ZrO2薄膜的力学性能和摩擦学性能研究

在单晶硅表面成功地获得了自组装单层薄膜(MPTS-SAM),并将薄膜表面的巯基(-SH)完全氧化成磺酸基(-SO3H),从而获得了磺酸化的MPTS-SAM.采用静电自组装技术成功使ZrO2纳米微粒组装到磺酸化的MPTS-SAM表面获得淀积ZrO2薄膜.将ZrO2薄膜分别在500℃和800℃进行热处理后,ZrO2薄膜的厚度逐渐减小,这可能是随着温度的升高薄膜的表面密度逐渐增大所致.对ZrO2薄膜的力学和抗划伤性能分析发现:随着温度的升高,ZrO2薄膜的硬度和弹性模量依次增加,同时薄膜的抗划伤性能也逐渐提高.摩擦磨损实验表明:利用该方法制备的ZrO2薄膜经800℃烧结处理后适于在低负荷、低滑动速度下作为减摩、抗磨保护性涂层.     

磁控溅射MoS2＋Sb2O3防冷焊薄膜性能研究

MoS2溅射膜具有在潮湿大气中容易发生氧化而失去润滑作用的缺点.为了解决这个问题,将Sb2O3添加于MoS2中,用磁控溅射法制备了MoS2+Sb2O3薄膜,并利用球-盘式磨损试验机考察了它对薄膜摩擦特性的影响.通过XRD、XPS、AFM对MoS2+Sb2O3薄膜的微观结构和形貌及其化学状态进行了分析.实验结果表明薄膜的微观结构致密、晶粒小、分布均匀,有良好的润滑性、防冷焊性,特别适用于卫星活动部件的固体润滑.     

Y2O3溶胶复合薄膜的抗近红外/紫外性能研究

以表面具有螯合官能团的高分子材料Poly(BA-co-GMA-IDA)为高分子液体模板,制备了Y2O3功能性溶胶复合薄膜.测试结果显示,Y2O3功能性混和溶胶薄膜具有优异的抗近红外/紫外性能,其薄膜对320nm以下的中短紫外光阻隔率＞97%(300nm以后可完全隔绝紫外),对320～380nm的长波紫外线的阻隔率也＞60%;近红外阻隔率可以达到70%以上.以高分子模板制备复合薄膜的抗近红外/紫外性能明显优于未用高分子模板制备的同类型薄膜.     

TiO2-ZrO2复合薄膜的制备和摩擦学性能

以ZrOCl2@8H2O和TiCl4为原料,用溶胶-凝胶法制备了高取向的TiO2-ZrO2复合薄膜,研究了复合薄膜的组成结构、表面形貌和摩擦学性能结果表明,该复合薄膜均匀致密、具有四方ZrO2结构;复合薄膜具有良好的减摩抗磨性能.在0.5 N低负荷下,复合薄膜与AISI 52100钢和Si3N4对磨时的摩擦系数为0.14～0.20,耐磨寿命大于5000次.TiO2-ZrO2复合薄膜可用作特殊工况条件下的减摩抗磨保护性涂层.     

退火处理对Y2O3薄膜结构和光学性能的影响

采用射频磁控溅射法以Y2O3陶瓷为靶材在单晶si(Ⅲ)和石英表面制备了Y2O3薄膜.利用X射线衍射(XRD)仪、扫描电子显微镜(SEM)、紫外-可见(UV-VIS)光谱仪和傅立叶变换红外(FTIR)光谱仪对真空退火前后Y2O3薄膜的结构和光学性质进行了分析研究.结构研究表明,在200℃条件下制备的Y2O3薄膜为非晶态,经600℃退火后出现单斜相,经800℃退火后薄膜完全转化为立方多晶,同时得到了不同晶面的晶粒尺寸;沉积态的Y2O3薄膜由球状颗粒排列组成,经800℃真空退火后薄膜为柱状晶.光学性质研究发现,真空退火后Y2O3薄膜的红外透过率显著下降;使用Tauc作图法得到不同结晶条件下的光学带隙,发现薄膜的光学带隙与结晶条件有关,并且退火后薄膜的光学带隙明显减小.     

