Sc2W3O12薄膜制备及其负热膨胀性能

采用脉冲激光沉积法制备了斜方相Sc₂W₃O₁₂薄膜。利用X射线衍射仪(XRD)和场发射扫描电镜(FESEM)对Sc₂W₃O₁₂靶材和Sc₂W₃O₁₂薄膜组分、表面形貌和靶材断面形貌进行表征, 研究衬底温度与氧分压对薄膜制备的影响。采用变温XRD和热机械分析仪(TMA)分析了Sc₂W₃O₁₂陶瓷靶材和薄膜的负热膨胀特性。实验结果表明: 经1000℃烧结6 h得到结构致密的斜方相Sc₂W₃O₁₂陶瓷靶材, 其在室温到600℃的温度范围内平均热膨胀系数为-5.28×10^-6 K^-1。在室温到500℃衬底温度范围内脉冲激光沉积制备的Sc₂W₃O₁₂薄膜均为非晶态, 随着衬底温度的升高, 薄膜表面光滑程度提高; 随着沉积氧压强增大, 表面平整性变差。非晶膜经1000℃退火处理7 min后得到斜方相Sc₂W₃O₁₂多晶薄膜, 在室温到600℃温度区间内, Sc₂W₃O₁₂薄膜的平均热膨胀系数为-7.17×10^-6 K^-1。     

表面多孔化Bi2 Te3柔性薄膜的制备及热电性能研究

柔性热电器件能够满足复杂环境的热量收集和转化需求,是目前研究的重要方向之一。但受制于材料电/声输运性能的强关联作用,柔性热电器件的能量转化效率仍然较低。以聚酰亚胺为柔性衬底,采用磁控溅射的方式制备Bi₂Te₃柔性热电薄膜,并通过退火对薄膜表面进行改性。结果表明,高温退火能够诱导Bi₂Te₃薄膜表面产生多孔化结构,且孔隙密度和尺寸可通过退火工艺调控;多孔结构对薄膜的电/声输运性能具有协同优化作用,薄膜热导率较退火前降低约50%,Bi₂Te₃柔性薄膜的热电优值显著提升。     

In2O3/InNbO4复合材料的热电性能研究

In₂O₃作为一种良好的光电和气敏材料, 因高温下具有优异的热电性能在热电领域也获得广泛关注。本研究通过固相反应法结合放电等离子烧结(SPS)成功将原位自生的InNbO₄第二相引入到In₂O₃基体中, 优化了块体样品的制备工艺。同时, InNbO₄改善了样品的电输运性能, 使载流子浓度明显提高, 在1023 K时电导率最高可达1548 S·cm^-1, 高于大多数元素掺杂的样品。其中, 0.998In₂O₃/0.002InNbO₄样品的热电性能测试表明, 在1023 K时, 其功率因子可达到0.67 mW·m^-1·K^-2, 热电优值(ZT)达到最高值0.187。综上所述, 通过在In₂O₃中原位复合InNbO₄第二相可以很好地改善In₂O₃基热电陶瓷的电性能, 进而调控其高温热电性能。     

退火处理对N掺杂Al:ZnO薄膜结构及性能的影响

采用射频磁控溅射方法, 常温条件下以N₂作为N掺杂源, 在玻璃基底制备了N掺杂Al:ZnO薄膜。在真空氛围下对样品进行了不同温度的退火处理15 min。通过X射线衍射、霍尔效应测试、紫外-可见光谱和X射线光电子能谱 (XPS) 仪分析了退火对样品结构和光电性能的影响。结果表明真空400℃退火15 min时成功制备出性能优异的p型ZnO薄膜, 其空穴载流子浓度为3.738×10²⁰cm^-3, 电阻率为1.299×10^-2Ω·cm, 样品可见光透射率达到了85%以上。XPS分析说明No受主缺陷的含量大于 (N₂)_o施主缺陷导致薄膜实现了p型转变。     

