不同氧源对原子层沉积ZnO薄膜的性能影响

采用原子层沉积方法(ALD)分别以H2O、H2O2和O3为氧源制备ZnO薄膜,研究不同氧源对ZnO薄膜生长速率、成分、晶体结构及电学性能的影响.结果表明,采用不同氧源均能实现ZnO薄膜的ALD自限制生长,所制备ZnO薄膜均具有垂直于衬底表面的c轴择优取向.与采用H2O2和H2O为氧源制备的ZnO薄膜相比,XRD和XPS测试证实O3为氧源制备薄膜的晶体质量和Zn/O原子较高;相应的Hall测试表明其电阻率最低为0.053 Ω·cm,此时载流子浓度为4.8×1018 cm-3,Hall迁移率为24.5 cm2/Vs.     

射频磁控溅射法制备氧化镱薄膜

利用射频磁控溅射法,以高纯氧化镱(Yb2O3)为靶材,成功地制备出了Yb2O3薄膜,并对薄膜的沉积速率、成分、结构和光学性能进行了研究.结果表明,制备的薄膜中Yb和O元素结合形成了Yb2O3化合物;薄膜为具有立方结构的多晶体;在波长0.8 μm以上薄膜的折射率约为1.66,吸收很小.     

MEVVA离子源(Si,Er)双注入热氧化SiO_2/Si薄膜近红外光致发光的研究

利用金属蒸发真空弧(MEVVA)离子源将Si和Er离子双注入到不同厚度热氧化SiO_2/Si薄膜,获得高浓度Er掺杂硅基发光薄膜。RBS分析表明,稀土元素Er离子掺杂到热氧化SiO_2/Si薄膜中的Er原子浓度百分比达到～10at.％,即Er原子体浓度为～10~(21)/cm~3。这是高能离子注入所不能达到的,它为稀土Er离子高掺杂硅基发光薄膜的制备提供了一个新途径。XPS研究发现,热氧化SiO_2膜厚,溅射保留量多;Er以固溶态存在。在77K下,我们获得了近红外区1540 nm处较强的光致发光。氧离子对Er掺杂热氧化SiO_2/Si薄膜近红外光致发光起了很大作用,发光强度提高了3～5倍。     

Er3+掺杂位置对Er3+:BaTiO3薄膜上转换发光的影响

采用溶胶-凝胶法在LaNiO3/Si衬底上制备Er3+掺杂BaTiO3薄膜.通过XRD、AFM和PL图谱分别研究薄膜的晶体结构、形貌以及上转换发光性能.结果表明,薄膜的微观结构和发光性能与Er3+掺杂晶格的位置有关.A位掺杂薄膜较B位掺杂薄膜具有较小的晶格常数和较好的结晶.PL光谱表明:A位掺杂的薄膜和B位掺杂的薄膜都于528 nm和548nm处获得较强的绿色上转换发光以及在673 nm处获得较弱的红光,分别对应Er3+离子的2H11/2→4I15/2,4S3/2→4I15/2和4F9/2→4I15/2能级跃迁.相对于B位掺杂的薄膜,A位掺杂样品有较强的绿光发射积分强度以及较弱的红光发射相对强度.这种差异可以通过薄膜的结晶状况和交叉弛豫机制来进行解释.     

化学溶液沉积法制备WO3•2H2O薄膜及其电致变色性能

目的研究具有不同微观结构的WO_3·2H_2O薄膜的电致变色性能。方法采用化学溶液沉积法在FTO玻璃上制备WO_3·2H_2O薄膜,通过加入不同的形貌控制剂(柠檬酸或草酸铵),制备不同纳米结构的WO_3·2H_2O薄膜。采用X射线衍射仪(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)分析薄膜的成分结构和微观形貌,利用紫外可见光分光光度计对薄膜在波长为200～1000nm范围内的透光性进行研究,并通过电化学工作站对薄膜进行电化学性能分析。结果采用柠檬酸作为形貌控制剂制备的WO_3·2H_2O薄膜的透光性高达82%左右,其在着色和褪色状态的透过率差值为36.2%。通过添加柠檬酸或草酸铵作为形貌控制剂制备的WO_3·2H_2O薄膜均呈现出纳米片状结构,纳米片的厚度分别为5～15 nm和50～60 nm,但是采用柠檬酸制备的WO_3·2H_2O具有较多的间隙和裂缝,使其表现出了较好的电致变色性能。结论具有间隙和裂缝的纳米WO_3·2H_2O薄膜增加了薄膜与电解质的接触面积,减少了离子扩散的路径距离,更小的纳米结构可以提供更多的化学活性位点,从而表现出较好的电致变色性能。     

