磁控溅射Al/Pb纳米多层膜调制结构研究

用磁控交替沉积制备Al/Pb纳米多层膜,运用XPS,AFM,TEM考察表面状况及膜结构.结果表明,实验条件下,当Al层厚60 nm时,Pb子层标定厚度从20 nm增至30 nm,可形成较完整埋层调制结构.随Pb层厚度增加,连续性变好、表面糙度降低,Al层对Pb层表面糙度克服能力提高,改善层状结构完整性.多层膜中Al,Pb子层均存在(111)择优取向特征,由fcc结构的表面自由能最小化引起.     

纳米等离子处理对提高牙科合金金瓷结合性的研究

为提高烤瓷材料与牙科合金之间的结合强度，采用Ar^ 离子轰击溅射清洁表面处理和等离子体刻蚀活化处理，并在牙科合金表面沉积纳米Al2O3膜，进行纳米表面处理。结果表明，通过处理的牙科合金与烤瓷的结合强度有所提高，当Al2O3膜厚约为1000nm时，抗折强度达到最大，为47．68MPa．与传统方法相比提高近70％，纳米膜的适宜厚度在700～1200nm之间。     

Ti/TiB_2多层膜在模拟体液中生物摩擦学行为研究

采用磁控溅射的方法在医用钛合金Ti6Al4V表面制备了具有不同调制比的Ti/TiB2多层膜,并考察多层膜在Hank’s模拟体液中与超高分子量聚乙烯(UHMWPE)配副的摩擦磨损性能。研究结果表明:所制备的多层膜层状结构清晰,与基体结合良好,各子层保持一定的择优取向。多层膜在模拟体液中的摩擦磨损性能与调制比间存在着一定的依赖关系。当多层膜调制比为1:5时,其平均摩擦系数约为0.1,与Ti6Al4V相比降低了28.6%,UHMWPE磨损速率降低了近一个数量级,呈现出良好的减摩耐磨效应。多层膜的引入有效抑制了Ti6Al4V合金发生氧化磨损,而使其表现为不同程度的磨粒磨损和粘着磨损。在调制比为1:5时,多层膜/UHMWPE的生物摩擦学性能最佳,并有望在人工关节表面改性上获得应用。     

Tb/FeCo多层膜的垂直交换偏置效应

采用磁控溅射方法,制备结构为Glass/Cu(60 nm)/[Tb(tTb=1.5,3.0 nm)/FeCo(1.5 nm)]5/Ta(10 nm)的两种不同Tb子层厚度的多层膜。采用X射线衍射分析仪、原子力和磁力显微镜、振动样品磁强计对样品的晶体结构、磁畴结构和室温磁性质进行表征,研究该多层膜系统的垂直磁各向异性和垂直交换偏置效应。X射线衍射分析表明,多层膜中Tb/FeCo界面主要呈非晶或纳米晶态。磁力显微镜结果显示,制备态薄膜均呈现迷宫状条纹磁畴结构。室温磁性测量表明,薄膜的易磁化方向都垂直膜面,垂直矫顽力分别为122和351 kA/m。在由这两种多层膜组合而成的Glass/Cu(60 nm)/[Tb(1.5 nm)/FeCo(1.5 nm)]2/[Tb(3.0 nm)/FeCo(1.5 nm)]5/Ta(10 nm)软磁/硬磁型多层膜中发现交换偏置场为20 kA/m的垂直交换偏置效应,这一效应的发现对Tb/FeCo多层膜在现代超快磁存储器中的应用具有重要意义。     

离子束溅射沉积Al2O3纳米薄膜AFM及XPS分析

在单晶Si基片用离子束溅射沉积法制备了1～100nm的Al2O3纳米薄膜.利用原子力显微镜分析和研究了不同厚度Al2O3纳米薄膜的表面形貌,并用X射线光电子能谱(XPS)仪和X射线衍射仪分别对100 nm的Al2O3纳米薄膜表面结构和成分进行了表征,结果表明:薄膜厚度在1～50 nm范围时,颗粒形态随着薄膜厚度的变化逐...     