缺陷对β-Ga2O3薄膜的结构和光学特性的影响

采用射频磁控溅射技术和后期退火在蓝宝石衬底上成功制备了β-Ga₂O₃薄膜。借助于X射线衍射(XRD)、拉曼散射光谱(Raman)、X射线光电子能谱(XPS)、以及二次离子质谱(SIMS)研究了缺陷对β-Ga₂O₃薄膜的结构和光学特性的影响。结果表明,未退火的Ga₂O₃薄膜呈现非晶态,随高温退火时间逐渐增加,非晶Ga₂O₃薄膜逐步转变为沿(-201)方向择优生长的β-Ga₂O₃薄膜。所有Ga₂O₃薄膜在近紫外到可见光区的平均透过率都高达95%,β相Ga₂O₃薄膜的光学带隙比非晶态薄膜增加~0.3 eV,且随退火时间的增加,β-Ga₂O₃薄膜的光学带隙也随之变宽。此外,发现非晶Ga₂O₃薄膜富含氧空位缺陷,高温退火处理后,β-Ga₂O₃薄膜中的氧空位浓度明显降低,但蓝宝石衬底中的Al极易扩散至Ga₂O₃薄膜层,并随退火时间的增加Al浓度明显增加,氧空位的降低和Al杂质的增加是导致β-Ga₂O₃薄膜光学带隙变宽的主要原因。     

SnO2退火温度对钙钛矿太阳能电池性能的影响

电子传输层是钙钛矿太阳能电池的关键部分, 起到阻挡空穴、传输电子和减少电子空穴复合的作用。本研究采用低温溶液法制备SnO₂薄膜作为钙钛矿电池的电子传输层, 研究SnO₂的退火温度对电子传输层微观形貌、物理性能以及钙钛矿太阳能电池性能的影响。结果表明: 当退火温度为60、90、120和240 ℃时, SnO₂薄膜表面存在较多的孔隙; 而退火温度为150、180和210 ℃时, 薄膜表面孔隙较少。在实验温度下, 制备的SnO₂薄膜为四方相, FTO玻璃上涂覆SnO₂薄膜后其透过率要优于空白FTO玻璃的透过率。当SnO₂退火温度为180 ℃时, 薄膜的电子迁移率最高, 钙钛矿电池具有最佳的传输电阻和复合电阻, 所得电池的性能最优, 其光电转换效率为17.28%, 开路电压为1.09 V, 短路电流为20.91 mA/cm², 填充因子为75.91%。     

Ⅰ掺杂提高铅固溶立方相AgBiSe2热电性能

热电材料可以实现温差和电能的相互转换,因而近年来备受关注。本工作利用高温固相反应制备Ag_1-x/2Bi_1-x/2Pb_xSe₂(x=0,0.2,0.25,0.3)多晶料,并借助放电等离子烧结成型得到致密样品。X射线衍射分析结果表明：在室温条件下,Pb固溶可导致AgBiSe₂由六方相转变为立方相。Pb元素的引入还可以降低材料的晶格热导率,有利于提高材料的热电性能。由于Ag_0.875Bi_0.875Pb_0.25Se₂兼具较低的晶格热导率和较高的热电优值(ZT),通过Ⅰ掺杂可进一步优化其电输运性能,进而提高材料的热电性能。Ag_0.875Bi_0.875Pb_0.25Se_1.97I_0.03在773 K时的热电优值约为0.72,接近未掺杂AgBiSe₂热电优值的两倍。     

退火温度对Ta2O5薄膜光学和表面特性的影响

针对退火温度影响Ta₂O₅薄膜的光学和表面特性的问题，采用电子束蒸发技术在石英基底上制备了该薄膜，并将薄膜样品分别在200℃、400℃和600℃下进行退火。利用光谱仪测试了薄膜的透射率并反演计算得到薄膜的折射率和消光系数的变化规律，采用X射线衍射仪和原子力显微镜表征了薄膜的表面性能。研究表明，薄膜透射率曲线的峰值随退火温度升高而显著提升。随着退火温度升高，薄膜的折射率和消光系数均逐渐变大，表面粗糙度呈现下降的趋势，表面变得致密。退火前后薄膜均为非晶态。该研究为进一步提高Ta₂O₅薄膜的性能提供了试验数据。     

