InP表面氮化对Al_2O_3/InP金属氧化物半导体电容界面特性及漏电特性的影响

采用原子层沉积系统中自带的等离子体发生器产生N_2等离子体直接处理InP表面,系统地研究了氮化对Al_2O_3/InP金属氧化物半导体(MOS)电容界面特性及栅漏电特性的影响。实验结果表明,氮化能有效降低界面缺陷密度和边界缺陷密度,抑制InP表面自然氧化物的形成,改善界面质量,提高Al_2O_3/InP MOS电容的电学性能。氮化之后,在Al_2O_3/InP界面会形成一个约为0.8 nm厚的界面层,积累区频散由7.8%降低至3.5%,滞回由130减小至60 mV,界面缺陷密度由5×10~(12)降低至2×10~(12)cm~(-2)·eV~(-1),边界缺陷密度由9×10~(11)降低至5.85×10~(11)V~(-1)cm~(-2),栅漏电流由9×10~(-5)降低至2.5×10~(-7)A/cm~2,这些数据充分证明了采用N_2等离子体直接处理InP表面来钝化Al_2O_3/InP界面的方法是有效的。     

Ba、Ga共掺杂对石榴石型固态电解质Li_7La_3Zr_2O_(12)显微组织及电导率的影响

采用固相法合成了Ba与Ga共掺杂的Li_7La_3Zr_2O_(12)(LLZO)石榴石型固态电解质粉末,再结合常压烧结制备了Ba、Ga共掺杂LLZO样品。采用X射线衍射、扫描电镜、能谱分析和交流阻抗法对样品的物相结构、微观形貌、成分分布及电导率进行了表征。结果表明,在烧结温度1 100℃下得到了立方相的LLZO固态电解质。当Ga的含量在LLZO化学式中为0.15,Ba掺杂量从0增加至0.15(Ga_(0.15)Ba_x-Li_(6.55+x)La_(3-x)Zr_2O_(12),x=0～0.15)时,LLZO样品的平均晶粒尺寸从14μm下降到4μm,30℃时晶界电导率由1.54×10~(-5)S·cm~(-1)提升到2.22×10~(-4)S·cm~(-1)。Ba作为一种烧结剂,改善了材料的烧结性能,降低了材料的平均晶粒尺寸,使晶粒与晶粒连接得更紧密。Li_(6.7)Ga_(0.15)La_(2.85)Ba_(0.15)Zr_2O_(12)样品在30℃下的总电导率为2.11×10~(-4)S·cm~(-1),远高于单独掺杂Ga时Li_(6.55)Ga_(0.15)La_3Zr_2O_(12)样品的总电导率(σ=1.40×10~(-5)S·cm~(-1)),由此可见,Ba、Ga共掺杂极大地提高了LLZO的锂离子电导率。     

不同浓度的Si掺杂β-Ga_2O_3薄膜的制备及研究

本文采用射频磁控溅射法在Si (100)和石英衬底制备纯β-Ga_2O_3和不同浓度的Si掺杂β-Ga_2O_3薄膜,并且研究Si掺杂对β-Ga_2O_3薄膜结构、表面形貌和光学性质的影响。X射线衍射(XRD)测试结果表明,Si掺杂β-Ga_2O_3薄膜都未出现新的衍射峰,随着Si浓度的增加,β-Ga_2O_3的特征峰(111)逐渐向大角度方向移动。X射线光电子能谱(XPS)表明β-Ga_2O_3薄膜中成功掺入了Si元素。本文使用原子力显微镜(AFM)表征薄膜的表面形貌,结果表明薄膜表面的粗糙度随着Si浓度增加呈现单调递增的趋势。紫外-可见光(UV-visible)透射光谱表明薄膜均在可见光波段具有高透光率,薄膜的光学带隙随Si掺杂浓度的变大而变大。Si掺杂实现了β-Ga_2O_3的带隙可调,表明Si是一种有潜力的掺杂剂。     

