磁控溅射法制备用作铜互连阻挡层的钛-铝薄膜

采用射频磁控溅射法在Si(100)基片上首先沉积了厚度40 nm的非晶钛-铝薄膜,然后在其上又原位生长了厚度100 nm的铜薄膜,制备了铜膜/钛-铝膜/硅试样;对试样分别在400～800℃内进行真空退火处理,用原子力显微镜、X射线衍射仪、四探针测试仪对试样的表面形貌、结晶状态及方块电阻进行了分析.结果表明:当退火温度低于750℃时,试样表面平整,表面粗糙度和方块电阻均较小且基本不随退火温度的升高而改变,此时,非晶钛-铝薄膜能够起到阻挡铜向硅中扩散的作用;当退火温度在800℃时,试样的表面粗糙度和方块电阻急剧增大,此时,非晶钛-铝薄膜已经不能起到阻挡层的作用.     

柔性衬底直流磁控溅射ZnO基高性能透明导电薄膜的制备及性能研究

采用直流磁控溅射法,以柔性PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)为基底,通过参数优化以求在室温下制备高性能ZnO/Ag/ZnO多层薄膜。实验中,使用X射线衍射仪(XRD)、原子力显微镜(AFM)、紫外-可见分光光度计、四探针电阻测试仪等仪器分别对ZnO/Ag/ZnO多层薄膜的微观结构、表面形貌、透过率及方块电阻进行测试及表征。结果表明,随着Ag层厚度增加,薄膜方块电阻急剧下降,通过改变ZnO层厚度,可有效调节薄膜光学性能,随着ZnO层厚度增加,可见光区平均透过率先增大后减小。引入品质因子FTC作为评价指标可知,当依次沉积ZnO、Ag、ZnO厚度为50nm、8nm、50nm时,薄膜光电性能最佳,其在可见光平均透过率为82.3%、方块电阻为2.8Ω/、禁带宽度为3.332eV。     

轧制复合法制备新型铜/锰白铜/铜弹性材料退火态的组织及性能

采用轧制复合法制备了新型铜/锰白铜/铜弹性材料,通过显微组织观察、电导率和弹性模量测试等研究了退火温度对材料显微组织及性能的影响。结果表明:通过制定合理的轧制工艺可制备厚度为0.2 mm的铜/锰白铜/铜弹性材料,芯材与铜层形成了良好的结合;不同温度下退火处理2 h后发现,铜/锰白铜/铜弹性材料的电导率随退火温度的升高而先升高后降低,400℃回火后的电导率最高,为4.23×10~7(Ω·m)~(-1);退火处理对该材料的弹性模量影响不大。     

TiO2/Ag/TiO2纳米多层膜的研究

设计和制备了用于平面显示器透明电极的纳米多层薄膜TiO2/Ag/TiO2,它的明视透光率Tlum约为89.3%,在2 500nm波长处的反射率R2 500>95%,方块电阻为3.0Ω/cm2,在550nm波长处的电气性能评价指标FTC=137×10-3Ω-1.发现顶层介质折射率的变化将会引起膜系透射峰的水平移动,而底层介质折射率的变化将仅仅影响膜系透射峰的高低.     

退火温度对纳米晶铜微观结构和力学性能的影响

采用电沉积法制备得到厚度约600μm的块体纳米晶铜,并在100～250℃下进行退火处理,研究了退火温度对纳米晶铜微观结构和力学性能的影响。结果表明：未退火及退火后纳米晶铜均呈现面心立方结构;随着退火温度从100℃增加至250℃,纳米晶铜(200)晶面的衍射峰强度逐渐增强。随着退火温度的升高,纳米晶铜的抗拉强度逐渐减小,断后伸长率先增大后减小,表面拉伸变形带和拉伸断口上大而深的韧窝数量均增加;200℃退火后纳米晶铜的拉伸性能较佳,抗拉强度高约500 MPa,断后伸长率近30.5%。     