0.9BaTiO3-0.1Bi(Mg1/2Ti1/2)O3铁电薄膜制备及储能特性

电介质薄膜是通过介质极化方式存储静电能的一种材料,以其高功率密度和高充放电效率,在电子器件领域得到广泛应用。目前,储能密度较低和温度稳定性差仍是电介质储能薄膜的缺陷。本研究采用溶胶-凝胶法在Pt/Ti/SiO₂/Si衬底上制备了0.9BaTiO₃-0.1Bi(Ti_1/2Mg_1/2)O₃(0.9BT-0.1BMT)薄膜,通过引入BMT期望获得高储能密度及宽温度稳定性,并研究了退火温度对薄膜的相组成和微观形貌的影响。研究结果表明,退火温度过高会导致薄膜的致密性明显降低并伴随晶粒尺寸增大,750℃是最佳的退火温度。综合性能研究发现,1 kHz下,薄膜的室温介电常数为399,介电损耗为5.8%。薄膜在各测试频率下的介电温度稳定性满足X9R标准,△C/C_25℃≤±13.9%。通过Currie-Weiss关系计算得到薄膜的弛豫系数(Relaxor value)γ值为≈1.96,说明其具有明显的弛豫特性。储能特性研究显示,薄膜的室温储能密度W_rec...     

二元锰钒氧化物薄膜的制备及室温铁磁性研究

本工作采用磁控溅射技术在蓝宝石衬底上制备了钒氧化物(VO_x)磁性薄膜,研究了共沉积Mn元素对VO_x表面形貌及铁磁性的影响。结构与形貌表征结果表明:本文制备的VO_x薄膜是一种化学计量比在V₂O₃与VO₂之间的纯相钒氧化物薄膜,Mn元素的引入使VO_x晶格发生轻微畸变,并且导致VO_x的形貌由纳米棒状结构演化为球状;磁学性能结果表明:VO_x薄膜呈现出室温铁磁性,随着Mn元素含量的增加,薄膜的饱和磁矩先增大后减小,Mn元素与V元素比例为1∶1时,表面形貌最规则且具有最大饱和磁矩345 emu/cm³。     

溅射沉积掺Ag的SnSe薄膜的微结构和热电性能

使用粉末烧结SnSe合金靶高真空磁控溅射制备掺杂Ag的SnSe热电薄膜,利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和能谱仪(EDS)等手段分析薄膜的相组成、表面形貌、截面形貌、微区元素含量和元素分布,利用塞贝克系数/电阻分析系统LSR-3测量沉积薄膜的电阻率和Seebeck系数,研究了不同Ag含量SnSe薄膜的热电性能。结果表明,采用溅射技术可制备出正交晶系Pnma结构的SnSe相薄膜,掺杂的Ag在薄膜中生成了纳米Ag₃Sn。与未掺杂Ag相比,掺杂Ag的SnSe薄膜其电阻率和Seebeck系数(绝对值,下同)明显减小。并且在一定掺杂范围内,掺杂Ag越多的薄膜电阻率和Seebeck系数越小。未掺杂Ag的SnSe薄膜样品,其Seebeck系数较大但是电阻率也大,因此功率因子较小。Ag掺杂量(原子分数)为7.97%的样品,因其Seebeck系数绝对值较大而电阻率适当,280℃时的功率因子最大(约为0.93 mW·m^-1·K^-2),比未掺杂Ag的样品(PF=0.61 mW·m^-1·K^-2)高52%。掺杂适量的Ag能提高溅射沉积的SnSe薄膜的热电性能(功率因子)。     

衬底温度和生长氧压对La0.67Sr0.33MnO3:Ag0.08薄膜激光感生电压效应的影响

通过化学共沉淀法制备了La_0.67Sr_0.33MnO₃:Ag_0.08 (LSMO:Ag_0.08)多晶材料, 然后采用脉冲激光沉积(PLD)技术在LaAlO₃ (LAO)倾斜衬底上制备了LSMO:Ag_0.08薄膜。研究了衬底温度和生长氧压对薄膜结构、电输运特性及激光感生电压(LIV)效应的影响。结果表明: 当衬底温度为790℃、生长氧压为45 Pa时, 薄膜具有最大峰值电压(U_p)、优值(F_m)和各向异性Seebeck系数(ΔS); 在优化的衬底温度和生长氧压条件下, 长程Jahn-Teller协变引起ΔS数值提高, 这是LIV信号增强的主要原因。     