脉冲激光沉积VN/Ag复合薄膜的组织及摩擦学性能研究

利用脉冲激光沉积技术制备了不同Ag含量的VN/Ag复合薄膜,利用扫描电子显微镜、X射线衍射仪、纳米力学测试系统等设备袁征薄膜的组织结构、成分、表面形貌及力学性能,利用UMT-3摩擦试验机考察薄膜在室温至900℃下的摩擦学性能.结果表明,随着Ag含量的增多,薄膜的组织形貌变差,硬度及弹性模量降低.当Ag含量为16％(原子分数)时薄膜在试验温度范围内的摩擦学性能最佳.由于Ag在低温的润滑特性及高温摩擦化学反应生成了新的润滑相,如V2O5、V6O11、V6O13、Ag3VO4、AgVO3等,使得摩擦系数随温度的升高而逐渐降低,在900℃下取得最低值0.08,实现了宽温域内的连续润滑.     

脉冲激光沉积VN/Ag复合薄膜的组织及摩擦学性能研究

利用脉冲激光沉积技术制备了不同Ag含量的VN/Ag复合薄膜,利用扫描电子显微镜、X射线衍射仪、纳米力学测试系统等设备表征薄膜的组织结构、成分、表面形貌及力学性能,利用UMT-3摩擦试验机考察薄膜在室温至900℃下的摩擦学性能。结果表明,随着Ag含量的增多,薄膜的组织形貌变差,硬度及弹性模量降低。当Ag含量为16%(原子分数)时薄膜在试验温度范围内的摩擦学性能最佳。由于Ag在低温的润滑特性及高温摩擦化学反应生成了新的润滑相,如V2O5、V6O11、V6O13、Ag3VO4、AgVO3等,使得摩擦系数随温度的升高而逐渐降低,在900℃下取得最低值0.08,实现了宽温域内的连续润滑。     

退火对Y_2O_3薄膜结构和光学性能的影响

采用脉冲式静电辅助的气溶胶化学气相沉积方法成功的在Si(100)衬底上制备了Y2O3薄膜,研究了退火对Y2O3沉积薄膜的形貌、结构和光学性质的影响。X射线衍射分析结果表明沉积得到的Y2O3薄膜在退火前为非晶态结构,退火之后薄膜具有立方结构,并且具有(111)择优取向。SEM分析显示薄膜在退火后更加平滑、致密。椭偏仪的测试结果表明薄膜退火后的折射系数提高,消光系数减少。     

正交相Y2Mo3O12薄膜的制备及光吸收性能研究

采用磁控溅射法在Si(100)和石英衬底上沉积Y2Mo3O12,并经退火处理获得正交相Y2Mo3O12薄膜.采用扫描电镜、X射线衍射仪、变温拉曼光谱仪和紫外-可见光谱计研究了薄膜的表面形貌、结晶特性、吸湿性和光吸收性能.结果表明,磁控溅射沉积Y2Mo3O12薄膜为非晶态,退火后结晶为正交相结构.正交相Y2Mo3O12薄膜表面平整、晶粒细小,具有可逆的脱水吸水性能,其光学带隙宽度为4.58eV,对近紫外光(波长286～270nm)具有很好的吸收性能,可应用于日盲探测器中.     

薄膜热电偶瞬态温度传感器Al_2O_3绝缘膜制备工艺及性能表征

制备绝缘性能良好的Al2O3薄膜是研制薄膜热电偶瞬态温度传感器的关键技术之一。针对直流脉冲磁控溅射制备的Al2O3绝缘薄膜总是存在针孔等缺陷,提出了利用直流脉冲磁控溅射加射频偏压技术成功制备了薄膜热电偶瞬态温度测试传感器的Al2O3绝缘薄膜。通过台阶仪、高阻计、扫描电子显微镜和划痕试验仪对Al2O3绝缘膜的成膜厚度、绝缘性、表面形貌及膜基结合力进行了观测,结果表明,制备的Al2O3绝缘膜厚度可达2.4μm;其绝缘性可达2.6×109Ω;薄膜表面光滑,成膜均匀;Al∶O原子比近似为2∶3;与金属基体的结合力可达12N。提供了一种制备高致密、高绝缘性能Al2O3薄膜的简单有效的方法,为制备瞬态温度传感器提供了技术保障。     

