VO2(A)型薄膜表面形貌与相变性能的相关性

以高纯五氧化二钒（V2O5）粉末(纯度≥99.99%)为原料,采用真空蒸发——还原工艺制备出VO2(A)型薄膜(A表示发生热致相变的薄膜)。讨论退火温度对VO2(A)型薄膜表面形貌的影响,并进一步研究表面形貌与薄膜光电性质的相关性。结果显示：当退火温度从500 ℃升高到540 ℃,VO2(A)型薄膜中层状特征减弱并消失,山峰状颗粒出现并增大,当退火温度继续升高,VO2(A)型薄膜中山峰状颗粒是先减小再增大,但是其尺寸趋于一致,约为50 nm;随着 VO2(A)型薄膜形貌的改变,相变温度点、数量级、热滞回线宽度等相变性能参数也会改变;VO2(A)型薄膜相变温度点降低,其在所测波段的透过率会降低,但只有在中红外波段,薄膜在相变前后透过率的改变量与电阻变化的数量级有关。     

金刚石薄膜的双波段红外光学性能研究

本文针对红外光学材料对宽波段透过的要求,采用HFCVD法在硅基体上制备了红外增透的金刚石薄膜.设计了高红外透过率的膜系结构,探讨了基体处理方式、单面、双面涂层工艺和厚度对红外透过率的影响,并给出了相关的光谱测试结果和金刚石薄膜的微观形貌、结构表征.结果表明:双面涂层金刚石薄膜工艺具有优异的双波段红外性能,在3.0～5....     

椭圆光谱法研究TiO_2薄膜的光学性能

使用直流磁控溅射法,通过改变沉积压强在玻璃衬底上制备了Ti O2薄膜。通过椭圆光谱法研究了Ti O2薄膜的光学性能;利用场发射扫描电子显微镜、X射线衍射对薄膜的表面形貌和结构进行了表征。结果表明:压强的大小在磁控溅射法制备Ti O2薄膜过程中能有效控制其晶粒尺寸、膜厚及薄膜的折射率。压强越大,晶粒尺寸越小,吸收边"蓝移"越明显;薄膜厚度随压强的增大先增加后减小;平均折射率随压强的增大呈下降趋势,消光系数在可见光波段的平均值趋于零。     

掺钼对二氧化钒薄膜热致变色特性的影响

通过溶胶-凝胶和真空热处理工艺在石英基底上制备出不同掺Mo量的二氧化钒薄膜。对薄膜进行了X射线衍射及热分析,并测试了其电阻及7.5~14μm波段红外热图随温度的变化,研究了Mo掺杂对二氧化钒薄膜热致变色性能的影响。结果表明,Mo进入VO2晶格,替换了部分V的位置;随着掺Mo量的不断增加,相变温度不断降低,但电阻突变量级比未掺杂时有所减小;掺Mo量(MoO3:V2O5,下同)为5%时,相变温度可降至45℃左右;红外热图分析表明,Mo掺杂VO2薄膜的7.5~14μm波段发射率可在较低温度下突变降低,薄膜在温度增加时可在较低温度水平上主动控制自身辐射强度、降低其辐射温度。     

反应磁控溅射法制备Y2O3金刚石红外减反膜

采用纯钇(Y)金属靶,在氧 氩反应气氛中进行了Y2O3薄膜直流反应磁控溅射沉积.研究了工艺参数改变对薄膜的影响,选择较优的工艺在金刚石表面沉积符合光学厚度的薄膜,达到增透减反射效果.利用X射线光电子能谱(XPS)和扫描电子显微镜(SEM)研究了薄膜的组成和结构.利用X射线衍射仪(GIXRD)和椭偏仪(Ellipsometer)研究了不同衬底温度和热处理温度对氧化钇薄膜组织结构和光学性能的影响.采用傅立叶红外光谱仪(FTIR)检测了镀膜前后金刚石红外透过性能.研究发现Y2O3薄膜能够有效提高金刚石在8～12 μm的红外透过性能,在8 μm处最大增透可达21.8%,使金刚石红外透过率由66.4%提高到88.2%;在3～5 μm范围,双面镀制了Y2O3薄膜的金刚石平均透过率达64.9%,比没有镀膜的金刚石在该处的平均透过率54%高出10.9%.     

