β-FeSi2和β-Fe(C,Si)2薄膜的电子显微及X射线衍射研究

本文利用X射线衍射和透射电子显微镜对离子注入合成的 β FeSi2 和 β Fe(C ,Si) 2 薄膜进行了研究。对掺杂C前后样品的对比研究表明 ,选择C作为掺杂元素 ,能够得到界面平直、厚度均一的高质量 β相薄膜 ,晶粒得到细化 ,β FeSi2 层稳定性提高 ,因此从微结构角度考虑 ,引入C离子对于提高 β FeSi2 薄膜的质量是很有益处的。进一步进行光学吸收表征 ,发现C离子的引入对 β层的Edg 值没有产生明显影响。所以综合来说C离子的引入有利于得到高质量的 β FeSi2 薄膜。用掠入射X射线衍射和Celref程序精确地测量薄膜的晶格常数 ,当C/Fe的剂量比为 0 5 %时 ,尽管C的原子半径比Si的小 ,β相晶格却膨胀了 ,这可能是由于间隙固溶的原因。进一步增加掺杂量到一定的程度时 ,单胞体积会缩小 ,这是由于形成了置换固溶体 ,碳置换了 β单胞中的部分硅     

不同浓度的Si掺杂β-Ga2O3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-Ga2O3和不同浓度的Si掺杂β-Ga2O3薄膜,并且研究Si掺杂对β-Ga2O3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-Ga2O3薄膜都未出现新的衍射峰,随着Si浓度的增加,β-Ga2O3的特征峰(111)逐渐向大角...     

不同浓度的Mg掺杂β-Ga2O3薄膜的制备与研究

本文采用射频磁控溅射方法在石英和高阻硅衬底上制备纯 β-Ga2O3薄膜和不同掺杂浓度的Mg掺杂β-Ga2O3薄膜,研究了薄膜的结构、光学和电学性质.X射线衍射测试结果表明,在我们的掺杂浓度内,Mg掺杂β-Ga2O3薄膜没有出现其他晶相的衍射峰,随着Mg掺杂浓度变大,薄膜的(401)和(601)衍射峰强度变弱.使用X射线...     

掺杂Ti的纳米CrSi_2薄膜的制备

利用多靶磁控溅射设备交替沉积Cr、Ti和Si层,并通过随后的真空退火处理,制备了掺杂Ti的CrSi2薄膜。交替沉积薄膜500℃退火2h,薄膜中除含有(Cr,Ti)Si2相外,还有部分残留的沉积Si相和少量反应生成的CrSi相;退火时间增加,沉积Si相和CrSi相减少而(Cr,Ti)Si2相增多;500℃退火6h及以上时,薄膜中仅有(Cr,Ti)Si2相。测量薄膜X射线衍射峰半高宽,利用谢乐公式估算薄膜平均晶粒尺寸表明,退火时间从2h增加到8h,薄膜中(Cr,Ti)Si2相晶粒尺寸由68nm近似线性增加到81nm。退火获得的(Cr,Ti)Si2薄膜具有纳米结构和(111)面单一取向。随着掺杂Ti原子分数的增加,薄膜X射线衍射谱中(Cr,Ti)Si2(111)晶面衍射角逐渐向低角度方向移动,这反映(Cr,Ti)Si2相的晶格常数a和c逐渐增大。晶格常数的变化与掺杂Ti的原子分数近似呈线性关系,这是结构中半径较大的Ti原子替换半径较小的Cr原子所造成的。计算分析显示,单晶Si(100)上(Cr,Ti)Si2(111)晶面外延生长是它们的界面晶格畸变能较低的结果;Ti原子分数增加,(Cr,Ti)Si2薄膜的(111)晶面择优取向程度下降。     

真空热处理制备β-FeSi2光电薄膜的研究

磁控溅射法沉积的Fe／Si多层膜和Fe单层膜经真空热处理后制备了β-FeSi2薄膜。[Fe1nm／Si3.2nm]60多层膜在〈880℃温度下真空热处理2h后，样品均呈现β（220）／（202）择优取向，而Fe单层膜制备的样品则易形成β-FeSi2与ε-FeSi相的混合物，且取向杂乱。在920℃真空热处理后，两种样品都形成了α-FeSi2薄膜。原子力显微镜分析表明，样品表面粗糙度随热处理温度升高而变大，最大表面均方根粗糙度约为16nm。卢瑟福背散射分析发现，Fe／Si多层膜样品热处理过程中元素再分布很小。根据光吸收谱测量，Fe／Si多层膜制备的β-Fesi2薄膜的禁带宽度为0．88eV。     

