Cu/Al复合材料热电性能的研究

运用新型感应加热工艺,通过固-液-固相复合法制备铜/铝复合材料。分析了不同成分结合层的电阻率及结合层厚度与铜铝复合材料热电性能间的关系。实验中用氙灯导热仪DXF200对Cu/Al复合材料结合层的导热系数进行测定,用SB100A/20A型四探针导体/半导体电阻率测试仪对Cu/Al复合材料结合层电阻率进行测定。结果表明,铜铝复合材料结合层的导热系数为205.6 W/(m·K),铜铝复合材料中间化合物Cu9Al4的电阻率为14.35×10-8Ω·m,CuAl的电阻率为11.56×10-8Ω·m,CuAl2的电阻率为8.17×10-8Ω·m,且随着结合层厚度的增加,复合材料的等效导热系数逐渐减小,当铜铝复合材料结合层厚度保持在1~100μm的范围时有具有较好的导电、导热性能。     

低温下固体材料导热系数的测定

我们研制了一套能在4～300K温区和1×10~(-4)～1×10~( 2)W·cm~(-1)·K~(-1)导热系数范围内,测出各种固体材料导热系数的装置。该装置具有结构简单、操作方便等优点。本文介绍了装置的原理、结构以及几种工程材料导热系数的测试结果。     

新型复合相变储能材料Na/Paraffin的制备与性能分析

为提升广泛应用于相变储能领域的石蜡的导热系数,在手套箱内将导热系数高、熔点低、密度小的金属Na与石蜡复合为Na/paraffin新型相变储能材料,并对其导热系数、相变潜热及储/放热特性进行研究。结果表明:5%Na/95%paraffin复合相变储能材料导热系数较纯石蜡提高了17.6倍,储/放热速率均较纯石蜡提升了1倍;经过200次循环实验后,3%Na/97%paraffin复合相变储能材料相变温度由60.58℃下降到59.65℃,相变潜热由166.7520J·g~(-1)下降到160.5632J·g~(-1),热导率由2.33W·m~(-1)·K~(-1)减少到1.98W·m~(-1)·K~(-1)。     

直流磁控溅射铝纳米颗粒膜的微结构及电学特性

采用直流磁控溅射法,以高纯铝(99.99%)为靶材,高纯氩气(99.999%)为起辉气体,在经机械抛光的单晶Si衬底上制备铝纳米颗粒薄膜。利用X射线衍射仪(XRD)、光学薄膜测厚仪、扫描电子显微镜(SEM)和四探针测试仪分别测试了铝纳米颗粒薄膜的晶相结构、薄膜厚度、表面形貌及电阻率。XRD衍射图谱表明此薄膜为面心立方的多晶结构,择优取向为Al(111)晶面。随溅射功率由30 W增至300 W,铝纳米颗粒薄膜的沉积速率由3.03 nm/min增加至20.03 nm/min;而随溅射压强由1 Pa增加至3 Pa,沉积速率由2.95 nm/min降低到1.66 nm/min。在溅射功率为150 W,溅射压强为1.0 Pa条件下制备的样品具有良好的晶粒分布。随溅射功率从80 W增大到160 W,样品电阻率由4.0×10-7Ω·m逐渐减小到1.9×10-7Ω·m;而随溅射压强从1 Pa增至3 Pa,样品电阻率由1.9×10-7Ω·m增加到7.1×10-7Ω·m。     

直流磁控溅射法制备高品质钛铝共掺杂氧化锌透明导电薄膜

利用直流磁控溅射法在室温水冷玻璃衬底上成功制备出高品质的钛铝共掺杂氧化锌(TAZO)透明导电薄膜。XRD研究结果表明,TAZO薄膜为具有c轴择优取向的六角纤锌矿结构的多晶薄膜,偏压为-20V时制备的厚度为365nm的薄膜的方块电阻为10.15Ω/□,最小电阻率为3.70×10~(-4)Ω·cm,所有薄膜样品在500～800nm的可见光平均透过率都超过了92%。     

