溅射功率对二氧化锆薄膜结构及力学性能的影响研究

为了研究溅射功率对二氧化锆薄膜结构及力学性能的影响,使用射频反应磁控溅射技术在常温下以玻璃为基底使用不同功率镀制了800 nm左右的ZrO2薄膜.利用X射线衍射仪(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)对样品结晶情况,表面和断面形貌进行表征,结果显示镀制的ZrO2薄膜均为单斜晶体,晶粒尺寸变化不大;随着功率的升高,薄膜从纳米晶结构转变为柱状晶结构.使用纳米压痕仪对薄膜表面进行硬度和弹性模量测试,发现随着功率升高,硬度和弹性模量均出现上升趋势,进一步增加功率出现下降,再上升的变化;在沉积功率为65 W时,可得到厚度为800 nm,弹性恢复量,硬度,弹性模量和塑性指数均最高,分别为88.55％,25.42 GPa,228.6 GPa和0.314的ZrO2薄膜.不同的溅射功率会镀制出不同结构的二氧化锆薄膜,在常温低功率溅射条件下二氧化锆薄膜结构是影响其力学性能的重要因素.     

基于PS模板的SiO2疏水膜制备与研究

目的 研究聚苯乙烯(PS)刮涂速率、溶胶提拉速率、催化剂和陈化对疏水膜的表面粗糙度、透过率和接触角的影响规律.方法 通过绕线棒刮涂和浸镀等工艺在玻璃基板上制备玻璃/聚苯乙烯/二氧化硅(Glass/PS/SiO2)膜系,热处理去除PS后,在表面涂覆氟硅烷(FAS),得到透明疏水膜.采用光学轮廓仪和场发射扫描电子显微镜检测PS刮涂效果、膜层表面粗糙度以及微观膜层形貌.采用分光光度计测量样品的可见-近红外光学透过率.采用接触角测试仪得到疏水膜的静止水接触角.结果 当绕线棒刮涂速率为2 cm/s,采用碱催化SiO2溶胶,提拉速率由60 mm/min增至180 mm/min时,膜层表面粗糙度依次减小,150 mm/min对应的表面粗糙度为0.0251μm,样品的水接触角为139°.当绕线棒刮涂速率为3 cm/s,采用陈化时间较短的酸催化溶胶,可以制备得到接触角为150.5°、波长为380～1100 nm、平均透过率为88.3％的疏水膜.结论 表面粗糙结构受PS刮涂速率、SiO2溶胶的提拉速率及其性质的影响.采用酸催化的低黏度SiO2溶胶涂覆于PS模板层,经过热处理和表面改性可以得到类蜂窝结构的SiO2疏水多孔膜.     

反应溅射制备Ni_xO_y薄膜的形貌与成分分析及其电致变色性能

采用直流反应磁控溅射法制备了具有不同电致变色性能的Ni_xO_y薄膜。通过X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、场发射扫描电子显微镜、电化学工作站、紫外-可见-红外分光光度计研究了薄膜物相、价态组成、微观结构和电致变色性能。研究表明:金属镍靶直流反应溅射所制备的薄膜结晶状态与表面微结构对氧流量反应敏感,即在很小的氧流量变化范围内薄膜呈现出不同的晶相与表面形貌;氧化镍薄膜在不同的制备条件下展现出了独特的表面微结构,XRD结果显示薄膜成分为NiO,而通过薄膜元素XPS分析发现其中的Ni并非只有单纯的二价,三价的Ni亦存在,且Ni2+/Ni~(3+)之比约为2:1。最终氧流量、溅射压强、溅射功率分别为1.6 m L/min、2.0 Pa、50 W时获得较优变色性能的Ni_xO_y薄膜,其可见光区最大电致变色幅度达到约55%。