Mo-Al2O3太阳能选择吸收涂层的制备及其光学性能

选用金属Mo作为红外反射层,Mo-Al_2O_3作为吸收层,Al_2O_3作为减反射层,利用磁控溅射镀膜技术,在抛光的316L不锈钢片上制备具有双吸收层的Mo/Mo-Al_2O_3/Al_2O_3太阳能选择吸收膜系,研究减反射层和高、低金属吸收层的厚度及其金属体积分数对膜系选择吸收性能的影响。结果表明,当减反层厚度为50 nm时,所得膜系的选择吸收性能最佳。高金属吸收层厚度的增加会使薄膜反射率的骤升阈值发生红移,薄膜的发射率升高,但其厚度过高,则会影响薄膜的干涉效应。低金属吸收层厚度的增加会导致可见光波段的吸收率增加,红外波段的发射率上升,薄膜反射率的骤升阈值红移。高金属吸收层中金属体积分数增加会导致它的方块电阻降低,使薄膜的红外发射率下降。低金属吸收层中金属体积分数的增加,会导致薄膜的红外干涉下降,使其发射率升高,获得薄膜的最佳吸收率为0.922,发射率为0.029。     

用X射线应力仪无损检测薄膜材料厚度

基于X射线衍射与吸收理论,提出一种薄膜厚度测量方法即膜下基体衍射法。利用X射线应力仪测量高速钢表面的TiN薄膜厚度,发现利用膜下基体衍射可精确测量薄膜厚度。     

基于磁控溅射法显微CTW-Al透射靶材的制备及其性能研究

根据端窗透射Micro-CT靶材的理论模型设计了W-Al透射靶材的基本结构,结合Geant4计算模拟软件和Müller的靶温升计算模型分别确定了W靶面和Al基体的厚度.以YXLON光机的W-Al透射靶材结构参数为依据,采用磁控溅射法在Al基体表面分别制备了厚度为2,5和8 mm的W薄膜,并借助SEM进行微观形貌分析,得到了致密度和均匀度均较好的W薄膜靶面.借助YXLON的X射线管,对3种不同厚度靶材的X射线出射率及其对应所需功率进行了实验研究,结果表明:W靶面的最佳厚度是5 mm,此时,靶材的X射线出射率最大且产生X射线所需的功率最小.在此基础上,进行了X射线出射率和X射线成像效果的对比实验,结果表明:无论在X射线出射率及其所需功率方面,还是在X射线成像效果方面,W靶面厚度为5 mm的W-Al透射靶材的性能均优于YXLON W-Al透射靶材,能够满足Micro-CT所需的高质量靶材的应用要求.     

金属铜薄膜的制备与红外发射率特性研究

利用化学镀铜工艺,以次亚磷酸钠为还原剂,在普通平板玻璃表面制备了金属铜薄膜。用扫描电子显微镜,X射线衍射仪,四探针电阻仪,红外光谱辐射计等对薄膜的表面形貌、晶体结构和光电特性进行了表征,重点研究了金属铜膜的红外发射率与波长以及电阻率的变化关系,并与经典的Hagen—Rubens关系式进行了对比。结果表明：铜膜的发射率随波长的增大而降低,在特定的波段,发射率随电阻率的升高而增大。     

超薄Fe膜吸收率的尺寸效应

研究了超薄Fe膜在可见光波段及红外波段的吸收率随薄膜厚度变化的关系。结果表明,金属薄膜吸收率具有尺寸效应,并具有极大值,对比超薄Fe膜吸收率与其直流电导率的实验结果可知,结构特征变化是导致吸收率尺寸效应的重要原因。     