磁控溅射制备Er~(3+)掺杂Al_2O_3薄膜的上转换发光特性

Al_2O_3作为太阳能电池的钝化层,如果掺入稀土元素Er~(3+)通过吸收红外光并将其上转换为可见光被硅吸收,则可以提高太阳能的利用率。本文采用磁控溅射法制备得到厚度为500 nm左右的不同浓度Er~(3+)掺杂Al_2O_3薄膜。X射线衍射测试表明薄膜由θ-(Al,Er)_2O_3、Al_(10)Er_6O_(24)和ErAlO_3相构成。通过波长980nm的激光器激发产生光频上转换,获得了490 nm的绿光和670nm的红光发光,分别对应于Er~(3+)的~4F_(7/2)→~4I_(15/2)和~4F_(9/2)→~4I_(15/2)的能级跃迁。当Er~(3+)掺杂浓度为0.6%(摩尔比)时,上转换发光强度最强。上转换发光强度受到Al_(10)Er_6O_(24)和ErAlO_3晶体的生成以及Er~(3+)掺杂浓度的影响,并且对红光的影响要大于绿光。Er~(3+)掺杂Al_2O_3薄膜相比粉体材料具有较低的声子态密度,从而抑制了Er~(3+)无辐射跃迁,得到了不同于粉体材料的490nm绿光的发光。     

Al_2O_3掺杂ZnO微米花对丙酮超高灵敏度和优异选择性

利用水热合成技术,成功制备具有孔道的纯ZnO微米花和Al_2O_3掺杂的ZnO(Al_2O_3-ZnO)微米花。通过X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、电子能谱(EDS)对样品的形貌和结构进行表征。利用所得的纯ZnO和Al_2O_3-ZnO样品制备气敏元件,并对其气敏特性进行研究。结果表明:在工作温度为260℃时,基于Al_2O_3-ZnO的气敏元件对100×10~(-6)的丙酮气体的灵敏度约为82.8,约为同条件下基于纯ZnO的气敏元件对丙酮气体灵敏度(18.0)的4.6倍,其响应时间和恢复时间分别为3s和8s,是同条件下干扰气体中灵敏度最高的乙醇气体的灵敏度(26.2)的3.16倍,该元件具有优异的选择性,能成功区分具有相似性质的丙酮和乙醇。此外,Al_2O_3-ZnO器件可检测到0.25×10-6的丙酮气体,其灵敏度约为3.1。     

氟化镁基底上HfO_2中间层对Al_2O_3薄膜微观组织和力学性能的影响（英文）

采用电子束蒸镀技术在氟化镁基底上制备了单层Al_2O_3薄膜和含有HfO_2中间层的HfO_2/Al_2O_3双层薄膜。在空气中对所制备的薄膜进行1 h 600℃的退火处理。通过掠入角X射线衍射仪(GIXRD)、场发射扫描电镜(FE-SEM)、傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)、纳米压痕和划痕法对薄膜的微观结构、红外透过率和力学性能进行了表征。结果表明:退火处理后HfO_2/Al_2O_3双层薄膜中形成了一层树枝状的新层,这种新层的硬度大于17.5 GPa。这种高硬度的新层能够保护氟化镁基底不被划伤。从GIXRD图谱中只能找到单斜相HfO_2的衍射峰,而Al_2O_3薄膜仍然保持非晶态。从这些结果中可以推断出HfO_2从非晶态向单斜相的转变促进了这种树枝状新层的产生,也正是这种新层提高了保护薄膜的力学性能。     

Pr~(3+)离子激活的新型长余辉发光材料GdY_(1.46)Lu_(0.5)Ga_3Al_2O_(12)∶0.04Pr~(3+)的发光性质研究

通过高温固相法合成了镨掺杂的稀土镓铝石榴石(GdY_(1.46)Lu_(0.5)Ga_3Al_2O_(12)∶0.04Pr~(3+))。利用X射线衍射、荧光光谱、长余辉光谱、荧光衰减曲线和热释光光谱等手段,对样品的发光性质进行了系统的研究。结果表明,在254nm光源的激发下,样品GdY_(1.46)Lu_(0.5)Ga_3Al_2O_(12)∶0.04Pr~(3+)发出黄色的荧光,停止激发后,该样品发出明亮的黄色长余辉。并且,该长余辉能够持续3h以上。     