着色氧化物对牙科3Y-TZP陶瓷结构及力学性能的影响

向3Y-TZP氧化锆粉体中添加Fe2O3、CeO2和Er2O3,经过冷等静压和常压烧结制备着色氧化锆陶瓷材料,测试其三点弯曲强度,并采用X射线衍射和扫描电镜分析显微结构特征。结果显示,在各种氧化物的添加范围内,着色后的3Y-TZP陶瓷相结构没有明显改变,主晶相为四方相氧化锆,有少量的单斜相氧化锆出现,没有发现其他物相的衍射峰。添加Fe2O3或CeO2的陶瓷与未着色的3Y-TZP陶瓷形貌相近,晶粒大小均匀,直径以0.5μm为主,添加Fe2O3和CeO2的陶瓷主要以穿晶断裂为主,Er2O3对3Y-TZP陶瓷显微结构的影响最大,添加Er2O3后氧化锆材料变得疏松多孔并有集聚现象。     

Al2O3@5A沸石材料制备及其空间分子污染吸附性能

目的 采用原子层沉积技术(ALD)制备了Al2O3@5A沸石分子筛复合材料,以提高材料的综合应用性能。方法 采用三甲基铝为铝源,水为氧源,氮气为载气,工艺压力为26.6 Pa,沉积温度为150 ℃,循环周期为300,在5A沸石分子筛球体表面生长膜厚约为30 nm的Al2O3非晶薄膜,探究Al2O3薄膜对5A沸石分子筛的机械强度和吸附性能的影响。结果 Al2O3薄膜均匀牢度地包覆在5A沸石分子筛表面,有效抑制了分子筛的破裂掉粉。非晶态Al2O3薄膜呈现均匀粗糙的纳米岛状形貌,具有优异的疏水性。此外,Al2O3薄膜提供更多的活性铝,有利于与有机污染物分子发生化学吸附。结论 采用ALD技术制备了形貌均匀、结构致密的Al2O3非晶薄膜,实现了对基底材料5A沸石分子筛的表面改性,不但改善了材料的机械强度和使用稳定性,而且提高了材料对有机污染物的吸附能力。     

Er3 掺杂钡镓锗玻璃上转换荧光淬灭机理研究

制备了30BaO-30Ga2O3-40GeO2-xEr2O3系统玻璃,测量了Er3 在钡镓锗玻璃中的吸收光谱.分别采用488 nm,800 nm和980 nm激发不同浓度Er3 掺杂的玻璃样品,测量了Er3 的4S3/2→4I15/2荧光光谱;并利用488 nm脉冲氙灯激发,测量了Er3 的4S3/2→4I15/2荧光衰减,讨论了Er3 掺杂浓度对4S3/2能级发光强度和荧光寿命的影响.结果表明:随着Er3 浓度的增加,4S3/2→4I15/2荧光强度先增大后减小,在Er3 浓度为1%时出现峰值;而4S3/2能级的荧光寿命呈递减趋势,荧光衰减曲线的非指数成分增加.能量分析表明:Er3 的4S3/2能级和4I15/2能级之间交叉驰豫过程是上转换荧光淬灭的主要通道,而交叉驰豫过程主要源于Er3 电偶极-电偶极间的相互作用.     

Si3N4陶瓷材料的高温氧化理论及其抗氧化研究现状

从热力学、动力学和整体控速过程探讨了氮化硅陶瓷材料高温氧化理论和氧化性质,在空气中的热化过程, 因为PO2>Psio, 是纯化氧化过程,氧化产物为SiO2和N2.氧扩散是控制氧化速度的主导因素.氧在Al2O3中的高温扩散系数为10-15~10-14量级,而在SiO2中扩散系数为10-8量级,因此人们探索各种方法在Si3N4陶瓷表面改性以提高其抗氧化性能,其中, 制备金属氧化物的效果显著.在试验沉积Al2O3薄膜的基础上,讨论了Al2O3薄膜对氮化硅陶瓷抗氧化性能的作用,并且展望了精密氮化硅陶瓷表面形成具有良好结合力的金属氧化物-氧化硅混合结构表层的表面改性技术.     

