不锈钢表面阴极微弧电沉积氧化铝膜层的性能

以0.4 mol/L Al（NO₃）₃乙醇溶液为电解液,用阴极微弧电沉积方法在304不锈钢表面制备了80μm厚的氧化铝膜层。分析了膜层的形貌、成分和相组成,测试了膜层的抗高温氧化和电化学腐蚀性能。结果表明.电沉积膜层由γ-Al₂O₃和α-Al₂O₃组成。膜层中含有少量的Fe、Cr、Ni元素,表明膜/基界面附近的不锈钢基体在微弧放电作用下也参与氧化铝膜层的沉积和烧结过程。氧化铝膜层使不锈钢在800℃恒温氧化速率明显降低,表明其抗高温氧化性能得到提高。同时,其腐蚀电位正向移动,腐蚀电流密度降低1个数量级,表明其耐腐蚀性能得到提高。     

原子层沉积技术及其在光学薄膜中的应用

回顾了原子层沉积(ALD)技术的发展背景,通过分析ALD的基本工艺,并与传统薄膜制备工艺进行了对比研究.介绍了它在膜层的均匀性、保形性以及膜厚控制能力等方面的优势.着重列举ALD在减反膜、紫外截止膜、折射率可调的薄膜、抗激光损伤薄膜及复杂结构光子晶体等方面的应用.同时指出了目前ALD工艺在光学薄膜应用中存在的主要问题,并对ALD未来的发展进行了展望.     

工艺气体比例对微波MOCVD沉积氧化铝膜性能影响

AlO薄膜作为高效太阳能电池中P层钝化薄膜引起了光伏龙头企业的关注。本文利用自主研发的线性微波等离子增强化学气相沉积系统(LMW-MOCVD)在单晶硅基体上用不同N_2O和TMA特气比例制备氧化铝膜层样品,并通过SEM、SE800椭偏仪对薄膜的成分、表面形貌、厚度、沉积速度、折射率测试分析。实验结果表明,随着N_2O比例增大,薄膜中O/Al原子比例有上升趋势;膜层沉积速度显著降低;膜层折射率开始趋于稳定而后迅速降低。所以,工艺气体比例对LMW-MOCVD沉积氧化铝膜的性能有明显影响。     

微型超级电容器PPy/GO-RuO2复合膜电极的制备与电化学性能

为了解决氧化钌(RuO₂)沉积电位过高, 难以在三维微结构金属集流体上直接沉积的问题, 提出采用分步电沉积方法在微三维结构镍(Ni)集流体上制备RuO₂复合膜电极, 即先在三维微结构Ni集流体上沉积聚吡咯/氧化石墨烯(PPy/GO)薄膜作为基底, 经热处理后, 在基底上二次沉积出RuO₂颗粒, 最后再对RuO₂复合薄膜进行二次热处理。扫描电子显微镜(SEM)观察显示, 随着热处理温度的升高, 薄膜表面多孔结构增多, 达到了提高膜电极结构孔隙分布的目的。能量分散谱(EDS)和X射线光电子能谱分析(XPS)表明, 薄膜中无定形RuO₂·xH₂O的存在保证了膜电极的大比容量。电化学性能测试结果表明, 经105℃处理后的膜电极电化学性能最佳, 比电容为28.5 mF/cm², 能量密度为0.04 Wh/m², 功率密度为14.25 W/m²。采用分步电沉积方法制备出的RuO₂复合薄膜是一种良好的MEMS超级电容器电极材料。     

