磁控溅射法制备TiN/TiO2周期薄膜

采用直流反应磁控溅射法在Si(111)衬底上制备了不同周期数的TiN/TiO2周期薄膜。采用X射线衍射分析仪分析了薄膜的物相结构、原子力显微镜表征了薄膜的表面微观形貌,采用光催化降解甲基橙溶液来评价薄膜光催化性能。结果表明:所制备的TiN/TiO2周期薄膜结晶良好,薄膜由TiO2和TiN两种物相组成,TiO2均属于锐钛矿型。薄膜表面均匀致密,随着周期数的增加,薄膜表面粗糙度增加,1周期薄膜表面粗糙度(Ra)为1.652nm,5周期则为4.339nm,1周期薄膜均方根粗糙度(Rms)为2.138nm,5周期达5.738nm。薄膜具有显著的光催化性能,随着周期数的增加,TiN/TiO2薄膜的光催化性能逐渐增强,5周期薄膜对甲基橙溶液的降解率达到74%。结晶良好、表面均匀致密的具有光催化性能的TiN/TiO2周期薄膜的制备,为高质量TiN/TiO2周期薄膜的制备提供了参考。     

TiNi/ZnO复合智能薄膜的制备及性能研究

使用射频磁控溅射法在石英衬底上制备quartz/ZnO/TiNi及quartz/TiNi/ZnO复合薄膜结构,利用XRD、SEM划痕仪等测试方法研究了复合薄膜的相结构、微观组织、力学性能。利用DMA分别研究了quartz/TiNi与quartz/ZnO/TiNi复合结构的阻尼性能随振动频率及振幅的变化规律。结果表明,前者频率响应范围在10 Hz以内,后者响应范围达到20 Hz;前者的临界外加激振电压仅为0.6 V,后者的临界外加激振电压达到1.0 V。阻尼性能测试表明,quartz/ZnO/TiNi复合结构的阻尼性能优于quartz/TiNi复合结构。由划痕仪测得两种复合薄膜结构与基体的临界结合力分别为45.75和40.15 N     

304不锈钢表面ZnO/TiO2复合薄膜的制备与光生阴极防腐蚀性能研究

采用溶胶-凝胶法和旋涂技术在304不锈钢表面制备了纳米Zn O/Ti O2复合薄膜,使用XRD和SEM对复合薄膜的晶体结构和表面形貌进行了表征。采用电化学分析手段研究了薄膜的复合方式和煅烧温度对复合薄膜光电性能的影响,考察了复合薄膜在3.0%Na Cl溶液中对304不锈钢的光阴极保护性能。结果表明,采用分层制备和分步煅烧工艺制备的Zn O/Ti O2复合薄膜具有优良的光电性能,在紫外光激发下对304不锈钢的光阴极保护性能要显著优于单一Ti O2薄膜和Zn O薄膜。     

电弧复合磁控溅射结合热退火制备Ti2AlC涂层

利用电弧复合磁控溅射技术制备不同Ti/Al比的Ti-Al-C涂层,结合后续的退火处理制备Ti_2AlC相涂层。利用SEM、EDS、XRD、Raman光谱仪和TEM等研究了Ti/Al比及退火温度对退火后Ti-Al-C涂层的相和微观结构的影响。结果表明,Ti-Al-C沉积态涂层为富Al层和TiCx层交替堆垛的多层结构,涂层表面大颗粒较少且结构致密。Ti/Al比对退火后涂层中的相结构有重要的影响:当Ti/Al比为2.04时,退火后涂层中Ti_2AlC的纯度和结晶度最高;Ti/Al比过高(3.06)时,退火后涂层中形成TiC和Ti_3AlC杂质相,而低Ti/Al比(0.54)则大幅度降低Ti_2AlC相的纯度和结晶度。同时,退火温度很大程度影响Ti_2AlC相的形成,当沉积态涂层中Ti/Al比为2.38时,Ti_2AlC相涂层形成的最佳退火温度为750℃,偏低的退火温度(600℃)下,原子不能充分扩散,难以形成211结构的Ti_2AlC相,而退火温度过高时(900℃)涂层中存在较多的TiC、TiAlx等杂质相。     

磁控溅射NiCrAlY/MoS2复合薄膜结构与性能研究

目的 通过离子源复合磁控溅射技术,制备宽温域耐磨减摩性能良好的NiCrAlY/MoS2复合薄膜.方法 采用离子源复合磁控溅射技术制备了NiCrAlY/MoS2复合薄膜,研究不同MoS2掺杂量对薄膜结构、力学性能和不同温度氧化热处理后摩擦学性能的影响.采用能谱仪(EDS)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)...     