Mn3O4/垂直排列碳纳米管复合电极材料的制备及其电化学性能

采用水分辅助化学气相沉积方法制备垂直排列碳纳米管(VACNTs),采用超临界二氧化碳辅助浸渍将锰前驱体负载于VACNTs表面,经不同温度(250350℃)真空退火制备Mn_3O_4/VACNTs复合电极材料,研究了该复合电极材料的微观结构和电化学性能。结果表明:在复合电极材料中Mn_3O_4纳米颗粒负载在碳纳米管表面,且当在300℃真空退火后,Mn_3O_4纳米颗粒呈均匀分布,尺寸在610nm;与纯VACNTs相比,复合电极材料的比电容提高了34倍,瓦尔堡阻抗、等效串联电阻和电极/电解质界面的电荷转移电阻均较小;300℃真空退火后,复合电极材料表现出最佳的电化学性能,其最大比电容为168F·g~(-1),且当充放电电流密度从1A·g~(-1)增加到10A·g~(-1)时,比电容保持率达56%,等效串联电阻最小(约2.5Ω)。     

Ag层厚度对AZO/Ag/AZO薄膜性能影响的研究

透明导电薄膜广泛应用于太阳能电池、触控面板、液晶显示等领域。本文采用磁控溅射法制备AZO/Ag/AZO透明导电薄膜，研究Ag层厚度对AZO/Ag/AZO透明导电薄膜光电性能的影响。结果表明，AZO薄膜是具有六方晶系ZnO纤锌矿结构的多晶相。当Ag层厚度增加时，AZO/Ag/AZO薄膜的（002）衍射峰略向较高的角度移动且半高宽略微增大，晶粒尺寸和晶面间距减小。AZO/Ag/AZO薄膜的电阻率，方块电阻，光学透射率与Ag层的厚度密切相关。随着Ag层厚度的增加，电阻率减小，透射率减小。品质因数表明，其中Ag层厚为5nm的AZO/Ag/AZO三层薄膜具有较好的光电性能。     

SiN_x和SiN_x/SiO_x薄膜的荧光和红外吸收光谱研究

采用射频磁控溅射法在Si(100)和含有SiOx缓冲层的Si(100)上制备SiNx薄膜。直接生长在Si(100)的SiNx薄膜几乎不发光;而SiNx/SiOx薄膜在650℃以上的高温热处理后有非常强的光致发光,当退火温度为800oC时发光强度达到最高。傅立叶红外吸收研究表明,直接生长在Si(100)的SiNx薄膜在退火后氧化程度略有增加;而SiNx/SiOx薄膜在高温热处理后氧化程度明显升高,但过高温度的退火会导致Si-N键显著减少。分析认为SiNx/SiOx薄膜的发光与Si-N键和Si-O键密切相关。     

铜/钼/铜电子封装材料的轧制复合工艺

采用不同轧制复合工艺制备了铜/钼/铜复合板;利用超声检测仪、万能材料试验机等研究了首道次压下率和退火温度对复合板结合强度及热导率的影响,在此基础上确定了其轧制复合工艺。结果表明:采用首道次压下率为60%、退火温度为700℃、保温时间为60 min的是较理想的工艺,其界面结合强度可达到80 N.mm-1,其厚度方向的热导率为210 W.m-1.K-1。     

不同温度下沉积TiN/TiCN/Al_2O_3/TiN复合涂层的物相结构和性能

采用高温化学气相沉积技术,于1 000～1 100℃在WC-6%Co硬质合金基体表面制备了TiN/TiCN/Al2O3/TiN复合陶瓷涂层,研究了复合涂层的物相、表面和横截面形貌、显微硬度、界面结合强度和耐磨损性能。结果表明:沉积温度为1 000℃时,复合涂层中Al2O3层为κ相和α相共存;当沉积温度升至1 050℃和1 100℃时,Al2O3层为单一的α相;1 050℃下沉积复合涂层的表面平整、结构致密,1 000℃沉积复合涂层中的TiCN层存在少量孔洞,1 100℃下沉积复合涂层中TiCN层的柱状晶沿某一方向生长比较明显,较高的沉积温度加速了钛元素向Al2O3层的外扩散;1 050℃下沉积复合涂层的显微硬度最大,为1 828HV,该涂层的耐磨损性能最佳,其与基体间的结合强度最高,临界载荷为135.2N。     

铜纳米线透明导电膜的制备与性能

用水合肼还原硝酸铜溶液的方法,合成出高长径比的单晶铜纳米线,用X射线粉末衍射仪、扫描电镜、透射电镜等对产物进行了分析,研究了原料配比、水合肼加料方式等工艺因素对反应产物的影响;用孔径为0.45μm的注射式过滤膜滤出铜线并接触转移到透明商用手机贴膜表面制成铜纳米线膜,用紫外-可见光谱仪和四探针表面电阻仪分别测试其可见光透射率和表面电阻。结果表明:80℃时,制备的铜纳米线长度大于40μm,直径小于100 nm;铜纳米线膜的可见光透射率为50%,平均方块电阻为26Ω。     