Al掺杂量对ZnO薄膜微观结构及光学性能的影响

采用无水乙醇新溶剂体系,利用旋涂技术在超薄玻璃基片表面制备Al∶ZnO薄膜层,并研究铝掺杂含量对膜微观结构及光学性能的影响。通过X射线衍射技术(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和紫外-可见分光度计对膜层的物相、表面与断面形貌及可见光透过率进行分析。结果表明:无水乙醇溶剂条件下所制的膜层具有典型的六角纤锌矿结构,随着掺杂量增加,膜层择优取向度先增加后减小,当铝掺杂量为3%时,择优取向度最高。且在3%掺杂条件下,膜层样品表面平坦,界面结合牢,结构致密,孔隙率低。紫外-可见光透射光谱研究表明:当掺杂量为3%时,薄膜结晶质量与择优取向度最好,且具有最高的可见光透射率。     

脉冲激光沉积制备TiN/AlN多层薄膜的研究

采用脉冲激光沉积(PLA)法,在单晶Si试样表面沉积制备了一系列TiN/AlN硬质多层膜,并采用基于免疫算法的免疫径向基函数(IRBF)神经网络对AlN厚度建立预测模型,设计出具有可控调制周期和调制比的TiN/AlN多层膜。X射线衍射(XRD)结果表明,小调制层周期下,过高或过低的工艺条件下薄膜通常为非晶态,适当的工艺条件下TiN、AlN形成具有强烈织构的超晶格柱状晶多层膜;与此相应,纳米多层膜产生了硬度和弹性模量异常增高;随着调制比增加,使纳米多层膜形成非晶AlN层和纳米晶TiN层的多层结构,多层膜的硬度和弹性模量逐渐下降。XPS结果表明,薄膜界面由Ti+4、Ti+3离子组成,N的负二价、三价亚谱结构预示着非当量TiN、AlN的形成。AFM研究显示,薄膜的调制周期均在10~200 nm范围内,且薄膜表面较均匀;当多层薄膜调制周期在50 nm以下时,薄膜的纳米硬度值明显高于TiN和AlN的混合硬度值,达30 Gpa。     

植入体加工表面氧化钛薄膜的形成

针对钛合金植入体生物活性氧化钛薄膜处理工艺链长的问题,探讨利用加工的方法得到所要求的氧化膜厚度的方法。实验分为3组,即自然条件下车削加工、富氧气氛下车削加工和富氧气氛下滚压加工,并对其表面氧化膜的厚度和表面形貌进行观测。结果表明:富氧气氛下滚压加工表面得到的生物活性氧化膜厚度达1 558 nm,约为富氧气氛下车削加工表面氧化膜厚度(456 nm)的3.4倍,是自然条件下车削加工表面氧化膜厚度(49 nm)的31倍。富氧气氛下滚压加工表面得到的钛合金氧化膜厚度能够达到植入体的植入要求。滚压加工表面出现不规则的微纳结构的表面形貌,增加了植入体的表面能,有利于细胞的早期黏附。     

基于多弧离子镀基体负偏压对复合膜层性能的影响

采用多弧离子镀技术在齿轮材料40Cr基体上制备Ti/N与Ti/Al/N复合膜层.在一定范围内改变基体负偏压,观察相应膜层的形貌和性能变化,分析基体负偏压对膜层表面形貌、膜层厚度、膜基结合力及显微硬度的影响,得出基体负偏压设计范围内的一个最佳值,以获得膜层最优性能.实验表明,在一定范围内,膜层的性能随基体负偏压增加先增强后减弱.     

介质保护铝基高反膜的激光损伤特性研究

激光系统中高反膜的抗激光诱导损伤能力限制激光器有效输出功率的提高.实验采用阻蒸法制备Al膜,采用轮廓仪测试薄膜厚度,利用lambda950测试光谱特性,在激光损伤测试仪上测试薄膜的激光损伤阈值.分析了沉积温度和厚度对薄膜光学特性和抗激光损伤能力的影响.研究结果表明:在不同沉积温度下,采用阻蒸法制备单层Al膜,当沉积温度为200℃时,在1 000~1 400nm波段的平均反射率达到95.59%,加介质保护膜后反射率提高到98%;随着膜层厚度的增加,其抗激光损伤阈值先降低再升高,沉积温度为200℃时,加介质保护膜的铝膜损伤阈值是单层铝膜的2倍;经零几率损伤激光能量辐照后,样片在1 000~1 400nm范围内的平均反射率降低了1%.     

