GeSb2Te4薄膜表面形貌及力学性能的分形表征

以不同溅射功率在Si（111）基底上制备了GeSb2Te4薄膜。用原子力显微镜和X射线衍射仪以及高度相关函数法分析了薄膜生长表面形貌的分形维，并用纳米硬度计研究了薄膜表面的力学性能。结果表明，随着溅射功率增大，薄膜表面质量提高，分形维增大，且硬度和弹性上升；但超过一定值后，薄膜表面质量又会降低，分形维也随之减小，硬度和弹性下降。并指出借助分形维数可以优化溅射工艺参数，并能够较好地表征薄膜表面力学性能。     

PET基纳米Ag薄膜形貌与导电及电磁屏蔽性能的分形表征

采用磁控溅射法在PET非织造布上制备了不同厚度的纳米结构Ag薄膜,用高度相关函数法对薄膜的原子力显微镜(AFM)图像进行分形维计算,用AFM分析不同厚度纳米结构Ag薄膜形貌及粒径的变化;用网络测试仪测试了不同厚度样品的电磁屏蔽效能。结果表明,随着薄膜厚度的增加,薄膜表面质量提高,分形维增大;电磁屏蔽效能也随分形维的增大而增加。可以认为,分形维能有效地表征薄膜的表面形貌,分形维与导电及屏蔽效能存在明显的对应关系,并可以用分形维优化磁控溅射的工艺条件。     

纳米TiO2薄膜的制备及其表面形貌AFM观测

采用溶胶-凝胶法在玻璃载波片及ITO导电玻璃片上制备出负载型纳米TiO2薄膜,并用原子力显微镜(AFM)对不同条件下制备的TiO2的表面形貌进行了表征.结果表明,TiO2薄膜能较好地负载在玻片表面,并且TiO2薄膜的表面形貌与前驱物的配比浓度、基片、热处理温度等都有密切的关系.随浓度和镀膜层数的增大,薄膜中TiO2纳米微晶的颗粒尺寸逐渐增大,从细小均匀粒子膜变为较大不规则的板块结构.在ITO薄膜面形成的TiO2薄膜具有较小的颗粒和均匀的分布.     

AFM研究表面活性剂对Fe2O3纳米薄膜形貌的影响

用ＦｅＣｌ３为起始原料水解法制备了Ｆｅ２Ｏ３纳米薄膜。实验中加入了不同的表面活性剂改善胶体与基片的附着力。使用原子力显微镜（ＡＦＭ）对簿膜的形貌进行了表征,讨率了表面活性剂影响簿膜中氧化铁纳米颗粒形貌的因素。     

金属腐蚀形貌的分形表征

利用扫描电子显微镜(SEM)得到铝合金表面腐蚀损伤微观形貌,借助于数字图像处理技术对其进行二值化处理,并利用小岛法研究二值图像的分形维数,得到分形维数随腐蚀损伤的变化趋势。结果表明:二值化过程中灰度阈值与分形维数间的函数关系与弹塑性材料的拉伸曲线具有类比性。提出了从分形角度上表征腐蚀损伤特征,所得的结果具有一定的工程价值。     

纳米杂化聚酰亚胺薄膜分形特征研究

无机纳米杂化聚酰亚胺薄膜是一种新型纳米功能复合材料，具有非常广阔的应用前景。研究了无机纳米杂化聚酰亚胺薄膜的表面形貌和微结构，测试结果表明，纳米颗粒为α-Al2O3，颗粒尺寸在3-5nm范围内主要分布在聚酰亚胺基体畴界处。薄膜具有分形特征，其分形雏数接近扩散限制凝聚模型的理论值。     

离子束溅射生长Ge纳米薄膜的表面形貌观察

采用离子束溅射技术并按正交试验方案生长了不同厚度以及在不同条件下退火的Ge纳米薄膜,用AFM图谱对薄膜的表面形貌进行了表征.结果表明厚度为2.8nm的Ge膜在600℃下退火10min,出现了高4nm、直径50nm左右的Ge岛,而10nm厚的Ge膜在720℃下退火120min,岛的数量较多且分布比较均匀.通过离子束溅射机理和沉积原子之间的扩散运动,对这些现象进行了较为合理的解释.     