能量过滤磁控溅射技术制备Cu2O/TiO2复合薄膜及其光催化性能

目的制备具备良好光催化性能的Cu_2O/Ti O_2叠层复合薄膜。方法利用直流磁控溅射技术(DMS)和能量过滤直流磁控溅射技术(EFMS)在玻璃基底上制备Cu_2O/Ti O_2叠层复合薄膜,利用扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、椭偏仪和光催化测试系统表征和分析了薄膜的表面形貌、结构、透射率和光催化性能。结果 DMS技术和EFMS技术制备的Ti O_2和Cu_2O薄膜都有良好的结晶特性,其中Ti O_2为单一的锐钛矿结构。相对于DMS技术制备的Cu_2O薄膜,EFMS样品中的Cu_2O薄膜的衍射峰较弱,而且衍射峰的宽度变宽,衍射曲线比较平滑。薄膜表面较平整,颗粒均匀,较细小,边界明显。DMS和EFMS两种技术制备的薄膜的平均晶粒直径分别为15.4 nm和10.8 nm。透射光谱测试结果表明,EFMS技术制备的复合薄膜平均透射率较大,在350～800 nm范围内,平均透射率为0.388,DMS薄膜的值为0.343。对罗丹明B(Rh B)的光催化降解结果表明,EFMS技术制备的薄膜的降解速率为-0.00411,大于DMS技术制备的薄膜的降解速率-0.00334。结论 EFMS技术制备的Cu_2O/Ti O_2叠层复合薄膜对罗丹明B具有较大的光催化降解速率。     

磁控溅射法ZnO-TiO2复合薄膜的制备及性能

采用双靶共溅射的方法在FJL600EI型超高真空多功能磁控溅射仪上制备不同复合量的ZnO-TiO2复合薄膜,对不同工艺参数制备的ZnO-TiO2复合薄膜进行形貌结构分析、光催化性测定和亲水性检测。结果表明,当Ti靶材的溅射功率为150 W时,得到了颗粒大小均匀的ZnO-TiO2复合薄膜,且复合薄膜对甲基橙的降解率最高,亲水性最优。ZnO-TiO2薄膜的光催化性明显高于单一ZnO薄膜。     

预沉积ZnO薄膜对ZnO−MoS2/ZnO复合涂层结构与性能影响

目的 通过优化原子层沉积工艺获取不同厚度ZnO薄膜,研究ZnO薄膜晶体取向对ZnO?MoS2涂层生长结构的影响,获得具有优异摩擦学性能的ZnO?MoS2/ZnO复合涂层。方法 采用原子层沉积法在不锈钢基体上预沉积不同厚度的ZnO薄膜,再用射频磁控溅射技术继续沉积ZnO?MoS2涂层,制备ZnO?MoS2/ZnO固体润滑复合涂层。结果 X射线衍射分析发现,预沉积ZnO薄膜有诱导后续ZnO?MoS2涂层沉积生长的作用,预沉积100 nm厚ZnO薄膜的ZnO?MoS2/ZnO复合涂层显示出宽化的MoS2 (002)馒头峰,其截面形貌显示为致密的体型结构,获得的摩擦因数最低(0.08),纳米硬度最高(2.33 GPa),硬度/模量比显示该复合涂层的耐磨损性能得到提升;X射线光电子能谱分析结果表明,复合涂层表面游离S与空气中水发生反应程度大约为原子数分数5%,显示复合涂层耐湿性能较好;基于原子层沉积ZnO薄膜生长及其对后续ZnO?MoS2涂层生长的影响分析,提出了ZnO?MoS2/ZnO复合涂层磨损模型,阐明了ZnO薄膜对复合涂层结构及摩擦学性能的影响,并以该模型解释了200 nm厚 ZnO薄膜上沉积ZnO?MoS2涂层出现的摩擦因数由高到低的变化趋势及最终磨损失效现象。结论 合适的原子层沉积制备的ZnO薄膜有利于MoS2 (002)取向生长,可有效提升ZnO?MoS2/ZnO复合涂层的摩擦学性能;控制ZnO薄膜厚度,可实现ZnO薄膜与基底及ZnO?MoS2层间界面之间的优化结合,以制得具有较好摩擦学性能及使用寿命的ZnO?MoS2/ZnO复合涂层。     