聚乙烯醇改性对原子层沉积氧化铝复合隔膜的影响

原子层沉积技术(ALD)是一种具有表面自限性反应的薄膜生长技术,可以精准控制薄膜的生长。本文研究了ALD技术包覆聚烯烃隔膜,制作纳米氧化铝聚烯烃复合隔膜。聚烯烃膜表面无ALD氧化铝反应基团,造成ALD氧化铝生长成核慢,前期反应效率低,最终生长的氧化铝多形成团簇而非完整覆盖的薄膜。为了增强ALD氧化铝包覆聚乙烯膜(PE)的全覆盖薄膜生长,将PE膜进行了聚乙烯醇(PVA)表面改性处理,然后进行ALD Al_2O_3生长。通过扫描电镜、红外光谱、电感耦合发射光谱仪等技术手段系统分析了PVA表面改性对ALD Al_2O_3包覆PE膜性能指标的影响。结果表明,PVA改性可以简单有效地在PE膜上增加羟基(-OH)作为ALD反应位点。处理后的PE膜进行ALD Al_2O_3生长,前驱体进入反应腔室后更易与表面羟基进行反应,提高表面生长效率,纤维上均匀包覆氧化铝,无岛状生长的Al_2O_3团簇。同时PVA改性可以增强复合膜的耐热收缩性能,减少厚度增加,减轻机械结构的损坏。     

大气压介质阻挡放电等离子体辅助原子层沉积氧化铝阻隔膜

为了研究纳米氧化铝对双向拉伸聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜(BOPET)阻隔性能的影响,利用自行设计加工的大气压介质阻挡放电(DBD)等离子辅助原子层沉积(PAALD)设备,使用三甲基铝(TMA)和氧气等离子体(O²)在厚度为120 μm的BOPET上生长氧化铝(Al₂O₃)无机层。采用椭圆偏振仪、原子力显微镜、红外光谱仪、X射线光电子能谱分析和透湿仪等分别对氧化铝薄膜的厚度、表面形貌、成分和水蒸气透过率等进行测量和表征。结果表明,大气压DBD等离子体辅助沉积 Al₂O₃薄膜具有ALD生长特性,生长速率为0.27 nm/周期,高于在低压下由等离子体辅助ALD沉积的Al₂O₃的生长速率;生长的氧化铝薄膜结构致密、表面粗糙度小,薄膜成分较纯;其水蒸气透过率(WVTR)由PET原膜的3.17 g/(m²·d)低至0.05 g/(m²·d)。     

原子层沉积工艺制备催化薄膜厚度对生长碳纳米管阵列的影响

通过原子层沉积(ALD)工艺在硅基底依次沉积氧化铝缓冲层薄膜和氧化铁催化薄膜, 然后利用管式炉进行水辅助化学气相沉积(WACVD)生长垂直碳纳米管阵列(VACNTs)。结果表明: ALD工艺制备的氧化铁薄膜经还原气氛热处理可形成碳纳米管阵列生长所需的纳米催化颗粒; 氧化铁薄膜厚度与纳米催化颗粒大小以及生长出的碳纳米管阵列的结构密切相关。当氧化铁薄膜厚度为1.2 nm时, 生长出的碳纳米管阵列管外径约为10 nm, 管壁层数约为5层, 阵列高度约为400 μm。增大氧化铁薄膜的厚度, 生长出的碳纳米管阵列外径和管壁数增加, 阵列高度降低。实验还在硅基底侧面观察到了VACNTs, 表明ALD工艺可在三维结构上制备催化薄膜用于生长VACNTs。     

多弧离子镀与磁控溅射共沉积TiN/TiCN多层膜的高温抗氧化性能

TiN/TiCN多层膜的高温抗氧化性研究对于扩大其应用领域具有重要作用,但目前鲜见相关报道。采用多弧离子镀与磁控溅射技术以不同调制周期在304不锈钢表面共沉积TiN/TiCN多层膜。采用XRD、XPS、倒置显微镜及高温氧化试验研究了多层膜的高温抗氧化行为。结果表明:TiN/TiCN多层膜表面光滑平整、均匀致密,薄膜主要为具有Ti-(C,N)键的fcc-TiN结构;随着调制周期的减小,TiN/TiCN多层膜生长取向发生转变,且具有(111)晶面生长织构;随着氧化温度的升高,多层膜的显微硬度逐渐降低,氧化增重速率不断增大,且在700℃之后变化速率较快,薄膜的开始氧化温度约为750℃;随着调制周期的减小,多层膜TiN与TiCN界面层数量增多,促使晶粒细化,提高了其致密性,还隔断了缺陷贯穿薄膜的连续性,显著降低了薄膜的孔隙率,致使O原子扩散困难,增强了薄膜的高温抗氧化性能。     