水泥断口表面形貌的分形维数定量表征研究

利用分形几何学理论定量表征了几种水泥断口表面的微观形貌特征,并且考察了断口表面分形维数与其抗压强度的关系.结果表明,水泥断口的表面分形维数介于2～3之间,且线性回归分析的相关系数均大于0.98,强的相关性表明实验所选用的水泥断口具有明显的分形特征;水泥的抗压强度与其断口表面分形维数值呈正相关关系.     

多孔陶瓷薄膜表面形貌研究

用原子力显微镜（ＡＦＭ）观察Ａｌ２Ｏ３、Ａｌ２Ｏ３－ＳｉＯ２及Ａｌ２Ｏ３－ＳｉＯ２－ＴｉＯ２复合陶瓷薄膜的表面形貌,Ｘ射线衍射（ＸＲＤ）分析表明,Ａｌ２Ｏ３薄膜的上为γ－Ａｌ２Ｏ３;Ａｌ２Ｏ３－ＳｉＯ２薄由γ－Ａｌ２Ｏ３和非晶诚ＳｉＯ２组成;而Ａｌ２Ｏ３－ＳｉＯ２－ＴｉＯ２薄膜的相成分为Ａｌ２Ｏ３、ＴｉＯ２、Ａｌ４Ｔｉ２ＳｉＯ１２和非晶态ＳｉＯ２,各相的含量随化学成分变化而变化,ＡＦＭ观察结果表明     

三维表面粗糙度参数的矩表征

以分形几何理论为基础,利用轮廓谱矩和表面谱矩对三维表面粗糙度评定参数进行了分形表征;并且从理论上提出了一些新的三维评定参数,如均一性、等方性等;最后还进行了实验验证。     

沉积膜厚度对NdFeB薄膜形貌和磁性能的影响

采用直流磁控溅射法,以P型单晶硅为基体材料,通过调整溅射时间制备出不同厚度的NdFeB薄膜.然后对不同厚度的薄膜运用相关仪器进行表征,结果表明,NdFeB薄膜厚度随着溅射时间的延长呈现近似线性增加,不同溅射时间段的沉积速率近似相同.矫顽力随着薄膜的厚度和Nd含量的增加而增加,薄膜中F的含量由84.01％降至81.65％,Nd含量由10.73％升至13.10％,B含量在5.25％～5.38％范围内浮动.     

基于电流致重结晶的Poly-Si纳米薄膜电阻电学修正特性

为了提高基于多晶硅纳米薄膜的压阻传感器的性能及成品率,对不同厚度多晶硅薄膜的电阻电学修正特性进行了研究.采用低压化学气相淀积(LPCVD)工艺,620℃下制备多晶硅薄膜.通过固相扩散法实现高掺硼,并基于光刻工艺制作成电阻.实验结果表明,在薄膜电阻上施加高于阈值的电流,可有效降低电阻值.薄膜厚度的变化改变了薄膜结晶度及晶粒尺寸,从而影响其修正阈值电流密度及修正速率.用所建立的晶界填隙原子-空位对模型对电学修正现象进行了理论分析,认为该现象是大电流激励产生的焦耳热导致晶界发生逐层重结晶,从而增大载流子迁移率的结果.研究表明,该方法可用于高掺杂多晶硅电阻的封装后调阻.     

多层复合Bi/Sb纳米薄膜的制备及热电性能研究

选取单晶硅作为隔热衬底,Bi和Sb材料作为靶材,采用磁控溅射技术溅射制备多层复合纳米薄膜.研究了当固定调制周期为40nm,Bi和Sb的调制比分别为1∶1、3∶2、4:1和1∶4时,Bi/Sb超晶格复合薄膜的Seebeck系数、电导率和功率因子在160～250K温度范围内随温度的变化.发现当调制比为1∶4时,Bi/Sb薄膜的功率因子明显高于其它3种情况.     