退火温度对磁控溅射制备的β-FeSi2薄膜的影响

采用磁控溅射的方法，在高真空条件下，沉积金属Fe到Si（100）衬底上，然后通过真空退火炉在不同温度条件下对样品进行热处理，直接形成了β-FeSi2薄膜．采用X射线衍射仪（XRD）对样品进行了晶体结构分析，利用卢瑟福背散射（RBS）对Fe-Si化合物的形成过程中的Fe原子和Si原子的互扩散机理进行了研究，利用扫描电镜（SEM）对样品表面的显微结构进行表征，结果表明，在900℃条件下退火能够得到质量很好的β-FeSi2薄膜，超过这一温度β相将开始向α相转化，到1000℃，β-FeSi2全部转化为α-FeSi2。     

硅基板上Fe掺杂TiO2氧敏薄膜的制备、结构与性能研究

采用溶胶-凝胶法,以Ti(OC4H9)4为前驱体,用提拉法在硅基板上制备了掺Fe的TiO2氧敏薄膜,对薄膜物相结构进行了X射线衍射(XRD)测定,利用扫描电镜(SEM)对薄膜微结构进行了观察.结果表明在硅基板上生长的TiO2薄膜中锐钛矿相为均匀小晶粒分布结构,金红石相以大尺度团聚结构形貌出现.Fe离子的掺杂对硅基板上制备的TiO2薄膜中金红石相的形成有很大的影响.Fe的掺入降低了金红石相的形成温度约100℃,Fe掺量在6mol%时,形成金红石相的量达到最大,即析晶能力最强.薄膜中形成晶相的晶格常数在＜6mol%的低Fe范围内,随较小的Fe离子取代较大的Ti离子,锐钛矿相和金红石相的晶格常数都随之减小;在＞6mol%的高Fe掺量范围内,随Fe掺量的增加,体系缺陷过量增加,晶格结构畸变严重,伴随着畸变能的释放,金红石相的晶格常数c轴逐渐增长,a轴略有下降(或基本不变).TiO2氧敏薄膜的氧敏性能受金红石相含量和氧空位浓度控制.当Fe离子掺杂浓度为6mol%时,金红石相及相应氧空位达到最大值,TiO2氧敏薄膜的氧敏性能也达到最大值,比刚形成金红石相的薄膜的氧敏性能增加近19倍.     

低温生长硅基碳化硅薄膜研究

在850℃的低温下，在Si（100）衬底上生长了3C－SiC薄膜，气源为SiH4和C2H4混合气体。用X射线衍射、X射线光电子能谱和傅立叶红外吸收谱分析了薄膜的晶体结构、组分以及键能随深度的变化。研究表明薄膜为富硅的3C－SiC结晶层，其中的Si/C比约为1.2。     

硅基板上Fe掺杂TiO2氧敏薄膜的制备、结构与性能研究

采用溶胶-凝胶法,以Ti(OC₄H₉)₄为前驱体,用提拉法在硅基板上制备了掺Fe的TiO₂氧敏薄膜,对薄膜物相结构进行了X射线衍射(XRD)测定,利用扫描电镜(SEM)对薄膜微结构进行了观察.结果表明:在硅基板上生长的TiO₂薄膜中锐钛矿相为均匀小晶粒分布结构,金红石相以大尺度团聚结构形貌出现.Fe离子的掺杂对硅基板上制备的TiO₂薄膜中金红石相的形成有很大的影响.Fe的掺入降低了金红石相的形成温度约100℃,Fe掺量在6mol% 时,形成金红石相的量达到最大,即析晶能力最强.薄膜中形成晶相的晶格常数在<6mol%的低Fe范围内,随较小的Fe离子取代较大的Ti离子,锐钛矿相和金红石相的晶格常数都随之减小;在>6mol%的高Fe掺量范围内,随Fe掺量的增加,体系缺陷过量增加,晶格结构畸变严重,伴随着畸变能的释放,金红石相的晶格常数c轴逐渐增长,n轴略有下降(或基本不变). TiO₂氧敏薄膜的氧敏性能受金红石相含量和氧空位浓度控制.当Fe离子掺杂浓度为6mol% 时,金红石相及相应氧空位达到最大值,TiO₂氧敏薄膜的氧敏性能也达到最大值,比刚形成金红石相的薄膜的氧敏性能增加近19倍.     

