磁控溅射Ti掺杂NbN薄膜的机械和摩擦学特性研究

为研究Ti掺杂的NbN薄膜的机械和摩擦学特性,采用射频和直流磁控共溅射技术制备了Ti掺杂的NbN(Ti:NbN)薄膜.利用X射线衍射仪(XRD)、能量色散X射线光谱仪(EDX)、扫描电子显微镜(SEM)、纳米压痕仪、高温摩擦磨损实验机分别对Ti掺杂的NbN薄膜的微观结构、组成成分、表面形貌、机械和摩擦学性能进行了研究.XRD测试结果显示,薄膜的结晶性随着Ti靶掺杂功率的增加(从0 W逐渐升高到40 W)而呈明显增强趋势,晶粒尺寸也由18.010 nm增加到21.227 nm.当Ti靶的掺杂功率为30 W时,NbN薄膜的硬度由4.5 GPa(未掺杂)增加到20.4 GPa,弹性模量由145.8 GPa(未掺杂)增加到224.5 GPa; 当Ti靶的掺杂功率为40 W时,NbN薄膜的摩擦系数由0.73(未掺杂)下降到0.51,磨损率由3.3×10^-6 mm³/(N·mm)(未掺杂)下降到2.1×10^-6 mm³/(N·mm).这表明,掺杂Ti可使NbN薄膜的机械性能和摩擦学性能得到很大的改善.     

低氮掺杂对含氢类金刚石结构和力学性能的影响

为探讨低氮掺杂对含氢类金刚石组织结构和力学性能的影响.采用非平衡磁控溅射和等离子增强化学气相沉积(PECVD)复合技术,在316不锈钢和硅片上制备碳化钨过渡层和不同掺氮量的含氢类金刚石薄膜(a-C:H(N)).通过拉曼光谱、X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)和扫描电镜(SEM)对薄膜组织结构进行表征,薄膜的硬度和残余应力采用微纳米力学综合测量系统和薄膜应力测量仪进行表征.结果表明随着氮掺杂,薄膜形成碳氮键(CN)且其主要以C=N键形式存在,C=N/CN的比值随着薄膜氮含量增加逐渐下降.同时当掺氮量从0增至0.12 at%时,薄膜I_D/I_G比值迅速下降,sp~2C=C/sp~3C-C比值由0.65降至0.563,而薄膜硬度基本不变,约为20.4 GPa,残余应力则由3.35 Gpa降至1.31 GPa;随着掺氮量进一步增加,sp~2C=C/sp~3C-C比值增加,薄膜硬度迅速下降,残余应力则缓慢降低.可知氮的掺杂对DLC薄膜结构的影响有临界值0.12 at%,当掺氮量低于该值时,氮掺杂促进sp~3杂化的形成,薄膜具有较高的sp~3杂化含量.而随着薄膜含氮量进一步增加,sp~3杂化含量下降.同时当低氮掺杂时,可获得具有较高硬度以及较低残余应力的薄膜.     

(C6H5C2H4NH3)2CuxSn1-xI4-x层状类钙钛矿杂合物的制备与性能

液相法制备了亚铜掺杂的碘化亚锡基层状类钙钛矿结构杂合物(C6H5C2H4NH3)2CuxSn1-xI4-x(其中x为掺杂量)粉料,并用旋涂法制备了其薄膜。用原子吸收光谱法研究发现,亚铜实际掺杂量与投料量有较大差异。杂合物的X射线谱(XRD)、扫描电镜图像(SEM)表明,所得杂合物具有层状结构。紫外-可见谱测得了不同掺杂量时杂合物的带隙,霍尔效应测试测定了杂合物薄膜的载流子浓度和迁移率。结果表明,随着亚铜掺杂量的增加,杂合物的带隙基本不变,但杂合物中载流子密度增加,而迁移率则下降。     

掺杂ZnO薄膜的微结构及电学特性

用(ZnO)1－x(Al2O3)xx=w(Al2O3)=0、0.01、0.02、0.05）陶瓷靶材为原料，通过电子束反应蒸发生长了非故意掺杂及Al掺杂的ZnO（Al掺杂ZnO）薄膜.采用X射线衍射、Raman散射及霍尔效应技术研究了薄膜的晶体微结构及电学特性.结果表明，由（ZnO)1-x(Al2O3)x(x ≤ 0.02)的靶材生长得到的Al掺杂ZnO薄膜仍具有高度c-轴取向的纤锌矿晶体结构，但随着薄膜中Al掺入量的增加，其c-轴取向性有所退化；Raman光谱测量表明，Al掺杂ZnO薄膜的本征内应力随着Al掺入量的增加而增大，（ZnO)0.98(Al2O3)0.02薄膜中Al和Zn的原子个数比为6∶94，此时薄膜的内应力已接近饱和；Al掺杂ZnO薄膜的电阻率随着Al掺入量的增加呈现先减小后增大的特征，(ZnO)0.98(Al2O3)0.02薄膜具有最小的电阻率（7.85×10－4 Ω·cm），这归因于该类薄膜同时具有高电子浓度（1.32×1021 cm-3）和较高的电子迁移率（6.02 cm2/(V·s)）.     