ZrO2薄膜的表层结构

用射频溅射技术制备了ＺｒＯ２薄膜，用恒正电子束分析该谱膜，发现它的的表层存在一高正电子吸收区，它与钇的表面富集有关，提出了相应的模型。     

金刚石薄膜涂层硬质合金刀具的界面表征

采用SEM对金刚石薄膜涂层硬质合金刀具的金刚石薄膜表面、背面及金刚石薄膜剥落后的硬质合金刀片表面的典型形貌进行了观察,并采用TEM对金刚石薄膜／硬质合金刀片横截面的微观组织进行了研究,还采用FT—Raman光谱法对金刚石薄膜表面及金刚石薄膜剥落后的硬质合金刀片表面的微观结构进行了表征．结果表明：经适当的化学侵蚀脱钻和等离子体刻蚀脱碳预处理后,金刚石薄膜涂层硬质合金刀具的界面通常存在薄的（数十nm）石墨碳层;局部区域见到金刚石粒子直接生长在WC颗粒上,金刚石膜／基横截面的典型组织层次为：金刚石薄膜／薄的石墨碳层／细小的WC层／残留的脱碳层（η相＋W相）／原始的硬质合金基体．     

纳米纤维素/氧化石墨烯/碳纳米管复合薄膜的制备及表征

以纳米纤维素(CNF)为分散介质,氧化石墨烯(GO)为增强介质,多壁碳纳米管(MWNT)为导电介质,机械搅拌后真空抽滤制备CNF/GO/MWNT复合薄膜,研究GO/MWNT含量对复合薄膜性能的影响,采用红外、Raman光谱、扫描电镜、透射电镜对薄膜的结构和形貌进行表征,采用动态力学分析、热重分析和电导率测试研究薄膜的力学性能、热性能和电性能。结果表明,薄膜的拉伸强度随GO含量的增加先增加后减小,薄膜电导率和耐热性随MWNT用量增加而增加,当CNF/GO/MWNT质量比为20/10/70时,复合薄膜性能最佳,薄膜的电导率达到236.07 S/m,拉伸强度为25.13 MPa,180~300℃区间材料的热失重为9.45%,最大热分解速率对应温度达到322.69℃。扫描电镜、透射电镜结果表明,GO在材料内部呈现规整结构,CNF能有效分散GO/MWNT,形成均匀分散液。     

矿用钢丝的表面腐蚀形貌及分形研究

钢丝绳中钢丝锈蚀是造成矿用提升钢丝绳失效的主要形式之一,以矿用钢丝为研究对象,在模拟矿井淋水的碱性腐蚀介质下开展长时间的腐蚀试验,观察腐蚀形貌并探讨钢丝的腐蚀规律,基于分形理论计算腐蚀形貌的分形维数.结果表明,分形维数值可以描述钢丝腐蚀过程中表面形貌的复杂程度;腐蚀表面与分形维数密切相关,腐蚀越严重,表面形貌越复杂.分形维数越大;浸泡初期以点蚀为主,失重速率变化较快,分形维数先升高达到一个峰值随后减小;浸泡后期以均匀腐蚀为主,失重速率变化趋于平缓,分形维数逐渐增大.     

Theoretical Study on the Bilayer Buckling Technique for Thin Film Metrology

Recently, a novel technique based on the wrinkling of a bilayer composite film resting on a compliant substrate was proposed to measure the elastic moduli of thin films. In this paper, this technique is studied via theoretical analysis and finite element simulations. We find that under an applied compressive strain, the composite system may exhibit various buckling modes, depending upon the applied compressive strain, geometric and material parameters of the system. The physical mechanisms underlying the occurrence of the two most typical buckling modes are analyzed from the viewpoint of energy. When the intermediate layer is much thicker than the top layer, the condition under which the bilayer buckling will occur prior to other modes is given. The results reported here may facilitate the design of the bilayer buckling technique for the thin film metrology.     

基片温度对TiO2薄膜表面形貌和性能的影响

利用射频磁控溅射设备在玻璃基片上制备TiO2薄膜,采用AFM、UV-Vis分光光度、接触角测定仪等测试手段,研究基片温度对薄膜表面形貌、粗糙度和表面性能的影响.结果表明,随着基片温度增加,薄膜表面粗糙度增大,薄膜中颗粒由无定形态逐渐向定向排列的晶态转变,而薄膜结构、表面形貌和粗糙度的变化明显影响薄膜表面性能.最后,探讨了薄膜的生长机理.