掺氮二氧化钛薄膜的常压化学气相沉积及其结构性能研究

用常压化学气相沉积（APCVD）法，以四氯化钛（TiCl4）、氧气（O2）和氨气（NH3）作为气相反应先驱体，成功制备了掺氮二氧化钛（TiO2）薄膜。XRD、XPS和UV—Vis透射光谱研究表明，氮掺杂在二氧化钛薄膜中引入Ti4O7相，抑制了锐钛矿相向金红石相的转变；氮掺杂促使光吸收限红移，提高了薄膜在可见光照射下的光催化效率，并改善了薄膜表面的亲水性能。该工艺成本低廉，成膜速度快（150nm／min），适用于工业化浮法玻璃生产线，产业化前景广阔。     

DBD-CVD法制备掺氮二氧化钛薄膜及其结构性能

采用介质阻挡放电化学气相沉积（DBD-CVD）法制备TiO2透明自清洁功能薄膜,选用四异丙醇钛（TTIP）、NH3作为反应先驱体,另外再加入一定量的N2、Ar或者He作为稀释气体控制气体的流量和流速。通过对其进行X射线衍射、紫外-可见光谱、X光电子能谱、场发射扫描电镜、光催化性质、光亲水性质等测试表明,过DBD-CVD方法制备TiO2薄膜,只存在锐钛矿相,氮掺杂改变了薄膜中锐钛矿相晶粒生长的取向,从而影响薄膜的表面微观结构,促使光吸收限红移,提高了薄膜在可见光照射下的光催化效率,并改善了薄膜表面的亲水性能。     

介质阻挡放电常压化学气相沉积技术及其在薄膜制备中的应用

介质阻挡放电(DBD)是一种可以在常压下工作的放电形式,以这种放电形式为离子源的介质阻挡化学气相沉积(DBD-CVD)技术可以以较高的反应物流量实现多种薄膜的沉积,因而有广阅的应用前景。综述了DBD技术的发展历史及相关理论,着重介绍了DBD-CVD技术及其应用现状,并提出展望。     

APCVD法制备掺氮二氧化钛薄膜及其性能研究

采用常压化学气相沉积(APCVD)法,以四氯化钛(TiCl4)、氧气(O2)氨气(NH3)作为先驱体,成功制备了掺氮二氧化钛(TiO2)薄膜.通过对其进行扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、紫外可见透过光谱(UV-VIS)研究后发现,氮掺杂后在二氧化钛薄膜中引入Ti4O7相,抑制了锐钛矿相向金红石相的转变,光吸收限发生红移,相应从365.8nm红移到了402.6nm,提高了薄膜在可见光照射下的光催化效率,并改善了薄膜表面的亲水性能.     

均匀介质阻挡放电处理提高聚合物薄膜表面亲水性的研究

用中等气压空气中均匀介质阻挡放电(DBD)产生的低温等离子体对聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)和聚碳酸酯(PC)两种聚合物薄膜进行表面改性,研究了DBD等离子体处理对两种材料表面亲水性的影响。通过接触角测量和表面能测量以及全反射傅里叶变换红外光谱等手段研究了等离子体处理前后PMMA和PC的表面特性。测量了不同功率密度下材料表面水接触角和表面能随处理时间的变化规律以及处理后的材料在空气中放置时的退化效应,并对改性的机理进行分析。结果表明,两种聚合物薄膜经DBD等离子体处理后,接触角随处理时间的增加而降低,表面能随处理时间的增加而增加,两者均在一定处理时间达到饱和值;增大均匀DBD处理的功率密度,利用更少的处理时间就能得到同样的处理效果。处理后的材料在空气中放置时会出现退化效应,但即使放置14d后材料表面水接触角仍远低于处理前的值。     

TiO2薄膜发展现状及APCVD制备掺氮TiO2性能研究

概述了TiO2的国内外发展现状,从原理、改性等方面详细介绍了TiO2的光催化特性,并对TiO2的制备方法进行了总结概括.用APCVD法所做的气体流量系列掺氮TiO2样品进行测试分析发现,氮已经掺入TiO2中,氮的掺杂改善了薄膜表面的亲水性能.     

反应溅射掺碳二氧化钛(TiO2-xCx)薄膜可见光激发的亲水性和光催化特性研究

采用气体反应磁控溅射方法350℃基底温度制备的碳掺杂TiO2-xCx薄膜为样品,测试其可见光激发的亲水性能和光催化特性,并与纯TiO2薄膜的情况进行了比较.研究发现:用模拟太阳光疝灯的照射TiO2-xCx薄膜5min,水的接触角就降低到3°,同样条件TiO2薄膜降低12°;TiO2-xCx薄膜只需要30min的照射,水的接触角接近到0°,而TiO2薄膜需要45min才能达此效果.在苯酚降解实验中,碳掺杂TiO2-xCx薄膜和纯TiO2薄膜在紫外波段有相当的光催化活性,但在可见光波段,前者表现出显著的可见光响应的光催化活性,用模拟太阳光疝灯的照射5h,TiO2-xCx薄膜对苯酚的降解率达到了41%,而TiO2薄膜仅为27%.     