铝掺杂量对氧化锌(ZnO∶Al)薄膜光电特性影响

利用超声喷雾热解方法,用普通载玻片作为衬底,在400℃下制备了不同铝掺杂量的氧化锌(ZnO∶Al或AZO)薄膜,在并对其光学及电学特性进行了研究。结果表明,AZO薄膜光电特性受Al掺杂量的影响很大,Al掺杂量为4at%时AZO薄膜的表面缺陷少,可见光透过率达到84%,其表面电阻约为60Ω/□。     

Mg掺杂对 Ba0.6Sr0.4TiO3薄膜介电性能的影响

应用Sol-Gel工艺制备了组份为(1-y)Ba 0.6Sr0.4TiO3-yMgO的薄膜材料,研究了Mg掺杂BST薄膜晶相结构、介电性能以及绝缘性能的影响规律.实验发现随着Mg掺杂量的增加,BST薄膜的介电常数、损耗因子以及电容变化率减小,其电阻率则增加;当Mg掺杂量分数为5%时,其介电常数为380,损耗因子为0.013,电容变化率为17.5%,电阻率为1.0×1012Ω@crm.     

CdO - ZnO复合薄膜的光电学特性研究

采用磁控溅射技术制备了不同原子百分比的CdO - ZnO复合薄膜,并利用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、紫外可见近红外分光光度计、四探针电阻测试仪研究了薄膜的结构和光电学特性.研究表明:适量增加CdO掺杂量可提高薄膜在近红外区域的透射率; CdO - ZnO复合薄膜的光学带隙和电阻率随CdO含量的增加而减小,且当CdO和ZnO的原子百分比为4:1时薄膜的带隙和电阻率分别为2.09 eV和10.79×10^-3 Ω·cm.该研究结果可为制备高导电性和高透过率的薄膜提供参考.     

热喷涂法制备Sb掺杂的SnO_2薄膜

以SnCl4·5H2O和SbCl3为原料,采用喷雾热分解法在管状石英玻璃基材上制备出Sb掺杂的SnO透明导电薄膜,并采用X射线衍射仪(XRD)和原子力显微镜(AFM)对薄膜的结构和表面形貌进行了分析,研究了Sb掺杂量和喷涂温度对薄膜方阻及结构的影响.结果表明:当Sb掺杂量为6 mol%、成膜温度为500℃时,薄膜的方阻达到最低(65Ω/□),结构最致密.     

梯度掺杂AZO薄膜的制备及其性能表征

采用Sol-Gel法,以不同铝离子浓度的溶胶梯度掺杂的方法制备了Al掺杂ZnO（AZO）薄膜,用XRD衍射仪和SEM扫描电镜对该薄膜进行了结构和形貌分析,并对其电学性能和光学性能进行了研究。结果表明,梯度掺杂的AZO薄膜比单一浓度掺杂5.0 at%（原子数百分比）的薄膜具有更明显的c轴择优取向,更强的本征紫外发光峰和近紫外发光峰。当薄膜的退火温度在500~650℃区间时,薄膜电阻率稳定在10-2Ω.cm,高于700℃时,薄膜电阻率明显升高。     

金属Y掺杂Mo -N薄膜的机械性能和摩擦学性质研究

利用射频磁控和直流磁控共溅射的方法制备了金属Y掺杂的 Mo -N 薄膜.对制备的薄膜样品进行元素组成、微观结构、表面形貌、摩擦学性质分析显示:薄膜的择优取向由未掺杂时的γ -Mo₂N(111)改变为Y掺杂后的γ -Mo₂N(200).与未掺杂的 Mo -N 薄膜相比较,所制备的MoYN薄膜的硬度明显降低,但耐磨性和平均摩擦系数均有所改善.其中Y掺杂含量为9.44at%时,薄膜的耐磨性为最佳,平均摩擦系数为最小(0.283),硬度为(24.13±3.15)GPa.