具有择优取向性的基材表面的薄膜厚度的X射线衍射测量修正

根据薄膜对X射线的吸收效应,利用X射线衍射方法可测量出多晶基材表面的薄膜厚度。但试验结果显示,基材的择优取向效应对薄膜厚度的测量影响显著。根据理论分析,提出了择优取向修正方法。在对X射线衍射数据进行择优取向修正后,利用最小二乘法对修正后的数据进行拟合。拟合结果显示,该方法可以有效地对基材的择优取向效应进行修正,从而获得较为准确的薄膜厚度值。     

氨化硅基Ga2O3／Al2O3制备GaN薄膜性质研究

研究了Ga2O3／Al2O3膜反应自组装制备GaN薄膜。首先利用磁控溅射法在硅衬底上制备Ga2O3／Al2O3膜，再将Ga2O3／Al2O3膜在高纯氨气气氛中氨化反应得到GaN薄膜。用傅里叶红外谱仪(FTIR)，X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)对试样进行结构、组分和形貌分析。通过分析薄膜各方面的性质，得出了用此方法制备氮化镓薄膜的Al2O3缓冲层最佳的厚度为15nm左右，最佳氨化条件是在900℃下氨化15min。     

FTO/TiO_2复合薄膜的自洁净和低辐射性能研究（英文）

用溶胶-凝胶法在FTO(SnO_2:F)低辐射(low-e)镀膜玻璃衬底上旋涂制备TiO_2薄膜,获得FTO/TiO_2双层结构复合薄膜,采用扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、紫外可见光谱(UV-Vis)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)等手段分析样品。结果表明,当TiO_2薄膜的厚度为210nm左右时,FTO/TiO_2复合薄膜具有最佳的光催化活性。FTO/TiO_2复合薄膜与水滴的接触角随着紫外线照射时间的增加逐渐降低,表明复合薄膜在紫外线照射后具有较好的亲水性。TiO_2薄膜对FTO基底起到保护作用,热处理后的复合薄膜仍具有较好的低辐射性能。当FTO/TiO_2复合薄膜的TiO_2层厚度为210nm时,复合薄膜同时具有较好的自清洁性能和低辐射性能。     

MOCVD方法制备BeH2薄膜

采用二叔丁基铍(t-Bu2Be.Et2O)蒸气在加热的衬底上以热解的方式制备透明的BeH2薄膜。通过加热BeH2薄膜并借助氢气气相色谱仪探测到了薄膜释放的H2。X射线光电子能谱分析表明,薄膜表面层几乎完全被氧化成BeO。傅里叶变换红外光谱显示存在强烈的BeHBe键弯曲振动吸收峰。因此,二叔丁基铍在加热的基片上以分解的方式能够制备出BeH2薄膜。     

TiO_2薄膜成分和结构分析及其对折射率的影响

在硅衬底上利用电子束蒸发沉积了TiO_2薄膜,利用椭圆偏振仪测量了不同沉积温度下的TiO_2薄膜的折射率,发现其折射率随着沉积温度的升高而升高.利用X射线衍射(XRD)仪对这些薄膜的结构进行表征,发现折射率高的样品其结晶化程度也高.利用X射线光电子能谱(XPS)和傅立叶红外吸收谱(FT-IR)相结合的方法对薄膜的成分进行分析,发现内部存在低价态的钛氧化物,使薄膜的折射率明显低于固体块材料的折射率.     