TiAl合金表面Si-Al-Y共渗层的组织及高温抗氧化性能

通过在1050℃下Si-Al-Y扩散共渗0~4 h在TiAl合金表面制备了Al、Y改性的硅化物抗氧化渗层, 分析了共渗层的结构及相组成, 并对其组织形成机理及高温抗氧化性能进行了研究。结果表明: 1050℃共渗4 h所制备的共渗层具有多层结构, 由外向内依次为TiSi₂外层、(Ti,X)₅Si₄及(Ti,X)₅Si₃(X表示Nb, Cr)中间层、TiAl₂和γ-TiAl内层及富Al的过渡层, 其中Y元素主要富集于共渗层的外层和中间层。不同时间共渗的结果表明, Si-Al-Y共渗层的形成是一个在基体表面先沉积Al, 后沉积Si的有序过程。经1000℃高温氧化20 h后共渗层表面形成了由TiO₂外层及SiO₂·Al₂O₃次外层组成的致密氧化膜; Y的氧化物主要存在于氧化膜与残余共渗层的界面处, 能够有效地增强膜层的附着力。     

原子层沉积氧化铝包覆羰基铁粉的抗腐蚀性及吸波性能

为了提高羰基铁粉的抗腐蚀能力及改善其电磁性能, 以TMA和H₂O为前驱体, 利用原子层沉积(ALD)方法对羰基铁粉进行表面包覆改性, 在羰基铁粉表面包覆不同厚度的氧化铝。通过扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、综合热分析仪(TGA)、红外光谱(FTIR)和矢量网络分析仪等技术手段系统分析了改性前后羰基铁粉性能指标。结果表明, 通过ALD方法可在羰基铁粉表面生长纳米级别具有良好保型的氧化铝薄膜, 形成了极佳的羰基铁/氧化铝壳层结构复合材料。与原样品相比, 包覆改性后的羰基铁粉热稳定性与抗腐蚀性有极大的提高, 且随着包覆厚度的增加, 抗氧化能力增强, 最大抗氧化温度可超过550℃。同时羰基铁粉包覆氧化铝后, 其介电常数明显减小, 磁导率变化相对较小, 改善了原羰基铁粉的电磁参数与吸波性能。     

原子层沉积技术在新型太阳能电池中的应用

原子层沉积技术(ALD)是一项正处于发展之中、在许多领域具有巨大应用前景的新型材料制备技术,该技术在纳米结构和纳米复合结构的制备方面显示出独特的优势,在新型薄膜太阳能电池领域呈现出巨大的发展潜力和前景。首先概述了ALD技术的工作原理,简要介绍了近几年ALD技术在硅基太阳能电池和铜铟镓硒薄膜电池(CIGS)中的应用,然后重点综述了原子层沉积纳米功能薄膜在染料敏化太阳能电池(DSSCs)和有机-无机杂化钙钛矿太阳能电池(PSCs)为代表的新型薄膜太阳能电池中的应用。最后,总结了原子层沉积功能薄膜的特点和优势,展望了ALD在新能源材料与器件领域的应用前景和发展趋势。     

原子层沉积技术在纳米光子波导中的应用

原子层沉积(ALD)是一种独特的薄膜沉积方法,能够实现完美的台阶复形和大面积均匀沉积,为薄膜成分和厚度提供原子级控制。本文将ALD的优点与纳米光子学联系起来,总结了ALD膜层在几种硅波导新结构中的性能优化作用,综述了近年来利用ALD制备纳米光子波导器件的一些研究成果。     

