微粒直径为10~20nm。     

La1-xSrxMnO3薄膜的制备、结构及电磁特性

以无机盐为原料,采用溶胶-凝胶工艺在Si衬底上制备La1-xSrxMnO3(LSMO)薄膜,XRD和TEM分析表明LSMO薄膜呈现纳米晶菱形钙钛矿结构,SEM分析表明LSMO薄膜表面平整、光滑致密。磁学测试结果表明:在0T、0.4T和0.8T时薄膜的Tp分别为220K、224K和229K,随着磁场的增大Tp移向高温的同时峰值电阻降低,这与铁磁相变及磁场对DE作用的影响有关。MR极值在250K左右达18.4%。     

Pb1-xLaxTiO3薄膜的制备及特性研究

用溶胶-凝胶法在Pt/Ti/SiO2/Si(100)基底上制备Pb1-xLaxTiO3(PLT,x≤0.2)薄膜,研究薄膜的结构及其介电、铁电性能.在600℃下退火1h的PLT薄膜表现出单一的钙钛矿结构,(100)择优取向明显.在室温下PLT薄膜有典型的电滞回线.在x≤0.2(摩尔比)的范围内,PLT薄膜的矫顽场、剩余极化强度都随着La的增加而降低,相对介电常数则随着La的增加而增加.     

碳包覆LiFePO4的结构与性能研究

为了研究碳包覆对LiFePO4结构的影响,以柠檬酸为碳源,采用机械活化-高温固相法,合成了不同碳包覆量的LiFePO4/C复合正极材料.通过XRD、SEM、BET、HRTEM、选区电子衍射(SAED)、交流阻抗谱(ACI)和恒电流充放电等现代分析方法,全面研究了碳包覆量不同时,LiFePO4/C复合正极材料的结构、形貌和电化学性能,并对C包覆对结构影响的成因进行了分析.结果表明,柠檬酸高温分解后生成无定形碳非晶物质,在LiFePO4颗粒表面包覆形成一种网络结构,抑制了颗粒的生长;C包覆影响了晶体的生长方向和微观结构,LiFePO4/C的优势生长为[121]方向;交流阻抗分析表明包覆后锂离子扩散系数比未改性的LiFePO4提高了两个数量级,且各项阻抗值均降低,从而提高了材料的离子及电子电导性、放电性能和循环性能.     

锂源对LiFePO4组织结构及电化学性能的影响

利用不同的锂化合物Li2CO3、LiOH.H2O、LiNO3、LiF作为锂源,采用二步固相法合成了LiFePO4/C,研究了不同锂源对LiFePO4组织结构和电化学性能的影响。结果表明,在相同的合成工艺条件下,采用4种不同锂源合成的LiFePO4的电化学性能表现出明显差异。采用LiOH.H2O合成的LiFe-PO4的电化学性能最佳,0.1C下的放电比容量为161mAh/g,1C下的放电比容量达117mAh/g,且0.5C下循环容量无衰减。采用不同锂源合成的LiFePO4电化学性能差异的原因与LiFePO4的颗粒大小、粒径分布、团聚程度及是否存在杂相有直接关系。     

纳米晶PLT薄膜的合成与表征

纳木材料的制备技术结合Ｓｏｌ－Ｇｅｌ工艺在（１００）单晶硅上制备了粒径在２０～８０ｎｍ的多晶ＰＬＴ（Ｐｂ＿（１－ｘ）Ｌａ＿ｘＴｉＯ＿３）纳采晶膜，并用ＩＲ、ＴＧＡ、ＸＲＤ、ＳＥＭ等对膜的制备过程及结果进行了研究。结果表明，所制各的ＰＬＴ纳米晶膜属多晶钙钦矿结构，薄膜表面平整致密，厚度均匀，约为１μ，颗粒为球形或椭球形，粒度呈对称分布。     

复合钒钛酸干凝胶薄膜的制备及表征

以V2O5粉末和钛酸丁酯为原料,采用溶胶一凝胶法制备了复合钒钛酸干凝胶(H2V12-xTixO31-y·nH2O(0≤x≤8))薄膜,并时其进行了红外光谱、X射线光电子能谱、热重和X射线衍射分析.结果表明,随着Ti含量的增加,HzV12-xTixO31-y·nH2O中与V有关的振动吸收峰向低频方向移动,且强度减弱;干凝胶薄膜中V以+4价和+5价状态存在,Ti以+4价状态存在;复合钒钛酸干凝胶薄膜为层状结构,Ti取代部分V后改变了层间距,并且其变化是非单调的.     

Synthesis and Characterization of Mesoporous Titania Particles and Thin Films

Well-organized mesoporous titania particles and thin films were successfully synthesized by using tetrabutyl titanate as the inorganic precursor and triblock copolymer （Pluronic P123） as the template via evaporationinduced self-assembly process. The resulting materials were characterized by high resolution transmission electron microscopy （HRTEM）, X-ray diffraction （XRD）. Fourier-transform infrared spectroscopy （FT-IR）,Brunauer-Emmett-Teller （BET） and atomic force microscopy （AFM）. Macro shape of mesoporous titania would greatly influence the mesostructure of materials, and the probable reasons were also discussed.     