金刚石工具加工SiO2f/SiO2复合材料的可行性研究

针对石英纤维增强陶瓷基复合材料(SiO_2f/SiO₂)制造的薄壁壳体零件加工过程中存在加工效率低、切削力较大易导致零件破裂和加工表面粗糙度不易达到要求等问题,为寻求零件可行的加工刀具和工艺参数,在阐述微刃切削原理基础上,用其研制的整体多刃PCD刀具和电镀金刚石磨头,开展金刚石工具加工SiO_2f/SiO₂复合材料的可行性研究。结果表明：采用基于微刃切削原理设计的整体多刃PCD刀具加工SiO_2f/SiO₂,因刀具锋利和多刃特点可以实现较大的切深并获得较大的切削效率,但是切削力相对较大;相比于整体多刃PCD刀具,电镀金刚石磨头加工SiO_2f/SiO₂时切削力较小,加工后工件表面质量较好,且其表面粗糙度较低;     

磁控溅射制备SiC薄膜及其高温抗氧化性

用射频磁控溅射法在单晶Si(100)基片上制备了SiC薄膜.将制备的薄膜分别在800、900和1000℃空气气氛中退火120 min.用X射线衍射仪和傅里叶变换红外光谱仪测试了薄膜的结构,用X射线光电子能谱仪测试了薄膜元素的组成和状态,用场发射扫描电子显微镜测试了薄膜表面的形貌.结果表明:经800℃空气退火后,薄膜表面生成了一层SiO2保护层,阻止了内部SiC薄膜的继续氧化,因此SiC薄膜在800℃具有较好的高温抗氧化性;随着退火温度的升高,SiC薄膜被进一步氧化,经1000℃空气退火后,薄膜已大部分转变为SiO2.     

Fabrication of ZnO films by radio frequency magnetron sputtering and annealing

ZnO thin films were deposited on Si（111） substrates through a radio frequency （rf） magnetron sputtering system. Then the samples were annealed at different temperatures in air ambience and ammonia ambience respectively. The structure and composition of the ZnO films were studied by X-ray diffraction （XRD） and X-ray photoelectron spectroscopy （XPS）. The morphology of the samples was studied by scanning electron microscopy （SEM）. Measured results show that ZnO films with hexagonal wurtzite structure were grown on Si（111） substrates when annealed in the two ambiences. The volatilization process of ZnO in the ammonia ambience at high temperature was discussed and the mechanism of the reaction was analyzed.     

退火处理对不同RF功率下制备ZnO薄膜的结晶性能的影响

采用RF磁控溅射法,在不同溅射功率下在玻璃衬底上制备了ZnO薄膜,并对所制备的ZnO薄膜在空气气氛中进行了不同温度（350-600℃）的退火处理.利用X射线衍射仪（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）等研究了退火对不同溅射功率条件下制备的ZnO薄膜晶体性能和应力状态的影响.研究表明,在衬底没有预热的情况下,较低功率（190W）下制备的ZnO薄膜,当退火温度为500℃时,能获得单一c轴择优取向和最小半高宽,张应力在350℃退火时最小;较高功率（270W）下,薄膜最佳c轴取向和晶粒度在600℃退火温度获得,张应力最小的退火温度在350-500℃之间.当衬底预热至300℃时,退火处理对两种功率下制备的薄膜的结晶性能和应力的影响基本一致.     

磁控溅射TiO2薄膜的相结构转变温度

利用射频磁控溅射制备了TiO2致密薄膜,并通过退火处理实现TiO2的相转变,采用扫描电镜,X射线衍射等手段对薄膜相结构进行表征并做了详细的分析,结果表明,退火后TiO2薄膜结构致密,表面呈现出大小均匀的纳米晶粒。400 ℃退火时,TiO2薄膜为单一的锐钛矿相,500～600 ℃退火时为锐钛矿和金红石混合相,700 ℃以上退火时则完全转变为金红石相。     

Conductive and transparent Bi-doped ZnO thin films prepared by rf magnetron sputtering

Bi-doped ZnO thin films were grown on glass substrates by ratio frequency (rf) magnetron sputtering technique and followed by annealing at 400 °C for 4 h in vacuum (~ 10^− 1 Pa). The effect of argon pressure on the structural, optical, and electrical properties of the Bi-doped films were investigated. The XRD patterns show that the thin films were highly textured along the c-axis and perpendicular to the surface of the substrate. Some excellent properties, such as high transmittance (about 85%) in visible region, low resistivity value of 1.89 × 10^− 3 W cm and high carrier density of 3.45 × 10²⁰ cm^− 3 were obtained for the film deposited at the argon pressure of 2.0 Pa. The optical band gap of the films was found to increase from 3.08 to 3.29 eV as deposition pressure increased from 1 to 3 Pa. The effects of post-annealing treatments had been considered. In spite of its low conductivity comparing with other TCOs, Bi-doping didn't appreciably affect the optical transparency in the visible range of ZnO thin films.     