Sn_(0.85)Ga_(0.15)P_2O_7/聚苯醚复合电解质的中温电性能探索

合成了复合电解质Sn_(0.85)Ga_(0.15)P_2O_7/聚苯醚(Sn_(0.85)Ga_(0.15)P_2O_7/PPO)。通过X射线衍射仪(XRD)和扫描电镜(SEM)对产物进行分析,XRD结果表明Sn_(0.85)Ga_(0.15)P_2O_7和PPO复合没有发生反应生成新物质,SEM结果表明样品致密性良好。采用电化学工作站对Sn_(0.85)Ga_(0.15)P_2O_7/PPO的中温电性能(100~350℃)进行了研究。电化学结果表明,湿润氧气气氛中Sn_(0.85)Ga_(0.15)P_2O_7/PPO在300℃即可达到最大值1.2×10~(-2)S/cm。其在300℃开路条件下的电解质阻抗、极化阻抗分别为8.69和0.51Ω·cm~2。H_2/O_2燃料电池性能测试表明,在0.54V时有最大输出功率密度60.5mW/cm~2。     

固体激光用Nd:Lu_2O_3透明陶瓷的制备和光学性能研究（英文）

Nd:Lu_2O_3材料由于具有高热导率、低声子能量和优异的光学特性而成为非常有前景的高功率固体激光器用的增益介质。但Lu_2O_3单晶的熔点超过2400℃,难以生长,而Lu_2O_3陶瓷既能在低温下制备,又具有与晶体相当的光学性质和激光性能从而备受关注。本研究制备了高透明的Nd:Lu_2O_3陶瓷并对其光学性质和激光性能进行探究。以共沉淀法制备的纳米粉体为原料,采用真空烧结结合热等静压(HIP)两步烧结法制备了1.0at%Nd:Lu_2O_3透明陶瓷。对制备的粉体、素坯和陶瓷的微结构进行了表征:HIP后处理的陶瓷平均晶粒尺寸是724.2nm。厚度为1.0mm的1.0at%Nd:Lu_2O_3透明陶瓷在1100 nm处的直线透过率是82.4%,样品在806 nm处的吸收截面为1.50×10~(–20) cm~2,而根据荧光光谱计算得到的发射截面为6.5×10~(–20) cm~2。分别在878.8和895.6 nm波长激发下, 1.0at%Nd:Lu_2O_3透明陶瓷~4F_(3/2)→~4I_(11/2)跃迁的平均荧光寿命均为169ms。当输出耦合镜的透过率TOC=2.0%时,退火后的1.0at%Nd:Lu_2O_3透明陶瓷获得了最大输出功率为0.47 W的准连续(QCW)激光输出,斜率效率为8.7%。本研究成功制备了显微结构均匀、高透明度的1.0at%Nd:Lu_2O_3陶瓷,并展示了其在固体激光增益介质领域的广阔应用潜力。     

水性纳米Al_2O_3/聚硅氧烷杂化镁合金防腐涂层的制备及性能

以水性纳米Al_2O_3溶胶、γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷(GPTMS)和甲基三甲氧基硅烷(MTMS)为原料,采用溶胶凝胶法,制备了水性纳米Al_2O_3/聚硅氧烷杂化镁合金防腐涂层。采用电化学交流阻抗技术、动电位极化曲线等手段研究了纳米Al_2O_3/(GPTMS+MTMS)摩尔比对涂层的耐腐蚀性能的影响。结果表明,涂层的耐腐蚀性能随着摩尔比的增大呈现先增强后下降的趋势,其中摩尔比为1∶5的杂化涂层耐腐蚀性能最佳,在3.5%Na Cl溶液中浸泡75 h后的交流阻抗值为6.68×10~6Ω/cm~2,腐蚀电流密度为4.19×10~(-9)A/cm~2,比裸露AZ31B基板的腐蚀电流密度降低了4个数量级。另外,涂层的扫描电镜照片显示,纳米Al_2O_3粒子均匀分散于涂层之中,粒子与有机物粘连紧密,无明显的团聚现象。     