电化学沉积法制备PEDOT/PEDOT∶PSS基柔性纳米纤维膜及其热电性能

通过静电纺丝技术制备柔性热电薄膜是一种非常可行的方法,制得的纳米纤维会随机交叉排列形成多孔结构。该结构不仅可以增强薄膜的变形能力、柔性和延展性,还可以增加纳米纤维膜中低热导率的非流动空气的含量,有利于降低纳米纤维膜的导热系数,然而目前对于静电纺丝在柔性热电领域应用的相关研究非常少。本工作通过静电纺丝技术制备了具有良好自支撑性和柔性的聚(3,4-乙烯二氧噻吩)∶聚对苯乙烯磺酸钠(PEDOT∶PSS)基纳米纤维膜,并结合电化学聚合法在该纳米纤维表面沉积了PEDOT导电层,得到了PEDOT/PEDOT∶PSS基热电纳米纤维膜。研究发现,聚合电位和单体浓度对热电纳米纤维膜的导电率有很大影响,最终在聚合电位为1. 5 V、单体浓度为0. 03 mol/L时,电导率和塞贝克系数分别为9. 582 S·cm~(-1)和26. 7μV·K~(-1),最优PF值可达0. 68μW·m~(-1)·K~(-2)。     

室温下射频磁控溅射制备ZnO:Al透明导电薄膜及其性能研究

采用射频磁控溅射技术,在室温下,以ZnO:Al2O3(2%Al2O3(质量比))为靶材,在石英玻璃基底上,采用不同工艺条件制备了ZnO:Al(AZO)薄膜。使用扫描电子显微镜观察了薄膜的表面形貌,X射线衍射分析了薄膜的结构,四探针测量仪得到薄膜的表面电阻,轮廓仪测量了薄膜厚度,并计算了电阻率,最后采用分光光度计测量了薄膜的透过率;研究了溅射功率、溅射气压与薄膜厚度对薄膜电阻率及透过率的影响。结果表明:所制备的AZO薄膜具有(002)择优取向,并且发现薄膜厚度对薄膜的光电性能有明显影响,溅射气压和溅射功率对薄膜电学性能有较大影响,但是对薄膜透过率影响不大。当功率为1kW、溅射气压0.052Pa、AZO薄膜厚度为250nm时,其电阻率为8.38×10-4Ω·cm,波长在550nm处透过率为89%,接近基底的本底透过率92%。当薄膜厚度为1125 nm时薄膜的电阻率降至最低(6.16×10-4Ω·cm)。     

电子束蒸发制备织构状纳米ZnO∶Al及其光电性能研究

采用真空电子束蒸发沉积设备在不同温度下(350~400℃)直接在玻璃基底上一次性生长400nm厚的织构状纳米掺铝ZnO薄膜。研究了不同的基底温度对掺铝ZnO薄膜的结构、电学性质以及光学性质的影响。研究发现,其光学透过率在390~1 100nm的整个波段都超过87%,在580~1 100nm光谱范围内光学透过率超过93%。当沉积温度为380℃时,掺铝ZnO薄膜的电阻率最低,其值可达1.2×10-4Ω·cm。     

导电聚苯胺薄膜上Bi2Te3合金层的电沉积及其热电性能

在导电聚苯胺薄膜上电沉积n型Bi-Te合金薄膜,采用循环伏安、XRD、EDS和SEM等手段分别对电化学沉积过程和产物的结构、形貌及组成等进行了表征,研究了聚苯胺绝缘化处理前后Bi_2Te_3沉积层热电性能的变化,以及沉积电位对其结构和性能的影响.结果表明:在180℃保温3 h可大大降低聚苯胺薄膜的导电性;阴极电位在-125 mV与-340 mV之间变化时,Bi-Te合金中的Te含量呈近似抛物线变化,且在-125 mV达到最大值67.76%;Te含量不同也相应地改变了沉积层的组织结构和热电性能;基体的导电性影响聚苯胺薄膜的热电参数测试值,通过热处理消除基体的影响后,热电薄膜的塞贝克系数和导电率的测量值分别提高了47.6μV/K和6.86×10~4s/m,功率因子从热处理前的1.6×10~(-4)W/K~2m提高到处理后的14.3×10~(-4)W/K~2m.     