NPB层嵌入MgF_2超薄层对OLED性能的影响

将MgF2超薄层嵌入有机电致发光器件(OLED)的空穴传输层NPB中,制备了结构为ITO/NPB(10nm)/MgF2(xnm)/NPB(20nm)/Alq3(30nm)/Al(30nm)的一系列OLED。测试结果表明,合适厚度的MgF2可有效降低器件启亮电压,提高器件的发光效率。MgF2厚度为0.5nm的器件启亮电压只有2.3V,较未嵌入MgF2器件降低2V;MgF2厚度为1.0nm的器件最大电流效率达到3.93cd/A,最大光功率效率达到1.58lm/W,较未嵌入MgF2器件分别提高95%和110%。     

聚丙烯酸模板制备PAA/PbCrO_4复合纳米颗粒

以低分子量聚丙烯酸(PAA)为高分子模板构建自组装体系,合成核-壳结构的PAA/PbCrO4纳米颗粒.通过TEM、XRD、FT-IR、UV-vis、荧光光谱等表征手段对产物的结构、形貌与光学性能进行研究.结果表明:PAA通过羧基与Pb2+的配位作用包覆在PbCrO4纳米颗粒表面,形成核-壳结构,内核PbCrO4尺寸为50~100 nm,为单斜晶系;外壳PAA层厚20 nm.与普通PbCrO4体相材料相比,产物在829~854 cm-1红外吸收峰变宽,紫外与荧光光谱产生了"蓝移",表现出纳米粒子所具有的特殊光学现象.     

XPS Studies of Magnetic Multilayers

NiOx/N81Fe19 and Co/AlOx/Co magnetic multilayers were fabricated by reactive RF/DC magnetron sputtering on clean glass substrates and oxidized Si (100) substrates, respectively. The exchange biasing field (Hex) between NiOx, and Ni81Fe19 as a function of NiOx, oxidation states was studied by X-ray photoelectron spectroscopy (XPS). The oxidation states and the oxide thickness of Al layers in magnetic multilayer films consisting of Co/AlOx/Co were also analyzed. It is found that the Hex of NiOx/Ni81Fe19 films only depends on Ni2+ but not on Ni3+ or Ni. The bottom Co can be completely covered by depositing an Al layer thicker than 2.0 nm. The oxide layer was Al2O3, and its thickness was 1.15 nm.     

空穴传输层厚度对OLED性能的影响

该文采用聚乙烯基咔唑(PVK)作为空穴传输层,8-羟基喹啉铝(Alq3)作为发光层,制备了结构为ITO/PVK (0~60nm)/Alq3(60 nm)/Mg:Ag/Al的有机发光二极管。通过测试器件的电流-电压-发光亮度特性,研究了空穴传输层厚度对有机发光二极管器件性能的影响,优化了器件功能层的厚度匹配。实验结果表明,有机发光二极管的光电性能与空穴传输层的厚度密切相关,当空穴传输层厚度为15 nm时,有机发光二极管器件具有最低的起亮电压、最高的发光亮度和最大的发光效率。     

Bacteria adherence properties of nitrided layer on Ti6Al4V by the plasma nitriding technique

The nitrided layer on Ti6A14V substrate was prepared by the plasma nitriding technique. The sample was characterized by X-ray diffraction （XRD）, glow discharge optical emission spectroscopy （GDOES）, X-ray photoelectron spectroscopy （XPS）, and rough-meter. X- ray diffraction analysis reveals that TiN, Ti2N and Ti phase exist in the nitrided layer subsurface. GDOES analysis shows the thickness of the nitrided layer is about 3 ~tm. XPS analysis shows that there is higher N, lower A1 and lower V in the nitrided layer surface than in the Ti6A14V surface. Rough-meter analysis results show the roughness of the nitrided layer is greater than that of Ti6A14V alloy base. The bacteria adherence property of the nitrided layer on Ti6A14V substrate on the Streptococcus mutans was investigated and compared with that of Ti6A14V alloy by fluorescence microscope. It shows that the nitrided layer inhibits the bacteria adherence.     