PI柔性衬底上Ga掺杂ZnO透明导电薄膜的常温制备及特性研究

采用射频(RF)磁控溅射技术在室温条件下制备了基于柔性PI衬底上不同氧化镓(Ga_2O_3)掺杂浓度的ZnO(GZO)薄膜。研究发现,在Ga_2O_3掺杂浓度为5%(质量比)情况下,制备的GZO薄膜具有最优化的光电特性,其对应电阻率为5.85×10~(-4)Ω·cm,Hall迁移率为14.6 cm~2·V~(-1)·s~(-1),载流子浓度为7.33×1020cm~(-3),可见光区平均透过率为86.5%。经过1000次弯折测试后,垂直于折痕方向的电阻明显增大,而平行于折痕方向的电阻变化相对较小。基于以上结果,可以得出所制备的GZO薄膜具备优异的光电特性,有望应用于各种柔性光电设备。     

后退火对射频磁控溅射制备β-Ga_2O_3薄膜的影响

采用射频磁控溅射法制备了氧化镓(Ga_2O_3)薄膜,计算了薄膜的O/Ga摩尔比,比值为1.57。研究了后退火对薄膜结构,形貌特征和光学带隙的影响。X射线衍射(XRD)结果表明,退火前的Ga_2O_3薄膜是一种无定形结构。在600℃氧气氛中退火2h后,薄膜开始出现β-Ga_2O_3的(■01)衍射峰;随着退火温度的升高,β-Ga_2O_3(■01)衍射峰进一步增强,并且半高宽从0.61°减小到0.49°。原子力显微镜(AFM)测试结果表明,退火前后薄膜表面的均方根粗糙度从3.47 nm增加到了7.08 nm,晶粒尺寸从19 nm增加到了53 nm。紫外-可见分光光度计(UV-VIS)测试结果表明Ga_2O_3薄膜在250 nm-1500 nm波长范围内的平均透过率在85%以上。利用Tauc公式计算了Ga_2O_3薄膜的光学带隙,带隙宽度在(4.85-5.06)eV之间,且随退火温度增加而减小。分析了表面形貌、光学带隙与薄膜结构之间的关系。     

Cr~（3＋）离子掺杂对Al_2O_3粉末结构及发光性能影响

采用球磨法制备了不同浓度Cr_2O_3掺杂的Al_2O_3粉体,并在700℃、1200℃空气中退火2 h。1200℃退火后样品,除掺杂浓度为1.6%的样品中出现少量γ-Al_2O_3相外,其余样品相均为纯α-Al_2O_3。样品晶格常数随着Cr~（3＋）离子浓度的增加而增加。采用波长为579 nm的激发光源对佯品进行荧...     

ZnAl_2O_4和La_2O_3对Ca_(0.61)Nd_(0.26)TiO_3-MgTiO_3复合陶瓷介电性能的影响

通过传统的固相反应合成掺杂ZnAl_2O_4和La~(3+)(来自La_2O_3)的Ca_(0.61)Nd_(0.26)TiO_3-MgTiO_3复合陶瓷粉体,干压成型后在空气气氛下常压烧结制备ZnAl_2O_4和La~(3+)掺杂Ca_(0.61)Nd_(0.26)TiO_3-MgTiO_3复合陶瓷样品。分别研究了La~(3+)和ZnAl_2O_4的掺杂量对复合陶瓷样品的微观形貌、相组成和介电性能的影响。结果表明:ZnAl_2O_4具有细化晶粒的作用;Ca_(0.61)Nd_(0.26)TiO_3-MgTiO_3复合陶瓷样品的致密度随La~(3+)和ZnAl_2O_4含量的增加而增加;介电常数和谐振频率温度系数随ZnAl_2O_4含量的增加而减小,随La_2O_3添加量变化不大;品质因数值随ZnAl_2O_4含量的增加先增加后减小。制备出的ZnAl_2O_4和La~(3+)掺杂Ca_(0.61)Nd_(0.26)TiO_3-MgTiO_3复合陶瓷致密度达到94%以上,介电常数在40~50之间,谐振频率温度系数小于40×10~(-6)℃~(-1),品质因数大于38 000GHz,可以用于通信技术领域。     