功率密度对中频磁控溅射制备的氧化锌镓薄膜性能的影响

利用中频磁控溅射方法,溅射Ga2O3含量为6.7wt%的氧化锌镓陶瓷靶材,在低温下(约40℃)制备了ZGO薄膜.考察了溅射功率密度对ZGO薄膜的晶体结构、电学和光学性能的影响.结果表明:溅射功率密度对薄膜的结构、红外反射以及导电性能有较大影响.当溅射功率密度为3.58W/cm2,氩气压力为0.8Pa时,薄膜的电阻率低达1.5×10-3Ω·cm,方块电阻为23Ω时,可见光(λ＝400nm～800nm)平均透过率高于90%.     

直流磁控溅射法制备ZnO∶Zr透明导电薄膜及性能研究

利用直流磁控溅射法在玻璃衬底上制备了ZnO∶Zr(ZZO)透明导电薄膜。研究了厚度对薄膜结构及光电性能的影响。研究结果表明,厚度对薄膜的结构和电学性能有很大的影响。制备的ZZO薄膜为六角纤锌矿结构的多晶薄膜,具有c轴择优取向。在厚度为593nm时,薄膜的电阻率具有最小值1.9×10-3Ω·cm。所制备薄膜样品的可见光平均透过率都超过93%。     

射频功率和工作压强对Ga、Al共掺杂ZnO薄膜性能的影响

室温下采用射频(RF)磁控溅射在玻璃衬底上制备镓铝共掺杂氧化锌(GAZO)薄膜。采用X射线衍射仪、紫外-可见-近红外分光光度计、四探针测试仪和紫外光电子能谱等表征方法研究射频功率和工作压强与薄膜结构、光学和电学性能之间的关联。结果表明:不同条件下制备的GAZO薄膜均具有六方纤锌矿晶体结构,沿垂直衬底的(002)方向择优取向,在可见光波段(400～700 nm)的平均透射率均高于90%;在射频功率和工作压强分别为200 W和0.20 Pa条件下制备的GAZO薄膜具有最低的电阻率(1.40×10~(-3)Ω·cm)和最高的品质因子(8.10×10~(-3)Ω~(-1))。GAZO薄膜优良的光电性能使其有很大潜力作为透明电极应用于光电器件。     

电子束法沉积ZnIn_2Se_4膜的结构与XPS表征

研究了电子束法沉积ZnIn_2Se_4薄膜的工艺条件,所得致密、均匀膜的导电类型可以通过不同气氛处理得到控制。该膜的最佳参数为:电阻率ρ为2.35×10~(-1)Ω·cm,Hall迁移率μ_H为106cm~2·V~(-1)·S~(-1),载流子浓度N是1.51×10~(17)cm~(-3),禁带宽度E_(?)为2.23eV。采用XPS技术研究了膜的组成、结构、价态。     

薄膜厚度对TGZO透明导电薄膜光电性能的影响

利用直流磁控溅射法,在室温水冷玻璃衬底上成功制备出了可见光透过率高、电阻率低的钛镓共掺杂氧化锌(TG-ZO)透明导电薄膜。X射线衍射和扫描电子显微镜研究结果表明,TGZO薄膜为六角纤锌矿结构的多晶薄膜,且具有c轴择优取向。研究了厚度对TGZO透明导电薄膜电学和光学性能的影响,结果表明厚度对薄膜的光电性能有重要影响。当薄膜厚度为628 nm时,薄膜具有最小电阻率2.01×10-4Ω.cm。所制备薄膜在波长为400~760 nm的可见光中平均透过率都超过了91%,TGZO薄膜可以用作薄膜太阳能电池和液晶显示器的透明电极。     