退火温度对直流磁控溅射制备Ru薄膜微观结构及膜基结合力的影响

采用磁控溅射法在Mo衬底上制备了Ru薄膜,利用真空退火炉、EDS、XRD,台阶仪及纳米划痕仪等设备研究了不同退火温度对Ru薄膜化学成分、相结构、残余应力及膜基结合力的影响。结果表明,不同退火温度处理下的Ru薄膜呈六方Ru结构,具有（002）择优取向,当退火温度为600 ℃时,薄膜出现氧化相。退火处理能够改善薄膜结晶程度。随退火温度的升高,薄膜残余应力逐渐降低,膜基结合力先升高后降低,当退火温度为300 ℃时,膜基结合力最高,约为17.6 N。     

直流、射频磁控溅射制备钌薄膜的微观结构及电学性能分析

为了探索直流和射频磁控溅射制备钌薄膜的微观结构及性能差异,进而指导薄膜制备工艺优化。采用直流和射频磁控溅射法在SiO2/Si(100)衬底上沉积不同时间和温度的钌薄膜;通过高分辨场发射扫描电镜、X射线衍射仪、原子力显微镜、四探针等方法研究不同溅射电源下制备的钌薄膜的微观结构和电学性能。结果表明,在相同溅射条件下,DC-Ru薄膜的结晶性优于RF-Ru薄膜;其厚度大于RF-Ru薄膜,满足tDC≈2tRF;其沉积速率高于RF-Ru薄膜,满足vDC≈2vRF。然而,其电阻率却高于RF-Ru薄膜,这主要得益于RF-Ru薄膜的致密度较高,从而降低了电子对缺陷的散射效应。     

Photoluminescence properties of ZnSe/SiO2 composite thin films prepared by sol-gel method

ZnSe/SiO2 composite thin films was prepared by sol-gel method. XRD results indicate the phase structure of ZnSe particles embedded in ZnSe/SiO2 composite thin films is sphalerite （cubic ZnS）. Spectroscopic ellipsometers were used to investigated the dependences of ellipsometric angle with wavelength of ZnSe/SiO2 composite thin films. The optical constant, thickness, porosity and the concentration of ZnSe of ZnSe/SiO2 thin composite films were fitted according to Maxwell-Garnett effective medium theory. The thickness of ZnSe/SiO2 composite thin thin films was also measured through surface profile. The photoluminescence properties of ZnSe/SiO2 thin composite thin films was investigated through fluorescence spectrometer. The photoluminescence results show that the emission peak at 487 nm （2.5 eV） is excited at 395 nm corresponds to the band-to-band emission of sphalerite ZnSe crystal（2.58 eV）. The strength free exciton emission and other emission peaks correlating to ZnSe lattice defect were also observed.     

磁控溅射法制备SnS薄膜的结构和光学性能

利用磁控溅射法在FTO玻璃上制备了Sn S薄膜。采用X射线衍射仪、扫描电子显微镜和紫外可见分光光度计对不同溅射参数下制备的Sn S薄膜的晶体结构、表面形貌和光学性能进行研究,确定出制备Sn S薄膜的最优溅射参数。结果表明:溅射功率为28 W,沉积气压在2.5 Pa时,制备出的Sn S薄膜在(111)晶面具有最好的择优取向,薄膜微观形貌呈单片树叶状,晶粒粒径约370 nm,晶粒分布均匀,薄膜表面光滑致密;最优溅射参数下制备的Sn S薄膜的吸收系数可达到105cm-1,比其他方法制备的Sn S薄膜的吸收系数值高,禁带宽度为1.48 e V,与半导体太阳能电池所要求的最佳禁带宽度(1.5 e V)十分接近。     

沉积和退火温度对多晶ZnO薄膜结构特性的影响

采用RF反应溅射法在Si（111）衬底上制备出了沿C轴高度取向的多晶ZnO薄膜。通过对ZnO薄膜的X射线衍射（XRD）分析,研究了沉积温度及退火对多晶ZnO薄膜取向性、晶粒大小和应力的影响。结果表明,衬底温度和退火温度对多晶ZnO薄膜的晶体结构影响显著。适当的提高衬底温度或适当的增加退火温度都能有效地改善ZnO薄膜的结构特性,但增加退火温度更有优势。同时原子力显微镜观察表明,退火能有效地降低ZnO薄膜的表面粗糙程度。