掺杂 Al_2O_3对 Ba_2Ti_9O_(20)相形成的影响

本文研究了在BaO-TiO_2-SnO_2固相反应系统中掺杂 Al_2O_3对 Ba_2Ti_9O_(20)相形成的影响。实验结果表明,即使掺杂少量的 Al_2O_3,在反应过程中 Ba_2Ti_9O_(20)相也变得更容易形成。微观结构分析结果表明,Ba_2Ti_9O_(20)晶体结晶时,由于具有层状结构特征,往往会出现结构层间应力;这种应力会严重制约Ba_2Ti_9O_(20)晶体的形核和长大。掺杂少量 Al_2O_3后,能形成与 Ba_2Ti_9O_(20)晶体共生的 BaAl_2Ti_6O_(16)晶体;这种共生机制抑制了应力的发展。Al_2O_3改善了 Ba_2Ti_9O_(20)结晶的动力学条件,促进了 Ba_2Ti_9O_(20)相的形成。     

保护气氛下反应烧结MoSi_2/Al_2O_3复合陶瓷

以金属Mo粉、Si粉和Al粉为原料,采用反应烧结法制备MoSi_2/Al_2O_3陶瓷复合材料,有效增强其室温韧性和强度,并揭示其电阻率随烧结温度变化规律。利用XRD和SEM分析不同温度烧结后MoSi_2/Al_2O_3复合材料试样的物相组成和微观结构;研究不同烧结温度下试样的力学和电学性能。结果表明:在氩气保护气氛下1 200℃时,MoSi_2/Al_2O_3陶瓷复合材料的各项性能较好,其显气孔率为20.7%,体积密度为4.8g/cm~3,断裂韧性值为9.72MPa·m1/2,电阻率为6.0×10~(-2)Ω·cm。所制备的MoSi_2/Al_2O_3陶瓷复合材料物相结构主要由Al_2O_3包覆MoSi_2形成的连续包覆相组成,组织结构均匀。烧结温度为1 200℃时,MoSi2导电相由弥散分布变成相互连接的网络状分布,且Al_2O_3包覆MoSi_2导电相的包覆层变薄,包裹的MoSi_2颗粒之间易于突破包覆相而互相连通,有助于降低电阻率。     

混晶β-(Al,Ga)_2O_3的禁带调节（英文）

通过光学浮区法生长了不同浓度的β-(Al,Ga)_2O_3混晶。当Al~(3+)掺杂浓度达到0.26的时候,晶体生长出现开裂现象。进行X射线衍射分析,结果表明所得β-(Al,Ga)_2O_3混晶保持了β-Ga_2O_3的晶体结构,晶体没有出现其他杂质相,并且随着Al~(3+)浓度的增加,晶格常数a、b、c减小,β角增大;核磁共振光谱显示Al的确进入了Ga的格位并且取代了Ga的四配位和六配位格位,两者的比例约为1:3。通过测试β-(Al,Ga)_2O_3混晶的透过光谱,得出β-(Al,Ga)_2O_3混晶的禁带调节范围为4.72~5.32 eV,扩大了β-Ga_2O_3晶体在更短波段的光电子探测器方面的应用。     