N型Ag2Te@PEDOT:PSS复合材料薄膜的制备与热电性能

利用一步热还原法制备了聚3, 4-乙烯二氧噻吩:聚苯乙烯磺酸包覆的Te纳米线(Te@PEDOT:PSS)复合膜，然后将其浸入不同浓度的AgNO₃溶液中，通过Ag+与Te的反应使Te向Ag₂Te转变，从而使热电材料由P型的Te@PEDOT:PSS复合膜转化为N型的Ag₂Te@PEDOT:PSS复合膜。通过FESEM、TEM、XPS、XRD等表征手段揭示了掺杂过程中AgNO₃与Te@PEDOT:PSS复合膜的作用机制，探究了掺杂浓度对Ag₂Te@PEDOT:PSS复合膜热电性能的影响。反应中Ag₂Te@PEDOT:PSS复合膜的电导率随着AgNO₃溶液浓度的增加呈先增大后减小的趋势，主要是由于AgNO₃浓度较大时生成TeO₂造成的，Seebeck系数随着AgNO₃浓度增大而迅速减小，主要是由于反应生成的Ag₂Te为N型传导，当Ag₂Te所提供的电子数量超过Te提供的空穴数量时，材料的传导机制由P型变为N型，即Seebeck系数由正变负，随着AgNO₃浓度的增大，Seebeck系数的绝对值变大，当AgNO₃溶液浓度为10 mmol时，Seebeck系数为(?55.9±3.3) μV/K。当AgNO₃溶液浓度为20 mmol时，N型Ag₂Te@PEDOT:PSS复合膜的功率因子达最大值，为(8.4±0.7) μW/(m·K2)。      

PdSe2半导体薄膜的真空硒化法制备研究

PdSe2薄膜主要通过机械剥离法和气相沉积法制得,本研究采用一种简单有效的可在SiO2/Si衬底上制备PdSe2薄膜的方法.通过高真空磁控溅射技术在SiO2/Si衬底上沉积一层Pd金属薄膜,将Pd金属薄膜与Se粉封在高真空的石英管中并在一定的温度下进行硒化,获得PdSe2薄膜.根据截面高分辨透射电镜(HRTEM)照片可...     

掠射角溅射沉积纳米结构氧化钨薄膜

采用掠射角反应磁控溅射法在室温下沉积了纳米结构氧化钨(WO₃)薄膜, 并对薄膜进行热处理。利用场发射扫描电镜(FE-SEM)和X射线衍射仪(XRD)对氧化钨薄膜的形貌和结构进行了表征。当掠射角度为80°时, 采用直流电源沉积的氧化钨薄膜具有纳米斜柱状结构, 而采用脉冲直流电源沉积的薄膜呈现纳米孔结构。纳米薄膜经450℃热处理3 h后, 纳米斜柱彼此连接, 失去规整结构, 而纳米孔结构的孔尺寸变大。XRD分析表明室温沉积的氧化钨薄膜具有无定形结构, 经450℃热处理1 h后, 转变为单斜晶相。具有纳米斜柱状或纳米孔结构氧化钨薄膜的光学调制幅度在波长600 nm时达到60%, 且电致变色性能可逆。     