基于响应面法的原子层沉积高阻隔膜研究

目的 研究分析等离子辅助原子层沉积技术(ALD)技术在PET表面上沉积超薄Al2O3阻隔层的工艺优化。方法 采用单因素结合响应面设计试验法,对Al2O3/PET薄膜的沉积速率(GPC)进行优化,通过AFM分析得到薄膜的生长模式和表面粗糙度,最后用水蒸气透过率表征薄膜的阻隔性能。结果 最大GPC的沉积参数:TMA脉冲时间为0.17 s、吹扫时间为11 s、O2的脉冲时间为0.35 s、吹扫时间为10 s、沉积速率为0.215 nm/cycle;薄膜以层状生长模式生长,表面粗糙度均方根(RMS)为0.58 nm;沉积500个循环后薄膜的水透过率从7.456 g∙d/m²降低到0.319 g∙d/m²。结论 通过响应面法优化了ALD制备工艺参数,Al2O3在PET表面沉积100 nm左右时,水蒸气阻隔性提高了25倍。     

氧化钕对2A12铝合金微弧氧化膜层性能的影响

在含有不同浓度氧化钕（Nd₂O₃）微粒的电解液中,利用微弧氧化技术在2A12铝合金表面制备膜层。研究不同浓度的Nd₂O₃微粒对微弧氧化膜层硬度、厚度以及膜基结合力的影响,为通过微弧氧化在2A12铝合金表面制备性能良好的膜层提供理论依据。采用扫描电子显微镜（SEM）、X射线衍射仪（XRD）和X射线光电子能谱（XPS）分析了膜层截面形貌和膜层的相组成,采用TT-230涡流测厚仪、HVS-1000数字维氏硬度仪和MFT-4000型多功能材料表面性能试验机分别对膜层厚度、硬度和膜基结合力进行测试。结果表明：膜层主要由α-Al₂O₃、γ-Al₂O₃和SiO₂相组成;随着Nd₂O₃微粒浓度的增加,膜层硬度、厚度和膜基结合力均呈现出先增加后减小的趋势,并且在Nd₂O₃微粒浓度为0.3 g/L时,膜层的显微硬度、厚度和膜...     

柔性高阻隔薄膜材料的研究现状

目的为柔性高阻隔薄膜的应用提供理论指导。方法综述柔性高阻隔膜的应用现状及存在问题,总结热蒸发、化学气相沉积、原子层沉积等制备柔性高阻隔薄膜的方法、原理、特点及应用,展望高阻隔膜包装材料的发展前景。结果高阻隔薄膜制备工艺趋向于单次制备,采用等离子体辅助原子层沉积技术是制备超高阻隔薄膜的首选,原子层沉积(ALD)和分子层沉积(MLD)结合也是获得超高阻隔薄膜的未来发展方向。结论快速、高效地制备柔性高阻隔薄膜是包装工业的发展趋势。     

原子层沉积技术及应用发展概况

首先回顾了原子层沉积(ALD)发展历史,介绍了ALD的基本工艺和ALD薄膜具有的优良特性,并与传统的薄膜制备工艺进行了对比研究.重点阐述了ALD在微电子技术、微电子机械系统以及光学工程中的几个应用研究现状.分析了ALD目前存在的问题,并对ALD未来的发展进行了展望.     

原子层沉积技术合成氧化铝薄膜包覆二硝酰胺铵

通过原子层沉积(ALD)技术以三甲基铝和水作为前驱体在二硝酰胺铵(ADN)表面沉积氧化铝包覆膜。分别采用扫描电子显微镜(SEM), X射线光电子能谱(XPS)对包覆后ADN的表面形貌、化学成分进行了分析, 通过蒸汽吸附分析仪(VSA)对包覆氧化铝薄膜的ADN样品进行了吸湿性测试, 并且对ADN表面氧化铝薄膜生成机理进行了探讨。结果表明: ALD氧化铝薄膜对ADN表面形成了完整的包覆, 薄膜厚度最高可达数百纳米。包覆有ALD氧化铝薄膜的ADN样品暴露在潮湿空气中48 h形貌不发生明显变化。在25℃, 湿度70%的环境条件下, VSA测得包覆200和400周期氧化铝薄膜的ADN吸湿率分别为40.99%和40.75%。以上研究结果表明, 尽管ALD氧化铝对ADN表面实现了完整包覆并在潮湿空气中维持了样品形貌, 被包覆的ADN样品吸湿性尚未获得明显改善。     

