脉冲激光溅射及富-锆PZT薄膜的性能研究

采用脉冲激光溅射方法将PZT/YBCO沉积在LaAlO3(LAO)基底上,所选择的烧结靶材是Pb(Zr0.94Ti0.06)O3+2%Bi2O3.沉积YBCO和PZT薄膜的基底温度分别为710℃和570℃.整体结构PZT/YBCO/LAO在600℃的基底温度下退火15min.本文通过X射线衍射分析观察了薄膜的结晶状态,利用P-V曲线估计PZT薄膜的电学性质,并测量出薄膜的介电常数与频率(ε-f)以及介电损耗与频率(tanδ-f)的关系曲线.     

基于XRD的Al2O3纳米薄膜残余应力测试

利用X衍射技术测试了物理气相沉积Al2O3纳米薄膜的残余应力，分析了薄膜和基体间的应力测试原理，讨论了沉积温度、沉积速度和薄膜厚度等技术参数对残余应力的影响。实验结果表明，随着沉积温度升高，Al2O3薄膜残余应力值增大；当沉积速度增加时，Al2O3薄膜的残余应力增大，且从拉应力变为压应力；由于热膨胀系数的不同而产生热拉应力和温度不同产生马氏体相变的残余压应力，残余应力值先是随着晶化温度的升高而下降，然后随之而上升，在400℃进行晶化处理时，残余应力值表现为最小；残余应力随着薄膜厚度的增加而不断增大，当薄膜厚度较小时，薄膜残余应力的变化比较平缓，残余应力值较小，有利于提高薄膜界面结合强度。选择合理的薄膜制备参数，能精确地控制薄膜的残余应力，从而达到提高其结合强度的目的。     

退火温度对二氧化钛薄膜的性能影响

为了获得性能优良的二氧化钛薄膜,采用电子束蒸发沉积方法制备二氧化钛薄膜,并分别在300、600、900℃空气中对样品进行退火处理以改善所制备二氧化钛薄膜的性能。分别采用X射线衍射(XRD)、原子力显微镜(AFM)以及分光光度计研究了退火温度对二氧化钛薄膜结构和光学性能的影响。结果表明,退火处理可以使二氧化钛薄膜由非晶态薄膜转换为金红石型薄膜,且金红石晶型成分随退火温度的加大而增大,同时退火处理可以改善二氧化钛薄膜在300~1 200nm光谱范围的总吸光率以及增大二氧化钛薄膜的应用范围。     

丝织构对薄膜X射线残余应力分析的影响

具有择尤取向的薄膜材料因弹性呈现各向异性,在利用X射线衍射法测定薄膜残余应力时,常发生d-sin^2ψ测试曲线的非线性振荡,无法得到准确的应力值。本文利用Voigt、Reuss和Kroner模型计算了TiN薄膜的弹性常数随ψ角的分布在低ψ角区发生的弯曲。与实测PVDTiN薄膜的应力测试曲线的弯曲情况相似,说明丝织构的确可能造成薄膜应力测试d-sin^2ψ曲线的低ψ角弯曲。     

厚度效应对Pb(Zr0.53Ti0.47)O3薄膜微结构、铁电、介电性能的影响

用改进的溶胶-凝胶法在Pt(111)/Ti/SiO₂/Si(100)衬底上制备了不同厚度的高度(111)取向的Pb(Zr_0.53Ti_0.47)O₃薄膜.运用X射线衍射(XRD)和原子力显微镜(AFM)分析了薄膜的微结构,原子力显微镜表明厚度为0.3μm和0.56μm的PZT薄膜的晶粒尺寸和表面粗糙度分别为0.2～0.3μm、2～3μm和0.92nm、34nm.0.3μm和0.56μm PZT薄膜的剩余极化(Pr)和矫顽场(Ec)分别为32.2μC/²、79.9kV/cm, 27.7μC/cm²、54.4kV/cm;在频率100KHz时,薄膜的介电常数和介电损耗分别为539、0.066,821、0.029.     

镧掺杂量对Pb(1-2x/3)Lax(Ti0.99Mn0.01)O3压电陶瓷性能的影响

采用固相烧结法制备了Pb(1-2x/3)Lax(Ti0.99 Mn0.01)O3压电陶瓷,研究了镧掺杂量(x=0.005,0.045,0.075,0.150,物质的量分数)对压电陶瓷晶格常数、压电各向异性、介电常数、介电损耗、居里温度以及机械品质因数的影响.结果表明:随着镧掺杂量增加,压电陶瓷晶格的轴向比(c/a)减小...     

