N,N-二甲基甲酰胺体系电沉积铋−碲热电薄膜

在N,N-二甲基甲酰胺(DMF)有机溶剂中先通过阴极极化曲线和循环伏安曲线测试研究了Bi(III)、Te(IV)离子及二者混合时在金电极上电沉积的电化学行为.再在不同电位下电沉积制备了Bi-Te热电薄膜,研究了沉积电位对Bi-Te薄膜性能的影响.结果表明,Bi(III)、Te(IV)及Bi-Te在金电极上的电沉积均属于...     

基材种类对DMSO体系中电沉积碲化铋薄膜热电材料的影响

采用循环伏安、极化曲线和电化学阻抗谱研究了DMSO溶剂体系中Bi(Ⅲ)、Te(Ⅳ)分别在Cu、Ni和Pt金属基材上的还原行为。结果表明,一元体系中Bi(Ⅲ)、Te(Ⅳ)离子在不同金属基体上的还原均为不可逆过程,还原顺序为Pt→Cu→Ni。在Bi–Te二元体系中,还原过程是分步进行的,还原顺序为Pt→Ni→Cu。通过恒电位沉积方式在Cu基体上电沉积制备了Bi–Te薄膜热电材料。分别采用金相显微镜和X射线衍射仪并对其形貌和物相结构进行了表征,并对其塞贝克系数作了测试。在-0.5、-0.6和-0.7 V(相对于饱和甘汞电极)下电沉积制备的薄膜热电材料中均含有Bi_2Te_3以及单质Bi,且表现出N型半导体的特征。     

退火时间对Bi/Te多层薄膜结构和热电性能的影响

采用磁控溅射法在玻璃衬底上室温沉积厚度不同的Bi/Te多层薄膜,在氩气保护下对薄膜在150℃进行不同时间退火处理,研究了退火时间对Bi/Te多层薄膜物相组成、微观形貌、表面粗糙度和热电性能的影响。结果表明:退火过程使Bi、Te原子在相邻单质层界面上产生了强烈的扩散反应,生成以Bi_2Te_3为主相的Bi-Te化合物;随退火时间的延长,薄膜的界面空洞增多,表面粗糙度变大。短时间退火可提高薄膜的热电性能;而随退火时间的延长,量子尺寸效应逐渐显现,薄膜的载流子浓度、迁移率、电导率和Seebeck系数均出现明显的振荡现象,沉积的单质层越厚,振荡周期越大。     

La/Nb掺杂对Bi_4Ti_3O_(12)薄膜铁电性能和疲劳特性的影响

采用溶胶–凝胶工艺(sol–gel)在Pt/Ti/SiO2/p-Si衬底上分别制备Bi4–xLaxTi3O12和Bi4Ti3–yNbyO12铁电薄膜,研究La/Nb掺杂对Bi4Ti3O12薄膜铁电性能和疲劳特性的影响。结果表明:La/Nb掺杂均能有效改善Bi4Ti3O12薄膜的铁电性能和疲劳特性。当La摩尔(下同)掺量在0.5～0.75时,La掺杂对Bi4Ti3O12薄膜的性能改善作用最好,而且在明显提高薄膜铁电性能的同时,对薄膜疲劳特性的改善更加显著,薄膜经1010极化反转后,其剩余极化强度(Pr)仅下降5.1%。Nb掺杂对提高薄膜铁电性能的作用更加明显,Nb掺量为0.06时,Bi4Ti3–yNbyO12薄膜的Pr高达18.7μC/cm2,但Nb掺量不宜过多,当Nb掺量超过0.06以后,薄膜的铁电性能和疲劳特性均反而有所下降。     