数字化微喷射技术制备聚合物薄膜电阻

开展了微流体数字化技术制备聚合物薄膜电阻的研究。搭建了聚合物薄膜电阻按需喷射制备系统,将聚乙撑二氧噻吩/聚苯乙烯磺酸(PEDOT/PSS)聚合物以13.4%的最佳重叠率,按需喷射到RC(Resin-Coating)相纸表面,由聚合物液滴形成的薄膜在相纸表面毛细作用下迅速干燥形成薄膜电阻,并通过退火处理进一步降低薄膜电阻的阻值。实验研究了系统参量对聚合物液滴直径的影响,并通过改变薄膜电阻的行数、列数和层数以及退火处理的条件,制备了阻值为3.5~23.2 MΩ的薄膜电阻。实验显示薄膜电阻阻值和行数近似线性关系,并且随着制备列数和层数的增大而减小,退火处理可以使薄膜电阻的阻值降低10%~40%。以相同制备参数和退火条件制备的薄膜电阻具有较好的一致性,薄膜电阻的阻值随温度的升高而减小并趋于稳定。实验结果表明,基于微流体数字化技术制备聚合物薄膜电阻具有工艺简单、成本低廉、电阻电学性能优越等优点。     

C/SiC复合材料表面高温瞬态温度传感器的研究

针对C/SiC复合材料制造的航空发动机热端部件瞬时表面温度监测困难的问题,研究了一种C/SiC复合材料瞬时表面温度测量方法。采用磁控溅射法结合电镀工艺在C/SiC复合材料表面沉积了Ni-Cr-ZrO_2复合过渡层,采用磁控溅射法在Ni-Cr-ZrO_2复合过渡层上依次制备了SiO_2绝缘膜、NiCr/NiSi薄膜热电偶和SiO_2保护膜。对不同厚度SiO_2绝缘膜的绝缘性能进行研究,结果表明3μm厚的SiO_2薄膜绝缘电阻值可达1.64×10~9Ω。对传感器静态性能的实验研究结果表明,在50～600℃,塞贝克系数为42.1μV/℃,非线性误差1.52%。用理论计算与实验结合的方式对传感器的动态性能进行了研究,结果表明,传感器的动态响应时间在微秒级,可实现瞬态温度测试。对传感器进行测温实验,结果表明传感器能满足室温～600℃范围内瞬态温度检测的需求。     

退火温度对NiTi/Si膜结晶特性及力学性能的影响

采用射频磁控溅射法在NiTi膜表面沉积一层非晶硅膜而形成NiTi/Si膜,并对该膜进行了不同温度的退火处理;用XRD、SEM和纳米压痕仪研究了退火温度对NiTi/Si膜的结晶特性和力学性能的影响。结果表明:NiTi/Si膜在600℃下退火后其中的硅仍为非晶态;当退火温度在650℃后开始出现明显的结晶硅衍射峰,且随着温度升高,硅的结晶度增大,晶粒逐渐长大;而该膜的硬度和抗压痕蠕变能力逐渐降低;该膜弹性模量在650℃退火后最大。     

冷轧钢基复合材料复合工艺及复合机理的实验研究

对冷轧钢基复合材料的生产工艺过程进行了实验研究,并根据实验结果探讨了复合机理.实验结果表明,基材钢必须进行表面的毛化处理,表面粗糙度约为Rz=81～101 μm;钢-铝无张力复合轧制所需的总相对压下量ε0为40%≤ε0≤60%,钢-铜无张力复合轧制所需的总相对压下量ε0为ε0≥70%;钢-铝复合后退火温度在320℃左右时,保温时间应在1小时左右;钢-铜复合后退火温度在550°～600℃之间时,适宜的保温时间约为1.5小时.轧制产生机械嵌合,热处理消除内应力、形成一定厚度的合金层,从而使基材与复合材有机成为一体.     