CLAM钢表面硬质薄膜的制备与性能研究

采用射频反应磁控溅射法在中国低活化马氏体(CLAM)不锈钢表面制备了单层Al2O3、SiC、W薄膜以及SiC/Al2O3、W/Al2O3双层膜.对所制备的薄膜进行了XRD结构分析、AFM表面形貌测试和显微硬度测试.结果表明:单层SiC薄膜表面出现了部分脱落,而SiC/AlO3双层膜表面完整光滑.W/Al2O3双层薄膜表面平整光滑,均方根粗糙度为4.28 Ha.W单层薄膜和W/Al2O3双层薄膜经氩气中800℃退火2 h后硬度最高,分别达到了34.4 GPa和31.3 GPa.     

磁控溅射W-T-iN/MoS_2薄膜及其摩擦学性能研究

采用W靶、Ti靶及MoS2靶,先制备W-T-iN薄膜,然后再在其上面沉积MoS2纳米薄膜得到W-T-iN/MoS2纳米双层薄膜,通过多次实验得到溅射W-T-iN/MoS2薄膜的最佳工艺如下:溅射气压1.0 Pa,靶基距为100 mm,溅射功率为:W靶,Ti靶均为200W,MoS2靶为150 W;制备W-T-iN薄膜溅射时间为1 h,样品台加热600℃;制备MoS2纳米层时间为0.5 h。使用X射线衍射仪,扫描电子显微镜对薄膜的成分和结构进行分析。采用纳米压痕测试系统测试薄膜的纳米硬度和弹性模量,采用VEECOWYKONT1100非接触光学表面轮廓仪测试薄膜的表面及磨痕粗糙度;UMT-3摩擦磨损试验机在大气、室温、无润滑条件下对薄膜摩擦磨损性能分析,结果表明:在大气环境中,W-T-iN/MoS2薄膜摩擦性能要优于纯W-T-iN薄膜。     

退火对Y2O3薄膜结构和电学性能的影响

采用射频磁控反应溅射法,成功地在n-Si衬底上制备了高k栅介质Y2O3薄膜.对薄膜在不同温度退火后的结构、成分和电学性能进行了分析研究.结果表明,沉积态薄膜为非晶态,退火后薄膜开始晶化;沉积态薄膜中Y和O元素的原子浓度比基本符合化学计量比;薄膜具有较低的漏电流,退火后薄膜的漏电流降低.高频C-V曲线表明,退火后由于界面层的生长导致积聚电容减小.     

反应溅射制备MoO3薄膜及其光学和电致变色性能研究

本文采用磁控溅射方法,通过金属钼靶材在Ar+O2气氛中反应溅射制备了氧化钼薄膜.在制备样品过程中改变反应气氛O2的流量,保持其它参数不变,得到不同的氧化钼薄膜.采用X射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)方法对MoO3薄膜样品结构进行表征.XRD测试结果表明MoO3薄膜样品均为非晶结构.MoO3薄膜样品的光学性能和电致变色性能采用分光光度计进行测试研究.研究结果表明,当反应气氛O2/Ar流量比例为1:5时,所制备的样品具有较高的可见光透射率,可见光平均透射率为90%,并且电致变色性能较好,调色范围达到了66.94%.     