二甲基亚砜有机溶液中Bi-Sb薄膜温差电材料的电沉积制备

采用循环伏安曲线以及稳态极化曲线的测试方法分析了二甲基亚砜有机溶液中纯Bi、纯Sb以及Bi-Sb二元体系在Ti基体上的还原过程。结合分析结果,采用直流恒电位方式电沉积制备了Bi-Sb二元薄膜温差电材料,并采用X-射线衍射以及塞贝克系数测试对不同电位下制备出的Bi-Sb二元薄膜温差电材料的物相结构及性能进行了表征。实验结果表明,在Ti基体上Bi3+、Sb3+离子的氧化还原均为不可逆过程,前者的阴极还原过程仅由离子扩散造成,而后者的还原过程中涉及到了离子的吸附,二者沉积电位接近,共沉积过程是一步完成的。对制备出的材料的物相以及性能的分析结果表明,电沉积制备出的材料确为Bi-Sb二元合金,随着沉积电位的负移,温差薄膜电材料的表面变得粗糙,在不同电位下沉积出的材料均为P型温差电材料,塞贝克系数随电位变化不大。     

单槽脉冲电沉积制备钴/铂多层膜及其性能表征

在由0.1mol/L Co(NH2SO3)2、0.01mol/LPt(NO2)2(NH3)2和0.1mol/L NH2CH2COOH组成的镀液中,通过循环伏安法得到了Co2 和Pt2 在铜基底上的沉积电位。利用单槽电位脉冲沉积法制备了Co/Pt多层膜,并研究了脉冲电位对薄膜结构和磁性能的影响。结果表明:脉冲上限电位和下限电位相差较小时,Co/Pt磁性薄膜具有取向生长的fcc相结构,界面合金的形成使其具有较大的垂直各向异性和矫顽力。通过计算δM曲线,揭示在脉冲上限电位为–0.6V、下限电位为–0.95V的条件下制备的Co/Pt多层膜中存在交换耦合作用,产生了剩磁增强效应。     

稀土镧对Co-Mo-P薄膜耐蚀性的影响

采用电化学沉积技术制备Co-Mo-P磁性薄膜。着重研究了稀土镧(La)对薄膜在质量分数为3.5%的NaCl溶液中的耐蚀性的影响。结果表明:在沉积过程中,向镀液中添加La(NO3)3,可改善Co-Mo-P薄膜的耐蚀性。在Co-Mo-P薄膜中引入La元素,能促进腐蚀过程的阴极极化,导致自腐蚀电位负移,自腐蚀电流密度减小,也有助于密实薄膜结构和细化晶粒。     

不对称交流脉冲电位法制备聚8–羟基喹啉薄膜工艺

采用不对称交流脉冲电位法在镀镍工件表面制备聚8–羟基喹啉薄膜。研究了阶跃电位、阶跃时间、重复次数和溶液中8–羟基喹啉含量等工艺条件对电沉积聚8–羟基喹啉薄膜的影响。分别采用塔菲尔曲线测量、扫描电镜和能谱分析对电沉积后工件的耐蚀性、薄膜的表面形貌和组成进行分析。最佳工艺条件为:8–羟基喹啉0.002mol/L,氢氧化钠0.4mol/L,正阶跃电位0.55V,负阶跃电位0.05V,正阶跃时间0.2s,负阶跃时间0.1s,重复次数100。采用最佳工艺处理后,工件的腐蚀电位、腐蚀速率分别为0.32V和4.1581×103g/(m2·h),耐蚀性优于未处理的工件,且与铬钝化处理的工件相当。     

电沉积方式对制备氧化锌薄膜的影响

利用恒电位与恒电流两种电沉积方式,在Zn(NO3)2水溶液中制备了ZnO薄膜,研究了沉积方式对氧化锌薄膜性能的影响。实验结果表明,电沉积的初始阶段即氧化锌种子层生成期,对沉积有很大影响;恒电流沉积的氧化锌种子层生成迅速且致密,制备的薄膜表面粗糙度小且透光率高;荧光光谱表明,采用不同沉积方式制备ZnO薄膜的内部缺陷不同。     