真空紫外Al/MgF_2反射镜

采用三步热舟蒸发制作法研制了真空紫外Al/MgF2反射镜,研究了改善制备工艺有效提升反射率的方法。在两层Al/MgF2反射镜制备过程中,第一步在室温石英基板上快速蒸发厚约70nm的铝膜;第二步在铝膜表面迅速蒸发厚约10nm的MgF2;第三步先对基板加热到一定温度后,再在Al+MgF2的表面上蒸发15~20nm厚的MgF2。通过调整基板温度(室温、100℃、200℃和300℃),研究了基板温度对Al/MgF2反射率的影响。真空紫外反射率计测试结果表明:第二步蒸镀MgF2之后增加基板温度有利于提高反射镜的反射率;MgF2薄膜的厚度对反射镜的反射率起到一定的调制作用,MgF2厚为26.7nm的反射镜在122nm处的反射率达85%。在实验室环境下存放1个月和5个月后,反射镜的反射率没有变化。研究结果为真空紫外光学系统需求的高性能光学元件的研制提供了技术基础。     

磁控溅射制备高聚物基TiO2-CeO2复合薄膜的组织和性能

采用磁控溅射技术在PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)衬底上制备了TiO2-CeO2复合薄膜;用X射线衍射仪、扫描电镜和UV-VIS分光光度计分析了薄膜的相组成、表面微观形貌和透射率.结果表明:溅射态的薄膜为非晶态;经150℃退火12 h后,薄膜表面有锐钛矿相颗粒析出;随着溅射功率的增加,薄膜表面的锐钛矿相颗粒数量明显增多,形状接近球形,在功率为100 W时,尺寸约为120 nm;随着溅射功率的增大,薄膜对紫外和可见光的透射率降低;另外,薄膜表面形貌和透射率也受溅射时间的影响.     

沉积温度对脉冲真空弧源沉积类金刚石薄膜性能的影响

利用脉冲真空弧源沉积技术在Cr17Ni14Cu4不锈钢和Si(100)基体上制备了类金刚石(DLC)薄膜,研究了基体沉积温度对DLC薄膜的性能和结构的影响。研究表明,随着沉积温度由100 ℃提高到400 ℃,DLC薄膜中sp3 键质量分数减少,sp2键质量分数增多,薄膜复合硬度逐渐降低。当DLC薄膜沉积温度达到400 ℃时,薄膜中C原子主要以sp2键形式存在,与沉积温度为100 ℃时制备的DLC薄膜相比,薄膜复合硬度降低50%。DLC薄膜具有优异的耐磨性,摩擦因数低,随着沉积温度由100 ℃提高到400 ℃,Cr17Ni14Cu4不锈钢表面沉积的DLC薄膜耐磨性降低。沉积温度为100 ℃时,Cr17Ni14Cu4不锈钢表面沉积的DLC薄膜后,耐磨性大幅度提高。DLC薄膜与不锈钢基体结合牢固。     

在钢上离子镀Cu-Sn固体润滑膜的性质

本工作是研究固体薄膜润滑剂应用于要求润滑的滑动或旋转零件表面的方法。靠离子镀和在各种温度的连续退火在钢上制备Cu/Sn双金属镀层,讨论镀层的组成、硬度、摩擦和抗粘结性质。镀层的表面[Rs=0.5,Rs/Sn薄膜的厚度比率:(Sn薄膜的厚度)/(双层Sn/Cu薄膜的总厚度)]在300℃以下退火由η-Cu_6Sn_5相组成,当在400℃退火时在全部镀层上从0.2到0.5的所有Rs值是产生ε-Cu_3Sn相。在各种温度退火的双金属镀层的摩擦系数比离子镀的或未镀的Cu或Sn样品低得多。此外,镀层在干摩擦条件下有优越的抗粘结性质。     

双辊薄带连铸3.98%Si-0.71%Al无取向硅钢的组织、织构和磁性能

采用双辊薄带连铸工艺制备了厚度为2.4mm的3.98%Si-0.71%Al无取向硅钢带,经常化、冷轧、不同温度退火后,对其显微组织、析出物、织构和磁性能进行了检测分析。结果表明:随着退火温度的提高,退火板晶粒尺寸增大,组织均匀性提高;退火板析出物主要是AlN和MnS与AlN复合析出物,尺寸较粗大,达0.5~2.5μm;退火板织构沿厚度方向变化明显,表层和1/2层存在较强的{100}织构,1/2层还存在较强的{111}织构,1/4层主要是{112}织构;随退火温度的升高相应的铁损和磁感应强度均降低。