快速退火工艺对BTO薄膜结构的影响

采用金属有机化学气相沉积（MOCVD）工艺在Ts＝440℃条件下制备组份Bi/Ti=1.44的非晶态薄膜，经过快速退火处理，制备择优取向的Bi4Ti3O12铁电薄膜（称BTO薄膜），较好的退火温度为630℃、时间为60s；快速退火对薄膜组分的影响不大。     

负偏压对DLC薄膜结构和摩擦学性能的影响

采用离子束溅射沉积镀膜法制备了DLC薄膜,研究了偏压对薄膜性能的影响。通过原子力显微镜(AFM)和拉曼光谱对DLC薄膜的表面形貌以及内部结构进行了分析表征。并用UTM-2摩擦磨损仪对其摩擦学性能进行了测试。结果表明,利用离子束溅射沉积制备的DLC薄膜具有良好的减摩抗磨性能。随着偏压的增加薄膜的摩擦因数先减小后增加,在-150 V偏压时,薄膜的摩擦学性能最好。     

镁掺杂量对钐/镁共掺杂CaCu3Ti4O12薄膜电学性能的影响

采用溶胶-凝胶法在Si(100)基底上制备Ca_(0.925)Sm_(0.05)Cu_(3-y)Mg_yTi_4O_(12)(y=0,0.05,0.10,0.15,0.20,物质的量分数/%,下同)薄膜,研究了镁掺杂量对薄膜物相组成、微观形貌以及介电和压敏性能的影响。结果表明:不同镁掺杂量薄膜均主要由多晶CaCu_3Ti_4O_(12)相以及少量SiC和CaTiO_3相组成;随着镁掺杂量的增加,薄膜的晶粒尺寸和相对介电常数增大;当镁掺杂量为0.10%时,薄膜的致密性能最好,在低频下的介电损耗最小;不同镁掺杂量薄膜的电流密度和电场强度均为非线性关系,当镁掺杂量为0.10%时的非线性系数最大,漏电流较小。     

薄膜厚度对直流脉冲磁控溅射Mo薄膜光电性能的影响

采用直流脉冲磁控溅射方法在SLG衬底上沉积CIGS太阳电池背接触Mo薄膜,研究了薄膜的光学和电学性能随厚度的变化关系。结果表明,随着薄膜厚度的增加,薄膜的电阻率先降低后增加,在厚度284.3nm处电阻率最低,为7.3×10-4Ω.cm。不同厚度的Mo薄膜在各个波长处(200~840nm)反射率都随波长的增加而增大。随着薄膜厚度的增加,平均反射率总的呈下降趋势,在薄膜厚度284.3nm时出现一反射率高峰,其在200~840nm波长范围内的平均反射率达43.33%。     

退火时间对Cu-Al-O薄膜性能影响的研究

通过制备Cu-Al-O薄膜并对其进行退火处理,研究了退火时间对薄膜形貌、结构以及紫外-可见透过率、带隙、中红外透过率的影响。研究结果表明:随着退火时间的增加,薄膜开始晶化,5.0 h时薄膜中出现裂纹,同时出现AlCu合金相;紫外-可见透过率随退火时间的增加而降低;中红外透过率随退火时间的增加先增加后降低;Cu-Al-O薄膜的直接带隙随退火时间的增加而降低。     

O.9Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-O.1PbTiO3功能铁电薄膜的制备及其电性能研究

利用溶胶凝胶(sol-gel)技术制备Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-PbTiO3(PMNT)铁电薄膜,研究了不同的溶剂对溶胶的配制和溶胶稳定性的影响,得到了可以长期稳定放置的溶胶;采用热重分析和差热分析的方法研究了凝胶的热解过程,确定了420℃为溶胶的热解温度,750℃为合理的结晶温度;以Pt/Ti/Si(100)为衬底,成功地制备了0.9Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-0.1PbTiO3铁电薄膜.通过X射线衍射分析了热处理温度对薄膜相的影响.通过高倍显微镜研究了薄膜的表面形态,通过ZT-Ⅱ型铁电参数测试仪对PMNT薄膜进行了铁电性能测试.测试结果表明,制备的PMNT铁电薄膜为具有完全钙钛矿相的弛豫性PMNT铁电薄膜,薄膜无裂纹,致密性好,其剩余极化和矫顽场分别可达到2.5μC/cm2和45kV/cm.     