Ag掺杂对CrN薄膜结构、摩擦学性能和腐蚀性能的影响

为明确Ag含量对CrN-Ag纳米复合薄膜组织、摩擦学性能和耐腐蚀性能的影响规律,利用多靶反应磁控溅射技术制备CrN及CrN掺Ag纳米复合薄膜,并采用扫描电子显微镜结合能谱仪(SEM-EDS)、X射线衍射仪(XRD),球-盘摩擦试验机和电化学工作站对2种薄膜的微观组织、摩擦学行为和电化学腐蚀行为进行表征。结果表明：少量Ag元素(9.19%,原子分数,下同)的添加可以提高CrN-Ag纳米复合薄膜的致密度,而过量Ag元素的掺杂(29.58%)则会造成薄膜结构疏松,且引起Ag颗粒在表面富集。复合薄膜的摩擦系数随着Ag含量的增加而降低,高Ag含量(29.58%)薄膜的摩擦系数在摩擦时间为100 s内时低至0.40,而磨损率则随着Ag含量的增加表现出先降低后升高的趋势。CrN-Ag(L)复合薄膜的磨损率低至2.25×10^-6 mm³/(N·m),相比于未添加Ag的CrN薄膜,磨损率下降了64.9%。由电化学分析可知,低含量的Ag可增强CrN-Ag(L)复合薄膜的耐腐蚀性能,而过量的Ag则会造成CrN-Ag(H)薄膜耐腐蚀性的显著下降。     

稀土元素掺杂TiO2薄膜的制备及其光学性能研究

采用溶胶-凝胶法制备得到Y3 和Ho3 掺杂的TiO2薄膜,XRD分析表明薄膜结晶性能良好,具有锐钛矿晶型。薄膜表面AFM分析表明,薄膜的晶粒具有纳米尺寸。采用紫外-可见分光光度计对掺杂和未掺杂的TiO2薄膜进行紫外-可见吸收光谱分析,表明Y3 和Ho3 掺杂的TiO2薄膜在紫外光区吸光度有所提高,同时在可见光区光吸收范围出现了红移,相同掺杂浓度的Y3 和Ho3 掺杂的TiO2薄膜,前者在400~450nm的可见光区具有更高的吸光度。     

不同缓冲层对Al掺杂ZnO薄膜性能的影响

本文采用射频反应磁控溅射法在玻璃基底上分别以Al2O3和AZO为缓冲层制备ZnO:Al(AZO)薄膜,利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)、紫外-可见分光光度计等方法对薄膜的结构和光电性能进行表征。XRD和SEM的分析结果表明,在Al2O3和AZO缓冲层上生长的AZO薄膜均具有较好的C轴择优取向,薄膜表面光滑平整,薄膜的结晶质量得到改善;透射光谱表明所有样品在可见光范围内的透过率均超过80%;薄膜的导电性能得到提高。     

中频交流反应溅射TiO2薄膜的制备及性能研究

利用中频交流磁控溅射设备用金属Ti靶制备出了TiO2薄膜。用椭偏仪测试了TiO2薄膜的厚度和折射率,用俄歇电子能谱、扫描电子显微镜、X射线衍射仪和紫外及可见光分光光度计分别测试了TiO2薄膜的表面成分、表面形貌、晶体结构及其紫外及可见光透射谱,并初步探讨了工艺因素对薄膜性质的影响。实验结果表明：所制备的氧化钛薄膜O／Ti比符合化学计量比,而且O／Ti比随O2流量的变化不大;TiO2薄膜结构主要为锐钛矿型;薄膜表面致密;TiO2薄膜光学性能较好,透射比较高;但O2流量较低时透射比明显下降。     

氧分压对掺钼氧化铟透明导电薄膜光电性能的影响

采用射频磁控反应溅射法在k9玻璃衬底上制备了In2O3∶Mo(IMO)透明导电薄膜,分析了不同氧分压条件下IMO薄膜的晶体结构、化学成分及光电性能.结果表明:不同氧分压下制备的IMO薄膜具有不同晶粒的取向性;随着氧分压的增加,薄膜的载流子浓度、载流子迁移率先增加后减小;薄膜的电阻率呈现先增加再减少然后再增加的趋势.在可...     

聚苯胺/金属氧化物复合导电薄膜的性能

采用溶胶－凝胶法制备出聚苯胺／金属氧化物复合导电薄膜，通过添加TiO2,Ai2O3等金属氧化物粒子可改善导电薄膜材料的电导率和热稳定性，对于不加入金属氧化物粒子的薄膜材料热处理温度在80℃以上将使其导电性降低，而对于加入TiO20.15g的试样其80℃热处理后的电导率则上升至1000S／m.