遮阳可控性低辐射玻璃的制备及性能

本研究通过常压CVD法在玻璃基板上分别镀制单层SnO2∶Sb(ATO)薄膜和SnO_2∶F(FTO)/ATO复合薄膜,研究单层ATO薄膜和复合薄膜对玻璃光电性能的影响。结果表明:单层ATO薄膜和复合薄膜均为四方金红石型多晶SnO_2薄膜,且结晶性能良好,结晶度高。单层ATO薄膜可明显降低玻璃的透过率,改善玻璃的导电性和遮阳性。复合薄膜相对于单层ATO薄膜,导电性、遮阳性和辐射性能均有较大的提升,薄膜电阻率、遮阳系数和辐射率随着复合薄膜膜厚的增加而逐渐降低,薄膜晶粒增大。当复合薄膜厚度为821nm时,薄膜电阻率为4.9×10~(-4)Ω·cm,遮阳系数和辐射率分别为0.50和0.06,远红外反射率达到93.9%。     

室温下高速沉积AZO薄膜的研究

在室温下,采用射频磁控溅射技术以较大的功率密度(7W/cm2)沉积了一系列掺铝氧化锌(AZO)透明导电薄膜,探索了溅射压强对沉积速率及薄膜性能的影响。结果表明,当工作压强为2.0Pa时,高速(67nm/min)沉积得到的薄膜的电阻率为2.63×10-3Ω.cm,可见光平均透过率为83%,并且在薄膜表面有一定的织构。     

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%.     

块状纳米孔超级绝热材料的制备与表征

以正硅酸乙酯为硅源,采用两步溶胶-凝胶法结合超临界干燥技术制备出了块状无裂纹SiO_2气凝胶,体积密度在50kg·m~(-3)和300kg·m~(-3)之间,样品尺寸约为300mm×300mm×50mm。热学测试表明,常温常压下体积密度大约为100kg·m~(-3)的样品导热系数为0．020 W/m·K,并采用XRD、SAXS、BJH和SEM等其他方法对典型样品(100kh·m~(-3))进行了测试。测试结果表明,SiO_2气凝胶是非晶态的,并且具有纳米多孔结构(骨架颗粒平均粒径为6．8nm,孔径主要集中在10～20nm范围内,而且所有孔径都在70nm以内)。因而可作为具有一定潜在应用价值的块状纳米孔超级绝热材料。     

氩气流量对多元掺杂ZnO薄膜性能的影响

采用射频磁控溅射的方法在玻璃基底上用掺杂浓度为1%(质量分数)Al_2O_3,1%(质量分数)SiO2,1%(质量分数)石墨烯的陶瓷靶材制备出了多元掺杂氧化锌(ZnO∶Al∶Si∶GNP,GASZO)透明导电薄膜。利用XRD、SEM、四探针测试仪、紫外-可见分光光度计对薄膜的性能进行了表征和分析,研究了不同氩气流量(工作压强保持不变)对薄膜的结构、形貌及光电性能的影响。结果表明,所制备的薄膜均具有呈c轴择优取向的纤锌矿结构;当氩气流量为70sccm时,薄膜的电阻率最低为11.47×10~(-4)Ω·cm。所有薄膜样品在可见光波段的平均透过率超过91%。     

PET纤维基AZO透明导电薄膜溅射工艺参数的优化

室温下,结合正交实验表,用射频磁控溅射在涤纶(PET)非织造布基材上生长AZO(Al2O3:ZnO)纳米结构薄膜.采用四探针测量仪测试AZO薄膜的方块电阻,用原子力显微镜(AFM)分析薄膜微结构;通过正交分析法对实验L9(33)AZO薄膜的性能指标进行分析.实验结果表明:溅射厚度对AZO薄膜导电性能起主导作用,其次为氩气压强和溅射功率;同时,得出制备AZO薄膜的最佳工艺为:溅射功率150W、厚度100m和气压0.2Pa,该参数下样品的方块电阻为1.633×103Ω,AZO纳米颗粒的平均直径约为69.4nm.