微机电系统(MEMS)中薄膜力学性能的研究

主要介绍微机电系统（MEMS）中几种测量薄膜力学性能的方法，如纳米压入法、单轴拉伸法、基底弯曲法、微旋转结构法，比较了各种方法的优缺点。这对MEMS器件的设计与研究具有重要意义。     

薄膜厚度对Si基SiO2薄膜力学性能的影响

为了研究薄膜厚度对Si基SiO_2薄膜力学性能的影响规律,利用纳米压痕技术及有限元模拟方法对不同厚度的Si基SiO_2薄膜材料进行测试,分析了不同厚度薄膜的硬度及弹性模量等力学性能,讨论了不同压深膜厚比对不同厚度薄膜弹性恢复率的影响,并在试验的基础上,建立了有限元模型,模拟了不同厚度薄膜在相同压深下的载荷位移关系,分析了薄膜的弹性恢复性能。结果表明:SiO_2薄膜越厚其弹性模量越小,而薄膜的硬度在薄膜较薄时压痕的尺寸效应更明显,并利用模拟进一步分析得出薄膜越薄弹性恢复性能越好。     

Rosen-type Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-PbTiO3 single crystal piezoelectric transformer

In this study, a Rosen-type Pb(Mg(1/3)Nb(2/3))O(3)-PbTiO(3) single crystal piezoelectric transformer is presented. First, we simulate the operation of this transformer using the finite element method and ANSYS. By adjusting the dimensions of the piezoelectric transformer, a maximum voltage step-up ratio of 138 can be obtained at a frequency of 33.8 kHz when the output part is open. Second, we fabricate a transformer with the size of 20 mm length, 4 mm width, and 1 mm thickness to examine the simulation results. It is found that this transformer exhibits a maximum voltage step-up ratio of 134 at 37 kHz, with the efficiency over 95% when driving a liquid crystal display backlight, which shows good consistency with the numerical simulation results. Besides, we investigate the electrical properties under different frequencies and load resistances. When the input voltage increases, a maximum output power of 1 W is obtained with the temperature rise less than 10 degrees C.     

Effect of shock front geometry on shock depolarization of Pb(Zr(0.52)Ti(0.48))O(3) ferroelectric ceramics

By use of experimentation, we detected a shock wave geometry effect on the depolarization of poled Pb(Zr(0.52)Ti(0.48))O(3) (PZT 52∕48) ferroelectrics. It follows from the experimental results that shock front geometry is one of key parameters in the shock depolarization of PZT 52∕48 ferroelectrics. This shock depolarization effect forms a fundamental limit to miniaturization of explosive-driven shock-wave ferroelectric generators (FEGs). Based on obtained experimental results, we developed miniature generators that reliably produce pulsed voltages exceeding 140 kV.     

0.95K_(0.47)Na_(0.47)Li_(0.06)NbO_3-0.05Ba_xSr_(1-x)TiO_3无铅压电陶瓷的微观结构与性能

采用传统的陶瓷制备技术制备了0.95K0.47Na0.47Li0.06NbO3-0.05BaxSr1-xTiO3体系无铅压电陶瓷,研究了该体系陶瓷的微观结构与压电、介电性能。结果表明:在1 165℃烧结4 h的条件下,该体系陶瓷能形成单一的钙钛矿型结构;随着x值的增大,陶瓷的压电、介电性能先增后降,并在x为0.85时性能达到最佳,其压电常数为136 pC/N,机电耦合系数为39%,机械品质因数为146,介电常数为1 327,介质损耗为0.021。     

MnZnFe2O4纳米磁性颗粒对薄膜润滑性能的影响

MnZnFe2O4纳米磁性颗粒由于同时具备磁性和纳米尺寸,作为润滑油添加剂会对纳米级油膜的润滑特性和成膜机理有极大的影响.采用共沉淀法制备MnZnFe2O4纳米磁性颗粒,对其粒径分布和磁性能进行检测,加入基础油中获取分布均匀的润滑油,检测润滑油粘度.同时采用纳米膜厚测量仪,研究不同质量分数下纳米磁性颗粒对于薄膜润滑性能的影响.研究表明,不同质量分数对润滑油粘度影响不同,且润滑油在不同卷吸速度下的膜厚、中心膜厚形态、流动性与粘度无关,而与质量分数直接相关.指出油酸包覆的纳米磁性颗粒之间存在决定分散和团聚的极限间距,当润滑间隙减小到磁力矩作用范围时,在分子作用力、附加磁力矩共同作用下,磁性颗粒和润滑油分子共同形成吸附层,并达到有序排列,形成强度更高的、更稳定、更厚的薄膜润滑.