快速凝固β-FeSi2半导体的热电性能

研究了由快速凝固粉烧结制备的p型Fe0.925Mn0.075Si2-0.17%（质量分数）Cu样品的热电性能随温度的变化。X射线衍射分析表明,快速凝固粉由α相和ε相组成。烧结样品800℃退火21h后,完全转变为β半导体相,烧结时间对β－Fe-Si2合金的热电性能有较大的影响,烧结时间超长,Seebeck系数和电阻率越小。     

Si(111) 衬底上3C-SiC的超低压低温外延生长

研究了发展一种Si衬底上低温外延生长3C－SiC的方法。采用LPCVD生长系统，以SiH4和C2H4为气源，在超低压（30Pa) ,低温（900℃）的条件下，在Si(111衬底上外延生长出高质量的3C－SiC薄膜材料。采用俄歇能谱（AES），X射线衍射（XRD）和原子力显微镜（AFM）等分析手段研究了SiC薄膜的外延层组分，晶体结构及其表面形貌。AES结果表明薄膜中的Si/C的原子比例符合SiC的理想化学计量比，XRD结果显示了3C－SiC外延薄膜的良好晶体结构，AFM揭示了3C－SiC薄膜的良好的表面形貌。     

C掺杂对La-Fe-Si合金中NaZn13型相形成及磁热性能的影响

通过熔体快淬方法制备了LaFe11.5Si1.5Cx(x=0,0.1,0.2,0.3)系合金的快淬条带。采用X射线衍射分析仪、振动样品磁强计研究了C掺杂对La-Fe-Si合金在凝固过程以及随后热处理过程中的NaZn13型相形成及磁热性能的影响。结果表明:适量的C掺杂有利于凝固过程中NaZn13立方结构型的La(Fe,Si)13相的形成;C掺杂能有效地提高La(Fe,Si)13相的居里温度,当C含量由0增加到0.3时,合金的居里温度由210K升高到262K。合金居里温度的升高是由于掺杂的C原子占据了La(Fe,Si)13相中的间隙位置,使La(Fe,Si)13相晶格膨胀,Fe-Fe原子间铁磁交互作用增强。当C掺杂含量为0.2时,La-Fe-Si-C合金在1273K热处理2h时获得了最佳综合磁热性能,其居里温度(TC)为255K,最大等温磁熵变(ΔSM)为9.45J/(kg·K)(1.5T)。     

β-FeSi2/Si薄膜位向关系的计算

利用从固态相变产生的沉淀相惯习面总结出的△g平行法则，计算了β-FeSi2／Si半导体薄膜和Si基体之间可能的择优取向关系。根据界面匹配和结构的分析，建议最优衬底基面的晶体学位向。预测的界面是一个无理面，含有原子尺度台阶，晶格间具有良好匹配关系。以该界面位向作为Si衬底的基面有可能导致高质量金属硅化物β-FeSi2薄膜的生长。     

新型工艺制备Fe/Cr/Si复合薄膜的结构研究

采用改进的水热法和新型工艺在SUS304不锈钢表面制备了Fe/Cr掺杂SiO2薄膜,并通过扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、电子探针(EPMA)和X射线光电子能谱深度分析(XPS)等检测手段对薄膜结构进行了分析.结果表明膜层主要分为两层:表层为共溶氧化物层;底层为Cr、Fe的氧化物,主要为尖晶石结构和Si网状结构.通过XPS检测结果得知,Si元素的加入不是简单的物理混合,而是与金属元素生成了Si-Fe键,进一步提高了膜层的结合力和耐酸性.     