锗／硅短周期超晶格的X射线双晶衍射研究

用X射线双晶衍射对气源分子束外延(GS-MBE)制备的锗／硅短周期超晶格(SPS)样品进行了分析．所有样品的锗层厚度固定为1．5单原子层,而硅层厚度为1．4～3．8nm．对于硅层厚度小于2．4nm的样品来说,双晶衍射摇摆曲线中由超晶格引起的衍射峰较宽,而且看不到干涉引起的精细结构,这表明超晶格中可能存在位错及界面不平整．对硅层较厚(＞2．9nm)的样品,摇摆曲线中超晶格引起的衍射峰很窄,而且有明显的由干涉产生的精细结构,表明此时超晶格的质量较高,界面平整．对硅层厚度为2．1～2．9nm的样品,超晶格对应的衍射峰可以分解为两个宽度不等的子峰,但没有精细结构出现．这个区间与文献[1]报道的在荧光光谱发现的一个异常带出现区间完全相同．本实验的X射线双晶衍射测试与分析结果支持文献[1]提出的此异常带与局部应力场引起的外延层呈波浪状扭曲有关的结论。     

不同掺Al3+浓度的ZnO:Al薄膜性能研究

采用溶胶-凝胶法制备ZnO:Al (ZAO)薄膜,得到了不同掺Al3+浓度的ZAO薄膜;利用X射线衍射仪分析、原子力显微镜、紫外-可见分光光度计及四探针法等仪器与方法对其性能进行了测试。通过分析比较,得出所制备的ZAO薄膜为多晶纤锌矿结构,薄膜表面平整、晶粒致密均匀;Al3+掺杂能提高其导电性能:低掺杂时,薄膜在紫外-可见光范围的透过率超过80%,并伴有蓝移现象产生;高掺杂时,其透过率无明显增加,但蓝移现象加剧,最大蓝移量达340 nm。     

LaB6复合型场发射阵列阴极的结构设计

为了提高传统Spindt型场发射阵列阴极的稳定性,提出了一种新型的LaB₆复合型场发射阵列阴极结构,该结构包括非晶硅电阻层、钼过渡层和六硼化镧发射体层。基于ANSYS平台模拟了该阴极中电阻层、过渡层和发射体层厚度对热应力场分布的影响,并根据仿真结果进行了实验验证。仿真结果表明,电阻层厚度不影响热应力场的分布,只是改变热应力的大小;随着电阻层厚度的增加,阴极最大热应力会减小;过渡层可以有效减缓发射层的热应力,且过渡层的厚度会影响热应力场的分布;当电阻层厚度为72 nm,过渡层厚度为200 nm,发射层厚度为728 nm时,阴极最为稳定。薄膜热应力测试结果与模拟结果基本一致,证实了引入过渡层和电阻层对于减小阴极热应力的可行性。     

3%无取向硅钢薄板的表面纳米化结构与性能

为了探索金属薄板表面纳米化制备方法,本工作选取3%无取向硅钢热轧板进行表面机械研磨处理（SMAT）和异步轧制（CSR）,研究深度方向结构和硬度的变化.结果表明：SMAT过程中,3%无取向硅钢通过位错的演变,在表面形成了等轴状、尺寸约为10 nm的、取向呈随机分布的纳米晶,纳米晶层厚度约为20μm;SMAT样品经过CSR后,表面的显微组织基本不变,但纳米晶层的厚度明显减小;SMAT和CSR处理使表面硬度显著提高（约为85%）.本工作表明,SMAT与CSR复合工艺可以制备大尺寸的、具有纳米结构表层的金属薄板.     

蜻蜓翅膀微观结构及其润湿性

利用视频光学接触角测量仪对6种蜻蜓翅膀表面的接触角进行了测量,发现蜻蜓翅膀具有疏水性能,接触角在135.14°~149.85°之间,其值与测量部位无关,与蜻蜓种类有关。用扫描电子显微镜对蜻蜓翅膀表面微观结构进行观测,发现蜻蜓翅膀上布满柱状纳米级结构形态,柱直径分布范围为66.90~200.73 nm,柱间距为20.00~650.00 nm,翅膜厚度为1.58~4.08μm。分析了蜻蜓翅膀表面疏水机理,研究表明:蜻蜓翅膀的疏水机理满足Cassie模型,其疏水性能主要由体表纳米级别的柱状结构与体表成分共同作用的结果。蜻蜓翅膀润湿性能的研究为微型飞行器及自清洁材料的制备提供了理论依据。