纳米Al_2O_3溶胶复合水性聚苯胺环氧树脂涂层的制备及性能

以γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷(GPTMS)为改性剂,对纳米氧化铝溶胶进行改性处理,随后将其分散于聚苯胺/水性环氧树脂中,再经固化剂固化,制成纳米氧化铝溶胶复合涂层。利用电化学交流阻抗、动电位极化曲线等手段分别对水性环氧涂层(epoxy)、纳米氧化铝溶胶改性水性环氧涂层(Al_2O_3/epoxy)、聚苯胺复合水性环氧涂层(PANI/epoxy)以及纳米氧化铝溶胶复合聚苯胺/水性环氧涂层(Al_2O_3/PANI/epoxy)的耐腐蚀性能和力学性能进行了研究。结果表明,Al_2O_3/PANI/epoxy涂层在3.5%NaCl溶液中浸泡15 d后的交流阻抗值为2.87×10~7Ω·cm~2,比epoxy涂层提高了3个数量级,防腐能力最强。该涂层的附着力为0级,硬度为6H,均高于其他涂层。另外,Al_2O_3/PANI/epoxy涂层的SEM照片显示,纳米Al_2O_3粒子与聚苯胺及环氧树脂粘连紧密,无明显的团聚。并发现在涂层与金属界面间出现了致密钝化层。     

纳米Al_2O_3掺杂对AM60B镁合金表面微弧氧化膜层结构和耐蚀性的影响

为促进大面积镁合金表面耐蚀性能优良的微弧氧化膜层的工业化生产,在硅酸盐水溶液中掺杂纳米Al_2O_3颗粒对AM60B镁合金进行微弧氧化;采用扫描电镜、X射线衍射仪及盐雾试验分析了掺杂纳米Al_2O_3颗粒对氧化膜层的形成过程、形貌、成分以及耐蚀性的影响。结果表明:掺杂纳米Al_2O_3微弧氧化膜物相组成主要有MgO、MgAl_2O_4、Mg_2Si_2O_4、Al_2O_3,纳米Al_2O_3的掺杂能提高氧化膜的密度,促进薄膜生长,使表面孔隙分布更均匀,尺寸更小;掺杂纳米Al_2O_3氧化膜的耐蚀性较未掺杂氧化膜的大幅提高。     

有机蒙脱土-改性Al_2O_3/聚氨酯弹性体复合材料的微观形貌及力学性能

以十八烷基三甲基氯化铵(OTAC)为插层剂,通过离子交换法改性钠基蒙脱土(MMT)制得有机蒙脱土(OMMT),采用硅烷偶联剂KH550改性纳米Al_2O_3得到表面修饰的KH-Al_2O_3;以聚丙二醇(PPG)、4,4’-二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)和1,4-丁二醇(BDO)为原料合成聚氨酯弹性体(PUE)基体,并将两种无机填料OMMT和KH-Al_2O_3以不同质量比且总质量分数保持3wt%掺杂至PUE基体中,采用预聚体法制备OMMT-改性Al_2O_3/PUE(OMMT-Al_2O_3/PUE)复合材料,用FTIR、XRD、SEM和TEM测试分析了复合材料的微观形貌和力学性能。结果表明:OMMT在2 922cm~(-1)和1 469cm~(-1)处出现—CH2吸收峰,表明OTAC分子链成功插入到MMT片层,且OMMT的层间距较MMT增加约0.7nm;KH-Al_2O_3在2 924cm~(-1)和1 447cm~(-1)处出现了—CH2吸收峰,表明Al_2O_3表面成功接枝KH550;TEM图像可清晰看到OMMT的片层结构,改性后的OMMT和KHAl_2O_3存在一定的相互作用,且同种分子内的相互作用减弱。OMMT-Al_2O_3/PUE复合材料中的OMMT与KHAl_2O_3质量比适当时,OMMT和KH-Al_2O_3在PUE基体中分散性较好,OMMT在基体中以层状结构存在,且KH-Al_2O_3与基体形成新的化学键改变了原有晶型结构,出现了新的衍射峰。力学性能测试结果表明:当OMMT与Al_2O_3质量比为1∶1时,OMMT-Al_2O_3/PUE复合材料的拉伸强度、扯断伸长率及断裂拉伸强度分别为21.82MPa、668%和19.98 MPa,比PUE基体分别提高了43.8%、29.2%和36.8%,与单一采用OMMT或KH-Al_2O_3改性PUE树脂相比,力学性能也明显得到改善。