氨化硅基Ga2O3／Al2O3制备GaN薄膜性质研究

研究了Ga2O3／Al2O3膜反应自组装制备GaN薄膜。首先利用磁控溅射法在硅衬底上制备Ga2O3／Al2O3膜，再将Ga2O3／Al2O3膜在高纯氨气气氛中氨化反应得到GaN薄膜。用傅里叶红外谱仪(FTIR)，X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)对试样进行结构、组分和形貌分析。通过分析薄膜各方面的性质，得出了用此方法制备氮化镓薄膜的Al2O3缓冲层最佳的厚度为15nm左右，最佳氨化条件是在900℃下氨化15min。     

Optoelectronic applications of porous anodic alumina

Abstract

Photoluminescence (PL) and electroluminescence (EL) from porous anodic alumina (PAA) with incorporated sol–gel derived films, doped with erbium, europium and terbium, for possible optoelectronic applications, are described. For example, visible (green) and IR PL from erbium doped titania and indium–tin oxide specimens is displayed. A strong dependence of red PL from the europium doped yttrium–aluminium garnet/PAA structure on the excitation wavelength is revealed. An EL cell, based on a europium or terbium doped xerogel/PAA/indium–tin oxide electrode, has been developed and characterised by the current–voltage response.     

Processing for Highly Emissive CZ-Silicon by Depositing Stressed Sol–Gel Films

Enhanced band-gap emission from Czochralski silicon substrates of up to ~100 times is reported. This was achieved by processing for a stressed interface resulting from baked and annealed silica films prepared by sol–gel processes. The active dopants include but are not limited to erbium and are prepared with tetraethylorthosilicate (TEOS) while forming the active precursors using oxide and nitrate forms of the rare earth. In addition, annealed films produce infrared emission in the 1.5-μm band from erbium ions in the film. Steady-state photoluminescence studies indicate that a strong correlation of the intensity of the emission at the band gap to the stress formed at the interface and is a direct function of the annealing temperature of the silica films, independent from the known erbium 4f emission bands.     

Er-doped SiO2–Al2O3 thin films prepared by the sol–gel route

The synthesis of homogeneous and pure silica–alumina binary glasses doped with rare-earth (RE) ions such as Er³⁺ is currently a key challenge for the development of integrated optics devices such as lasers, optical amplifiers or waveguides. In this study Er³⁺-doped SiO₂–Al₂O₃ films were prepared by the sol–gel route. Aluminium sec-butoxide, Al(O-sec-C₄H₉)₃ (ASB), and tetraethoxysilane, Si(OC₂H₅)₄ (TEOS), were used as glass oxide precursors, whereas erbium was introduced as Er(NO₃)₃. The alumina content in the silica matrix was 10 at.%, while erbium doping ranged between 200 and 5000 ppm. The preparation of the starting sol–gel solution and the layer deposition by a dip-coating procedure were performed in dry-box under nitrogen atmosphere. The obtained films were subsequently annealed in air between 300 and 1000 °C. After treatment at 500 °C, layers 200 nm thick were obtained. The composition, microstructure and surface morphology of the films were investigated by X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), secondary-ion mass spectrometry (SIMS), glancing incidence X-ray diffraction (GIXRD) and atomic force microscopy (AFM). Crack-free, transparent, high purity films were obtained, characterised by compositional and microstructural homogeneity.     

电弧离子镀技术及其在硬质薄膜方面的应用

从电弧蒸发源控制技术和大颗粒过滤技术出发,论述了电弧离子镀技术最近的发展成果,并总结了电弧离子镀技术在氮化物、氧化物、非晶碳等薄膜方面的技术应用进展,以期能对我国电弧离子镀技术及其在硬质薄膜方面的应用起到一定的参考作用。     

卤氧化铋薄膜的制备及其在海洋防污应用中的进展

海洋生物污损引起的一系列经济损失和安全问题,是海洋开发过程中必须面临的重要问题之一,因此开发新型高效的防污技术具有重要意义。随着光催化抗污技术的发展,其在海洋防污的应用受到了广大研究者的关注。卤氧化铋（BiOX,X=Cl、Br、I）薄膜作为一种新型半导体薄膜,由于具有优异光催化性能、较高的机械强度和易于回收等优点,而成为应用于光催化防污领域中新的研究热点。综述了BiOX半导体薄膜的制备方法及其应用领域的最新进展。首先,在海洋污损与现存防污技术的研究背景下,概述了光催化技术应用于海洋防污的潜力。其次,综述了国内外当前BiOX薄膜制备技术及其应用领域,并介绍了各种方法的优缺点。之后总结了BiOX半导体膜在海洋防污领域的最新应用研究,其中特别强调了海洋环境中膜材料应用的必要性。最后,展望了BiOX半导体薄在海洋防污领域的发展前景,概述了可能产生突破性研究成果的发展方向,为进一步将BiOX薄膜应用于海洋防污领域打开了新的视角。     