用于喷墨打印的Ag2Se墨水的制备及表征

制备硒化银(Ag₂Se)薄膜材料对于组装微型器件至关重要, 目前大部分制备方法难以精确控制薄膜尺寸并进行图案化设计, 喷墨打印技术成为解决这一问题的有效方法, 实现其与Ag₂Se材料的组合具有重要意义。本工作通过溶剂热法制备了Ag₂Se纳米颗粒, 再与不同分散剂混合以筛选出适用于喷墨打印的稳定墨水, 进一步调节喷射参数以优化打印过程中墨滴的形态, 提高打印质量。将墨水打印至聚酰亚胺衬底上, 经热处理后制备得到Ag₂Se薄膜。使用不同手段对其物相与微结构进行表征, 并测试不同打印层数薄膜的电学性能。结果表明: 随着墨水固含量与打印层数增加, Ag₂Se薄膜的结晶度和致密度得到明显提升, 电导率也得到相应提高, 这主要源于薄膜内部Ag₂Se纳米颗粒沉积量与堆积密集程度增加。当使用固含量为5 mg·mL^-1的墨水进行打印, 打印层数为40层时, Ag₂Se薄膜的电导率达到399 S·cm^-1, 表现出较高的导电性能。本研究为制备Ag₂Se基薄膜材料与器件提供了新的方向。     

Long lasting phosphorescence of Sr4Al14O25:Eu,Dy thin films by magnetron sputtering

This paper reports the preparation process and the long lasting phosphorescence of the Sr₄Al₁₄O₂₅:Eu²⁺,Dy³⁺ thin films obtained by magnetron sputtering. Phosphorescence was achieved by annealing the films in reducing atmosphere. Sr₄Al₁₄O₂₅ thin film was obtained when the films were treated at 1200 °C, while SrAl₂O₄ was generated as the intermediate phase during the annealing process. Sr₄Al₁₄O₂₅:Eu²⁺,Dy³⁺ film generated an emission at 485 nm, and SrAl₂O₄:Eu²⁺,Dy³⁺ film showed an emission peaking at 515 nm. Afterglow characteristics were observed for both films, and Sr₄Al₁₄O₂₅:Eu²⁺,Dy³⁺ film showed a better afterglow property than the SrAl₂O₄:Eu²⁺,Dy³⁺ film due to a deeper trap level and a higher trap concentration formed in the thin films.     

Reactions in Au/Nb bilayer thin films

The interdiffusion and intermetallic compound formation of Au/Nb bilayer thin films annealed at 200–400 °C have been investigated. The bilayer thin films were prepared by electron beam deposition. The Nb film was 50 nm thick and the Au film was 50–200 nm thick. The interdiffusion of annealed specimens was examined by measuring the electrical resistance and depth-composition profile and by transmission electron microscopy. Interdiffusion between the thin films was detected at temperatures above 325 °C in a vacuum of 10^-4 Pa. The intermetallic compound Au₂Nb₃ and other unknown phases form during annealing at over 400 °C. The apparent diffusion constants, determined from the penetration depth for annealing at 350 °C, are 3.5 × 10⁻¹⁵ m² s⁻¹ for Nb in Au and 8.6 × 110^7minus;15 m² s⁻¹ for Au in Nb. The Au surface of the bilayer films becomes uneven after annealing at over 400 °C due to the reaction.     

锑硅纳米复合薄膜作为钠离子电池负极材料的电化学行为研究

近年来, 合金作为钠离子电池的负极材料具有较高的比容量而受到广泛关注。然而, 硅与钠离子的电化学反应活性很低, 硅基合金型负极材料鲜有报道。本研究通过脉冲激光沉积技术制备了锑硅(Sb-Si)纳米复合薄膜, 并对其作为钠离子电池负极材料的电化学性能和反应机理进行了研究。电化学性能表征发现, 锑硅纳米复合薄膜在10 μA/cm²的电流密度下, 循环100次后能保持约0.011 mAh/cm²(270 mAh/g)的可逆比容量, 远优于同样方法和条件下制备的单质锑和单质硅薄膜电极的电化学性能。进一步的研究表明, 在放电过程中, Sb和Si分别和钠离子发生合金化反应生成了Na₃Sb和NaSi的纳米晶。在充电过程中, Na₃Sb和NaSi纳米晶发生可逆的脱钠反应, 重新形成单质Sb和Si纳米晶粒。大量存在于锑硅纳米复合薄膜中的异质晶界有利于钠离子的扩散和输运, 从而提高了纳米复合薄膜电极的电化学性能。