Bi(Ⅲ)在NaCl-KCl熔盐体系中的电化学行为

为开发环境友好型铋提取技术,在700℃下采用循环伏安、方波伏安和计时电位等方法研究了NaCl-KCl熔盐体系中Bi(Ⅲ)在玻碳电极上的电化学行为。在–0.3 V (vs. Ag/AgCl)电位下以玻碳电极为工作电极对NaCl-KCl-BiCl_3进行恒电位电解。结果表明,Bi(Ⅲ)在NaCl-KCl熔盐体系中的还原反应是一步得到3个电子的准可逆反应Bi3++3e-=Bi,起始还原电位为0.05 V (vs. Ag/AgCl),该反应受扩散控制。Berzins-Delahay方程和Sand方程计算的700℃下Bi(Ⅲ)在熔盐中的扩散系数分别为0.83×10~(–5)和1.0×10~(–5) cm~2/s。阴极产物为致密纯金属Bi,不含杂质。     

电沉积制备碲化铋纳米线阵列及其表征

先采用0.3 mol/L草酸溶液在0°C、8.9 mA/cm2下对纯铝板进行二次阳极氧化,制得氧化铝多孔膜(AAO),随后以AAO为模板,采用直流电沉积法制得Bi2Te3纳米线阵列。镀液组成和工艺条件为:Bi3+0.007 5 mol/L,2HTeO+0.001 25 mol/L,3NO-1 mol/L,温度0°C,pH 0.1,时间2 h。研究了沉积电位对沉积过程的电流变化以及纳米线的Te含量、形貌和结构的影响,得到最佳沉积电位为1.4 V。在1.4 V下沉积所得纳米线结构致密、连续,孔径约为90 nm,与AAO的孔径一致。     

碲化铋基热电材料复合改性的研究进展

近年来Bi2Te3基热电材料被广泛用于医疗器械、电子、航空航天等各种商业领域,材料的性能已经逐步得到提高.目前已有大量关于通过掺杂、纳米化或与其他材料复合来提高碲化铋基热电材料热电性能的报道,而材料复合是其中一种重要的优化手段.本文重点对碲化铋同有机与无机材料的复合改性进行了介绍,总结了复合不同类型的物质对材料热电性能的影响,对比了不同方法下所制备的复合材料的热电参数,并对Bi2Te3基热电材料复合改性的未来发展进行了展望.     

不同添加剂对Ni-Sn-Mn合金电沉积行为的影响

采用阴极极化曲线、循环伏安曲线、电化学阻抗和电位阶跃等电化学方法,研究了糖精(BSI)、1,4-丁炔二醇(BYD)及两种添加剂组合对Ni-Sn-Mn合金电沉积行为的影响。结果表明:加入不同添加剂均使Ni-Sn-Mn合金电沉积的阴极极化增大,沉积电位负移,对合金电沉积起阻化作用;不同添加剂作用下电沉积过程均为不可逆;加入BSI的电荷转移电阻大于加入BYD的电荷转移电阻,而加入BSI+BYD的电荷转移电阻最大;在不同添加剂作用下Ni-Sn-Mn合金电沉积无因次曲线接近理论连续成核曲线,电沉积结晶过程遵循三维生长方式的连续成核机制。     

碲化铋基热电材料复合改性的研究进展

近年来Bi2Te3基热电材料被广泛用于医疗器械、电子、航空航天等各种商业领域,材料的性能已经逐步得到提高.目前已有大量关于通过掺杂、纳米化或与其他材料复合来提高碲化铋基热电材料热电性能的报道,而材料复合是其中一种重要的优化手段.本文重点对碲化铋同有机与无机材料的复合改性进行了介绍,总结了复合不同类型的物质对材料热电性能的影响,对比了不同方法下所制备的复合材料的热电参数,并对Bi2Te3基热电材料复合改性的未来发展进行了展望.     

Bi2Te3基P型赝三元热电材料的热压制备及性能

采用熔炼-粉碎法制备了P型Bi2Te3基赝三元热电合金粉体,粉体经筛分后,用热压法制备了(Sb2Te3)0.75(1-x)(Bi2Te3)0.25(1-x)(Sb2Se3)x样品.通过X射线衍射和扫描电镜对样品进行表征.结果表明:在热压烧结样品中,出现了晶粒的(0001)面垂直于压力方向的明显取向,垂直于压力方向是热压样品的高热电优值方向.在一定的热压压力下,样品的电导率和温差电动势率都随温度的增加而增大.在一定的热压温度下,随着压力的增加,样品的电导率增加,而温差电动势率变化不大.最好样品的热电优值达到2.78×10-3/K.     