空气中介质阻挡放电对聚丙烯进行表面改性的研究

用大气压空气中介质阻挡放电(DBD)对聚丙烯(PP)薄膜进行表面改性.通过扫描电子显微镜(SEN)观察、接触角测量和X射线光电子能谱分析(XPS)等手段,研究了DBD等离子体处理前后PP膜的表面特性.实验结果表明,PP薄膜经DBD等离子体处理后,其表面结构变粗糙,且引入了极性基团,表面微观样貌和表面化学成分均发生变化.PP膜表面水接触角随着处理时间的增加而降低,且在处理8s时达到饱和值53°.对改性后的PP薄膜在空气中放置时的老化效应进行研究后发现,即使放置12天后其表面水接触角仍远低于改性前的值.     

火焰化学气相沉积法制备氮掺杂纳米TiO_2研究

用火焰化学气相沉积法,分别以氨气为氮源、TiCl4为TiO2前驱体,在丙烷-空气湍流火焰中氧化制备氮掺杂纳米TiO2颗粒,以及用TiCl4为TiO2前驱体,在丙烷-空气湍流火焰中氧化制备纳米TiO2颗粒,然后在管式炉中,在氨气的环境下高温煅烧制备氮掺杂纳米TiO2颗粒。利用X射线衍射仪、紫外可见光谱仪、透射电子显微镜、X射线光电子能谱等分析方法对两种方法所制备的样品进行表征。结果表明:在相同的氨气流量下,火焰化学气相沉积法直接制备的氮掺杂纳米TiO2颗粒在波长400～500 nm的可见光的吸收强度大,氮掺杂量多。     

等离子体增强化学气相沉积氮化钛薄膜

等离子增强化学气相沉积法(PCVD)是在物理气相沉积(PVD)和化学气相沉积(CVD)基础上发展起来的一种沉积方法。它兼有 PVD 和 CVD 方法的优点。介绍了 PCVD的原理和所研制的一台 PCVD 设备。分析了用 CVD 法和 PCVD 法制备的硬质膜的性能。所分析的性能有:显微硬度、抗弯强度、粘结牢度、机加工性能。     

DBD-PECVD法制备CN薄膜的结构及性能研究

使用自行设计的真空系统,采用介质阻挡放电等离子体增强化学气相沉积(DBD-PECVD)法,分别以CH4/N2、C2H2/N2、C2H4/N2混合气体作为反应气体,在单晶硅片上成功制备了CN薄膜.FTIR结果证实了薄膜中碳氮原子结合成化学键,Raman结果说明薄膜中含有类金刚石结构,AFM结果表明薄膜粗糙度随放电气压的升高而逐渐增大.三种混合气体沉积的CN薄膜,以CH4/N2的沉积速度最慢,薄膜表面粗糙度最小,含H量最少;C2H2/N2的沉积速度最快,薄膜表面粗糙度最大.     

脉冲辉光PECVD制备DLC薄膜的结构和性能研究

类金刚石碳膜以其优异的性能,诸如高电阻率、高硬度、低摩擦系数、良好的光学特性等显示出良好的应用前景,越来越受到人们的关注.本文利用脉冲辉光PECVD在不同的脉冲电压下成功地制备了DIE薄膜.采用拉曼光谱仪、原子力显微镜、纳米压痕仪等设备对薄膜的相结构、表面形貌和力学性能进行了综合分析.     

PECVD法沉积类金刚石膜的结构及其摩擦学性能

以C2H2为碳源,Ar气为辅助气体,利用射频等离子体化学气相沉积的方法在有机薄膜PET和载玻片上制备了类金刚石(diamond-like carbon,DLC)薄膜.通过红外光谱(FTIR)、拉曼光谱(Raman)分析了所制备DLC薄膜的结构;利用原子力显微镜(AFM)分析了薄膜的表面形貌;另外,还利用摩擦磨损仪对薄膜的机械性能进行了研究.实验得到:FTIR、Raman谱图分析发现碳氢膜主要由sp2和sp3杂化的碳氢化合物呈层状堆积而成,其组分与沉积参数密切相关;同时,sp2和sp3杂化比例影响所制备薄膜的致密性、均匀性和耐磨性能.     