镁合金表面含ZrO2微弧氧化复合膜层的研究进展

镁合金耐蚀性差,极大限制了其在易腐蚀环境中的应用。微弧氧化能够在镁合金表面制备一层类陶瓷氧化膜,能有效提高其耐蚀性。受微弧氧化成膜机理的影响,膜层中往往存在大量孔洞和裂纹;并且通常氧化膜主要由MgO组成,在潮湿或酸性环境中会吸水或溶解,导致膜层的耐蚀性不理想。将具有优良化学稳定性和高硬度的ZrO₂引入镁合金微弧氧化膜中,获得主要由ZrO₂构成或含ZrO₂的氧化膜,同时减少膜层中缺陷,能够提高其对镁合金基体的保护效果。从镁合金微弧氧化电解液、电参数、两步微弧氧化工艺及与其他表面处理技术相结合的4个方面概述了含ZrO₂微弧氧化复合膜层的制备工艺、成膜机制及耐蚀性等方面研究的进展,同时分析了各自存在的问题及不足。未来有必要优化制备含ZrO₂微弧氧化膜的电解液的组成,以保证其稳定性和有效性,并明确使用过程中电解液各成分的消耗和补充规律。进一步研究两步微弧氧化工艺,获得对镁合金基体有更好保护作用的复合膜层。探索将微弧氧化与其他表面处理技术相结合,综合利用2种技术及膜层的优点。根据ZrO<...     

电极间距对防原子氧聚硅氧烷薄膜性能的影响

与传统制备防护薄膜的方法相比，等离子体聚合法是一种更高效、干燥和简易的制备方法，可以在各种基底上制备数百纳米厚的致密薄膜涂层。采用等离子增强化学气相沉积(PECVD)法在大面积柔性聚酰亚胺Kapton基底上制备了聚硅氧烷防原子氧薄膜。用SEM、AFM、FTIR和XPS等表征分析了电极间距对聚硅氧烷薄膜性能的影响。结果表明，减小电极间距加速了单体的解离和碳基成分的氧化。随着电极距离的减小，薄膜的沉积速度增大，薄膜从有机无机聚硅氧烷薄膜(SiO_xC_yH_z)向无机薄膜(SiO₂)转化。薄膜中高解离能Si-O键的增多，降低了原子氧的侵蚀率。研究结果为用PECVD方法制备其他有机硅功能薄膜奠定了技术基础。     

PEALD原位掺杂制备纳米TiO2-xNx光催化剂

采用等离子体增强型原子层沉积(PEALD)系统原位掺杂制备了TiO_2-xN_x光催化剂。利用光电子能谱(XPS)、高分辨率透射电镜(HRTEM)、光致发光(PL)光谱和紫外–可见光(UV-Vis)光谱对催化剂进行了表征, 并研究了TiO_2-xN_x纳米薄膜在可见光照射下水接触角的变化和催化降解亚甲基橙(MO)溶液的性能。结果表明, 等离子体功率变化可以改变掺入氮原子的结构, 在功率为50 W时主要形成替换式氮原子, 含量约为1.22at%, 晶体为锐钛矿(101)型。结构无明显缺陷, 且掺杂后TiO_2-xN_x薄膜光生电子–空穴对复合率低, 有利于光催化效率的提高。该方法解决了传统ALD工艺制备TiO_2-xN_x光催化剂时容易形成氧空位的问题, 实现了TiO2-xNx纳米材料的可见光(λ<800 nm)吸收和可见光光催化性能。