单钙钛矿薄膜La_(1-x)Sr_xMnO_3的微结构和热学性质的分析

采用脉冲激光沉积法(PLD)在Si衬底上沉积了La1-xSrxMnO3(x=0.5、0.8)薄膜以形成La1-xSrxMnO3/Si单异质结.X射线衍射曲线(XRD)表明薄膜在衬底上x=0.5与x=0.8的成相不同,热重分析(TG-DSC)结果表明在750℃的温度时La1-xSrxMnO3已经形成.     

电沉积工艺对p-CuSCN薄膜结构及半导体性质的影响

以乙二胺四乙酸二钠(ethylenediamjn tetraacetic acid disodium,EDTA)为鳌合剂,在水溶液络合体系中采用电沉积法制备了CuSCN半导体薄膜,应用电子隧穿成核和表面态热激发机理以及Mott-Schottky曲线分析了沉积电位和温度对薄膜结构和半导体性质的影响.结果表明:室温下,价带电子隧穿产生的电流与表面态空穴热激发电流在同一数量级,表面态空穴热激发电流不随电位改变,价带电子隧穿电流的变化趋势反映了整体电流的变化.随着阴极电位的升高,由于价带电子的隧穿几率变化,晶粒尺寸先减小后增大;半导体空穴浓度减小,p型性质减弱.由于沉积反应受活化能控制,在高温条件下主要表现为晶粒生长,导致晶粒尺寸增大,薄膜致密度降低;同时也使半导体空穴浓度减小,p型性质减弱.     

快速退火对磁控溅射制备Bi/Te多层膜热电性能的影响

采用磁控溅射法在玻璃衬底上室温沉积Bi/Te多层膜,并在常压氮气保护下进行快速退火处理。研究退火温度和时间对薄膜的显微结构、物相组成和热电性能的影响。结果表明:随退火时间的延长样品中依次出现片状晶粒的成核、定向生长和横向堆叠等结构的演变特征,使晶粒沿横向逐渐增厚,且退火温度越高,结构演变速率越快。退火样品以Bi_2Te_3为主相,350~400℃退火使薄膜表层生成少量Bi-Te氧化物。随退火时间的延长,与晶粒堆叠厚度相关的量子化效应显现,使薄膜的热电性能出现明显的振荡现象。在350℃退火11~17 min的薄膜,可获得稳定的高功率因数,最大值为21.91μW/(K~2·cm)。     

CuInTe_2的电子结构、晶格振动及热电性质

使用第一性原理研究了黄铜矿型CuInTe_2材料的电子结构、晶格动力学和热电输运性质。从电子结构分析可知,价带顶由3条重带组成,空穴有效质量较大,表明CuInTe_2有望成为潜在的p型热电材料。Cu、Te原子在价带顶有效杂化,成为主要的电输运通道。晶格动力学研究表明可以在Cu、In或Te原子位置引入结构缺陷,增加低频区域声子散射降低晶格热导率。不同温度、载流子浓度下的热电输运性质表明,在900 K、载流子浓度为4.7×10~(19)cm~(–3)时,p型CuInTe_2的热电优值达到1.6,是一种极具发展潜力的高温热电材料。     

电沉积法制备Bi_2S_3薄膜及其生长机理

采用阴极恒电压电沉积法在氧化锡铟透明导电玻璃表面沉积了Bi2S3薄膜,用X射线衍射、X射线光电子能谱仪、原子力显微镜、场发射扫描显微镜对制备薄膜的结构和形貌进行了表征。通过对不同沉积时间下制备薄膜的表面形貌分析,初步探讨了电沉积法制备Bi2S3薄膜的生长机理。结果表明:所制备的薄膜由正交相Bi2S3组成,无杂质相;薄膜表面形貌呈现出沿c轴取向的竹笋状的三维结构;随着沉积时间延长,薄膜结晶性能先提高后下降;其生长模式是基于电场力对离子的作用而诱导产生的垂直于基板方向的层状生长。