氮掺杂TiO2-ZrO2复合光催化薄膜的研究

采用溶胶-凝胶法,在电场热处理条件下,合成了晶粒尺寸为40～50nm的TiO2-ZrO2复合薄膜.通过X光电子能谱(XPS)及X射线衍射(XRD)分析,确定了部分N原子在TiO2网络结构中以取代O原子的形式存在,即复合薄膜中形成了非整比化合物TiO2-rNr;通过紫外可见光谱(UV-VIS)测试薄膜的吸收光谱,观察到掺N复合薄膜的吸收截止波长为550nm,复合薄膜对500nm左右的可见光波段仍有显著吸收,说明吸收边发生了红移;光催化实验表明:在紫外及可见光催化下,掺N复合薄膜对大肠杆菌的灭菌率均有较大提高,以取代形式掺杂的N对窄化带隙和提高可见光催化活性起到了非常重要的作用.     

ZnS衬底表面制备HfO2增透保护膜的性能

用射频磁控溅射法在CVD ZnS衬底上制备了HfO2薄膜,利用X射线衍射(XRD),扫描电镜(SEM)、原子力显微镜(AFM)、傅里叶红外光谱(FTIR)和纳米力学探针对HfO2薄膜的结构和性能进行了分析和测试。结果表明,制备的HfO2为单斜相,膜层致密、表面平整、粗糙度仅为3.0 nm,硬度(7.3 GPa)显著高于衬底ZnS的硬度(2.6 GPa)。采用ZnO薄膜作过渡层,可有效提高HfO2与ZnS衬底的结合强度。单面镀制HfO2薄膜后,ZnS衬底在8-12μm长波红外波段的透过率最高可达81.5%,较之ZnS基体提高了5.8%,双面镀制HfO2薄膜后透过率最高可达90.5%,较之ZnS基体提高了14.8%,与理论计算结果吻合较好,适合作为ZnS窗口的增透保护膜。     

电压对TC4钛合金表面微弧氧化膜层红外发射率的影响

在硅酸盐、磷酸盐及高锰酸钾的混合电解液中研究了不同电压对TC4钛合金微弧氧化膜层性能的影响,通过扫描电镜（SEM）、X射线衍射（XRD）和X射线光电子能谱（XPS）分析了膜层的微观形貌、相组成及化学成分,用傅里叶变换红外光谱仪测试了样品的红外发射率。结果表明,随着电压的升高,膜层的厚度、粗糙度及红外发射率持续增加,膜层中Ti O2与Ti的特征峰逐渐减弱,非晶相成为主要的组成部分。结合XRD与XPS分析结果可推断膜层中主要元素Si、P、Mn均以非晶态存在。当电压为540 V时膜层发射率有较大幅度的增加并达到最大,在8-20μm的波段范围内平均发射率可达0.84。     

溶胶-凝胶法合成HA／TiO2生物薄膜

用溶胶-凝胶法在纯钛表面合成了HA（羟基磷灰石）／TiO2生物薄膜，并使用X射线衍射仪和扫描电镜对薄膜的相结构与表面形貌进行测试分析。HA在580℃开始结晶，其结晶率在780℃有所提高。结合良好的HA／TiO2生物薄膜出现微孔结构，HA／TiO2生物薄膜的厚度约为5μm-7μm。     

VO_2/FTO复合薄膜的制备及其光电特性研究

采用直流磁控溅射法在掺氟的SnO_2(FTO)导电玻璃衬底上沉积纯钒金属薄膜,再在常压氮氧混合气氛中退火制备VO_2/FTO复合热致变色薄膜,并对复合薄膜的结构、光学特性以及电学特性进行了测试分析。结果表明,薄膜结晶程度较高,表面平滑致密,具有很好的一致性,导电玻璃上的FTO并没有改变VO_2择优取向生长,但明显改变了VO_2薄膜的表面形貌特征。与VO_2薄膜的典型相变温度68℃相比,VO_2/FTO复合薄膜的相变温度降低约20℃,热滞回线收窄到5℃,相变前后的红外透过率分别为45%和22%,相变前后电阻率的变化达3个数量级,VO_2/FTO复合薄膜优良的光电特性对新型光电薄膜器件的设计开发和应用具有重要意义。