离子束溅射沉积Fe/Si多层膜法合成β-FeSi_2薄膜的研究

采用离子束溅射沉积Fe/Si多层膜的方法在石英衬底上制备了β-FeSi2薄膜,研究了不同厚度比的Fe/Si多层膜对β-FeSi2薄膜的结构性能、形貌及光学性能的影响。结果表明,厚度比为Fe(2nm)/Si(7.4nm)的多层膜在退火后完全生成了β-FeSi2相,表面致密均匀,其光学带隙为0.84eV,能量为1.0eV光子的吸收系数105cm-1。     

Fe3+-SiO2掺杂纳米TiO2的制备及其光催化降解甲基橙的研究

以三嵌段非离子表面活性剂P123为模板,采用水热法制备了Fe3+-SiPO2掺杂纳米TiO2,通过X射线衍射(XRD)、红外光谱(FT-IR)、紫外-可见吸收光谱(UV-Vis)等手段考察了Fe3+-SiO2掺杂纳米TiO2的结构与光学特性.实验结果表明:Fe3+、SiO2掺杂进入TiO2的晶格,可获得高纯度锐钛矿相纳米TiO2.Fe3+和SiO2的加入有助于抑制金红石相的形成和晶粒长大,提高了TiO2的热稳定性.Fe3+-SiO2掺杂将TiO2的光响应范围拓宽至可见光区,提高了纳米TiO2的光催化性能.与纯纳米TiO2相比,Fe3+-SiO2掺杂纳米TiO2光催化降解甲基橙的性能显著提高.     

高分子网络凝胶法制备Fe、Ce掺杂TiO2粉体的组织结构和光学性能研究

采用高分子网络凝胶法制备了Fe、Ce单掺和共掺TiO₂粉体，采用热重(TG-DTA)、X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、紫外-可见光(UV-Vis)对粉体的热效应、晶体结构、吸收光谱进行了研究。结果表明：与纯TiO₂相比，无论单掺还是共掺，TG变化基本上是一致的，但是掺杂后明显提高了锐钛矿相向金红石相的转变温度。Fe、Ce离子的掺杂并未改变TiO₂的物相组成，Ce离子的掺杂会抑制锐钛矿向金红石的转变而Fe离子会促进转变进行。Fe、Ce单掺与共掺TiO₂,形貌无明显变化，掺杂后都可以细化TiO₂晶粒，从而增大粉体的比表面积。共掺比单掺可见光吸收性能要好，当掺杂量为1.0%Fe-0.5%Ce时，样品光吸收带边红移最明显，达到556.8nm。     

Fe掺杂ZnO粉末的制备及微波吸收性能研究

采用简单的化学共沉淀法制备Fe掺杂ZnO粉末。通过X射线衍射(XRD)仪、X射线光电子能谱(XPS)仪、扫描电子显微镜(SEM)、能量色散X射线谱(EDS)仪、振动样品磁强计(VSM)和矢量网络分析仪(VNA)对复合材料的结构、微观形貌、磁性能和电磁参数进行表征。结果表明,Fe离子掺杂进入ZnO晶格,粉末中ZnO和ZnFe2O4物相共存,且Fe离子的价态为+3;Fe掺杂ZnO呈片状和花状形貌,具有明显的铁磁性。Fe掺杂ZnO/石蜡复合物在2~18GHz频率范围的微波吸收机制以介电损耗为主;当吸波涂层厚度为2.0mm时,最大吸收峰值达-33.7dB,低于-10dB的吸收频宽为5.0GHz。     

飞秒激光沉积β-FeSi2/Si半导体膜及光学性能研究

采用飞秒脉冲激光沉积法在Si（100）和Si（111）单晶基片上制备了均匀的单相β-FeSi2薄膜;用X射线衍射（XRD）,场扫描电镜（FESEM）,能谱仪（EDX）,傅立叶红外拉曼谱仪（FTRIS）研究了薄膜的结构、组分、表面形貌和光学性能.观察到了β-FeSi2在Si单晶基片上的生长与晶面取向有关的证据,并在室温（20℃）下观测到β-FeSi2薄膜的光致发光,其发光波长为1.53μm;在氩离子514nm激光的激发下,在192.0和243.9cm-1等位置观察到β-FeSi2的拉曼散射峰.     

Si基β-SiC薄膜外延生长技术研究

采用SiH4-C3H8-H2气体反应体系,通过常压化学气相淀积（APCVD）工艺在P型Si(100)衬底上进行了β-SiC薄膜异质外延生长。利用俄歇电子能谱、SEM及X射线衍射能谱进行了生长薄膜微结构分析。提出并讨论了外延生长β－SiC薄膜的最佳工艺条件及其生长机理。