THE ROLE OF HYDROGEN IN Er-IMPLANTED a-SiO_x:H

A systematic investigation of the role of hydrogen in hydrogenated amorphous substo-ichiometric silicon oxide films (a-SiO:H) implanted with erbium is presented. The experimental results show that Er3 luminescence increases with annealing tempera-ture up to 535℃ and then drop sharply. Our work suggests that hydrogen evolution during annealing below 535℃ results in a reduction of defects in the films, and hence an improved Er3 emission.     

磁控溅射制备高熵合金薄膜研究进展∗

作为新兴合金材料,多主元高熵合金打破了传统合金中主要组成元素为一种或两种的合金设计理念,由至少五种主要元素构成,从而获得的高熵效应使其在性能上往往比传统合金具有更大的优势,如高硬度、高强度、抗高温氧化、耐腐蚀等。 近年来,高熵合金薄膜的性能及制备技术同样备受学术界和工业界的关注。 磁控溅射薄膜制备技术具有成膜温度低、膜层致密、结合力好等优点,已逐渐应用于高熵合金薄膜的制备及性能研究,具有非常大的工程应用前景。 介绍直流、射频、离子束及脉冲磁控溅射的特点及其在高熵合金薄膜中的应用,重点分析不同磁控溅射技术下制备的高熵合金薄膜的相结构特点和规律,并系统地阐述薄膜优异的各种性能,最后展望磁控溅射技术制备高熵合金薄膜发展的方向。     

ITO薄膜的生产技术概况及发展趋势探讨

综述了铟锡氧化物(ITO)薄膜的生产技术概况及其发展趋势.介绍了ITO薄膜的主要制备技术的制备原理,包括磁控溅射法、溶胶-凝胶法、化学气相沉淀法、喷雾热分解法及真空蒸发法等5种制膜工艺,并对其优缺点进行了分析.指出ITO薄膜生产技术的发展趋势为:1)大力开发溶胶-凝胶工艺;2)进一步深入研究其合成机理与性能;3)拓宽应用领域;4)开发先进的薄膜制备工艺技术.     

耐腐蚀氧化石墨烯复合涂层的研究进展

腐蚀问题会影响金属材料的安全性和耐久性,是造成工程装备和设施失效及破坏的主要原因,严重损害了经济发展和人身安全。涂层是最有效和经济的防腐措施,随着对涂层性能的要求越来越高,复合涂层材料受到科研工作者的广泛关注。石墨烯具有高导电率、高硬度和优异的阻隔性等性能,但同时具有疏水性和易团聚的特点。氧化石墨烯的结构与石墨烯相似,高长径比能够提供有效的阻隔性能,表面丰富的含氧基团为化学改性提供了反应位点,从而实现在基体中均匀分散的目的,是一种可用于增强涂层防腐能力的理想碳材料。首先介绍了氧化石墨烯的制备和化学改性方法,并且对比了不同化学改性方法的优缺点以及作用机制。然后分类阐述了氧化石墨烯复合防腐涂层的研究现状,探讨了氧化石墨烯含量、分散性和制备条件等因素对复合涂层的影响。最后从不同方面(制备工艺、分散技术、防腐机制和工程应用)分析了氧化石墨烯涂层存在的主要问题,并展望了氧化石墨烯涂层的发展方向。     

氧化石墨烯膜的制备、改性及应用研究进展

石墨烯的衍生物——氧化石墨烯(GO)因可实现逐层堆叠,在片层之间形成一定间距的纳米通道,通过粒子的尺寸大小不同,进行尺寸筛分,故可应用于物质的选择性分离,在膜材料领域引起了研究者们的广泛关注.基于氧化石墨烯独特的二维结构,为探索氧化石墨烯在膜分离领域的应用,对氧化石墨烯分离膜的制备技术及改性进行简要地概述.在氧化石墨烯...