Synthesis and Characterization of High-Entropy CrMoNbTaVW Thin Films Using High-Throughput Methods

High-entropy alloys (HEAs) or complex concentrated alloys (CCAs) offer a huge research area for new material compositions and potential applications. Since the combination of several elements sometimes leads to unexpected and unpredictable material properties. In addition to the element combinations, the optimization of the element proportions in CCAs and HEAs is also a decisive factor in tailoring desired material properties. However, it is almost impossible to achieve the composition and characterization of CCAs and HEAs with a sufficient number of compositions by conventional experiments. Therefore, an optimized high-throughput magnetron sputtering synthesis to fabricate a new HEA gradient layer of six elements is presented. With this approach, the compositional space of the HEA system CrMoNbTaVW can be studied in different subsections to determine the influence of the individual elements and their combinations on the structure, morphology, and physical properties (hardness and resistivity). It is found that the Cr-, Ta-, and W-rich phases, which have a grain size of 10–11 nm, exhibit the hardest mechanical properties, whereas V-, Ta-, and Cr-rich compounds exhibit the highest electrical resistivity. The combination of high-throughput synthesis, automated analysis tools, and automated data interpretation enables rapid and time-efficient characterization of the novel CrMoNbTaVW gradient film.     

Al、N共掺Zn1-xMgxO薄膜的制备与性能研究

采用直流反应磁控溅射方法,由氨气和氧气的混合气体在玻璃和单晶硅衬底上制备Al、N共掺Zn1-xMgxO薄膜.采用XRD、FE-SEM、Hall实验、UV-VIS透射谱以及EDS等方法对共掺Zn1-xMgxO薄膜的结晶性能、电学和光学性能进行研究.结果表明薄膜有明显的C轴择优取向,玻璃衬底上制备的p-Zn0.9Mg0.1O薄膜的电阻率为8.28 Ω穋m,空穴浓度和迁移率分别为1.09×1019 cm-3和0.069 cm2/V穝.并且掺Mg的ZnO薄膜透射光谱表现出明显的蓝移.p-Zn0.9Mg0.1O/n-Si异质结的I-V特性曲线表现出明显的整流特性,可以确定制备的Al、N共掺Zn0.9Mg0.1O薄膜的导电类型是p型的.     

Growth and Characterization of TlBaCaCuO Thin Films

We discuss two methods tor the ex-situ furnace growth of pure TIBaCaCuO superconducting thin films on LaAlO₃(100) substrates. The traditional approach of crucible processing is used to grow high-quality films of several of the TIBaCaCuO phases. Two-zone processing promises greater thermodynamic control, yet film properties from optimized films are not as good as those grown from crucibles. The transport kinetics of Tl-oxide vapor from a source to the film surface appears to be a dominant factor. The best results are from single-phase Tl-1212 and Tl-2212 thin films. T_c's are high and sharp, J_c's > 1 × 10⁷ A/cm² at 5 K, and surface morphologies are relatively smooth.     

Synthesis and Characterization of Magnetite/Carbon Nanocomposite Thin Films for Electrochemical Applications

Stable colloidal suspension of magnetite/starch nanocomposite was prepared by a facile and aqueous-based chemical precipitation method.Magnetite/carbon nanocomposite thin films were subsequently formed upon carbonization of the starch component by heat treatment under controlled conditions.The initial content of native sago starch as the carbon source was found to affect the microstructure and electrochemical properties of the resulted magnetite/carbon nanocomposite thin films.A specific capacitance of 124 F/g was achieved for the magnetite/carbon nanocomposite thin films as compared to that of 82 F/g for pure magnetite thin films in Na 2 SO 4 aqueous electrolyte.     

Nb-Zn-Sn-O非晶薄膜的生长与性能

采用射频磁控溅射技术,成功制备出能用作薄膜晶体管(TFT)沟道层的非晶态Nb-ZnSn-O(NZTO)薄膜。研究了溅射压强、退火处理对NZTO薄膜的材料结构、电学和光学性能的影响,并在溅射功率为120W、溅射压强为0.6Pa且在400℃温度下退火2h后,制备出了电子迁移率达5.5cm2v-1s-1、载流子浓度在1017以下且可见光透射率为80%以上的薄膜。     

ZnO薄膜的同质外延生长及其结构表征

利用等离子体辅助分子束外延的方法在ZnO单晶衬底上制备了ZnO薄膜。利用X射线衍射(XRD)、同步辐射掠入射XRD和φ扫描等实验技术研究了ZnO薄膜的结构。XRD和φ扫描的结果显示同质外延的ZnO薄膜已经达到单晶水平。掠入射XRD结果表明ZnO薄膜内部不同深度处a方向的晶格弛豫是不一致的,从接近衬底界面处到薄膜的中间部分再到薄膜的表面处,a方向的晶格常数分别为0.3249,0.3258和0.3242 nm。计算得到ZnO薄膜的泊松比为0.156,同质外延的ZnO薄膜与衬底在a轴方向的晶格失配度为-0.123%。     

制备工艺条件对HfO_2薄膜结构和性能的影响

用电子束蒸发、离子束辅助、反应磁控溅射三种方法在石英衬底上制备了氧化铪薄膜.利用掠角X射线衍射和扫描电镜分析了不同制备工艺条件下氧化铪薄膜的晶体结构和显微结构,用紫外.可见分光光度计、椭偏仪、和纳米硬度计分别测试了不同制备工艺条件下氧化铪薄膜的可见透射光谱、光学常数和硬度.结果表明薄膜的晶体结构、显微结构、光学性能和硬度等都与制备工艺有着密切的关系,电子束蒸发制备的薄膜为非晶相,而离子束辅助和反应磁控溅射制备的薄膜为多晶相,三种方法制备的氧化铪薄膜都为柱状结构,电子束蒸发和离子束辅助制备的薄膜色散严重,但反应磁控溅射制备的薄膜吸收较大,反应磁控溅射制备薄膜的硬度远大于电子束蒸发和离子束辅助制备薄膜的硬度.并分别用薄膜成核长大热力学原理和薄膜结构区域模型解释了不同工艺条件下氧化铪薄膜晶体结构和显微结构不同的原因.