特种化学气相沉积法制备大面积纳米硅薄膜的微结构和电学性能研究

采用可与Si平面工艺兼容的特殊设计的化学气相沉积系统在玻璃衬底上制备了大面积的纳米Si薄膜.高分辨率电子显微镜和选区电子衍射分析表明,成膜温度对薄膜微结构有关键影响,衬底温度的升高促进了薄膜晶态率的提高和Si晶粒的长大.660℃成膜时非晶Si薄膜基体中镶嵌了尺寸为8～12nm,晶态率为50%的纳米Si晶粒,具有明显的纳米Si薄膜微结构特征.用变温薄膜暗电导率测试系统研究表明,随成膜温度的升高,薄膜的晶态率提高、室温暗电导率提高而相应的电导激活能降低,用热激活隧道击穿机制解释了纳米Si薄膜微结构与特殊电学性能的关系.研究了原位后续热处理对薄膜微结构和电学性能的影响,发现延长热处理时间以及采用低温成膜、高温后续退火的热处理方法能有效提高纳米Si薄膜的晶态率,进而提高其室温暗电导率.     

a-C:F薄膜结构与电学性能研究

采用电子回旋共振等离子体化学气相沉积（ECR-CVD）方法,以C4F8和CH4为源气体,在不同气体流量比R（R=[CH4]/（[CH4]＋[C4F8]））条件下沉积氟化非晶碳（a-C：F）薄膜.用原子力显微镜（AFM）分析了薄膜的表面形貌.用柯西（Cauchy）模型和Levenberg-Marquardt非线性迭代算法分析了薄膜的椭圆光谱.用X光电子能谱（XPS）和傅里叶变换红外光谱（FTIR）技术分析了薄膜的化学成分.随着气体流量比R的增大a-C：F薄膜C-C键结构增多,薄膜C/F比增大.a-C：F薄膜的介电常数取决于电子极化并随R的增大而上升.a-C：F薄膜导电行为在低场强区域呈现欧姆特性,在高场强区域符合Poole-Frankel机制.随着C-C含量的增大,π价带态和π＊导带态之间的带隙减小,电荷陷阱深度减小,陷阱中的电子在场增强热激发作用下更容易进入导带,导致薄膜漏电流增加.     

大气压等离子体制备类二氧化硅薄膜的实验研究

本文利用六甲基二硅氧烷(HMDSO)作为硅的先驱粒子,氮或氩气为稀释气体,进行了大气压等离子体化学气相沉积类二氧化硅薄膜的实验研究.运用红外光谱(FTIR)、光电子能谱(XPS)和扫描电镜(SEM)对沉积的薄膜进行结构和表面分析.实验表明,当功率一定时,在低的HMDSO含量下,硅衬底上得到了一层平整、致密、连续的薄膜沉积.红外吸收谱分析呈现出明显的Si-O-Si吸收峰,表明了类二氧化硅结构,其中的[Si]/[O]含量比达到1∶1.56.当HMDSO含量增加时,薄膜中含碳键成分增加,薄膜表面的大颗粒增多.相对地氮气而言,氩气在大气压下更容易获得稳定均匀的等离子体和更大的生长速率/功率比.     

用DBD-PECVD方法合成碳纳米管

在大气压、较低温度下合成碳纳米管(CNTs),对于大规模的工业生产具有重要的意义.本文介绍了一种介质阻挡放电等离子体增强化学气相沉积(DBD-PECVD)的方法,并利用该方法制备碳纳米管.实验是在约0.5个大气压、700℃下,通入氢气和甲烷的混合气体(CH4/H2为1∶10～1∶20),产生DBD等离子体;衬底为硅片;催化剂是用磁控溅射制备的Ni/Al薄膜,厚度分别为3nm和10nm.在扫描电镜下观察发现,碳纳米管的生长符合底端生长模式.在透射电镜下观察,碳纳米管没有竹节状结构.拉曼光谱分析表明,这种碳纳米管的结构缺陷比较多.     

热丝CVD生长SiCN薄膜的研究

在HFCVD系统中采用SiH₄/CH₄/H₂/N₂混合气体成功的制备了SiCN薄膜.SEM照片显示制备的SiCN薄膜由棒状结构构成,而在HRTEM下发现这些棒状结构是由生长在无定型SiCN基体当中的纳米晶粒组成的.进一步的SAED和XRD分析说明SiCN纳米晶粒具有类似于α-Si₃N₄的结构.XPS和FTIR分析表明薄膜中含有Si、C、N和O几种元素以及C=N、Si-N和C-N等共价键,但是并没有观察到C-Si的存在.由实验得出结论,SiCN晶体的生长包括两个步骤:α-Si₃N₄团簇的生长和C取代其中Si的过程.     

CVD金刚石形核的研究

在钢渗铬层和硅片上进行了化学气相沉积金刚石膜,发现在渗铬层上形成的金刚石膜以球形金刚石为主;用高倍扫描电子显微镜分析显示,渗铬层上的球形金刚石是由大量二次晶核长大的微晶金刚石和非晶碳组成.