中国微米纳米-PdCr薄膜电阻应变计研制及其高温应变敏感性能研究

在航空航天以及核电领域中,准确测量高温部件的应变、疲劳等结构参数十分重要,对满足高温应用环境的高温应变计需求非常迫切.在镍基合金基底上研制了PdCr薄膜电阻应变计,依次在基片上沉积NiCrAlY作为过渡层来增强附着性,沉积YSZ/Al2O3作为复合绝缘层满足绝缘性需求,溅射PdCr合金作为应变敏感层,并采用金属掩模对PdCr敏感层进行图形化,最后沉积Al2O3薄膜层作为高温保护层,并对PdCr薄膜应变计的应变敏感系数(GF)以及高温环境下的表观应变、漂移应变等性能进行了表征.结果表明,不同温度下PdCr薄膜应变计的电阻值随应变呈良好的线性关系;在常温下,其应变敏感系数为1.40;在800 ℃时,应变计的表观应变系数127 με/℃.应变计的电阻值随时间线性减小,导致的漂移应变约为1 800 με/hr,应变敏感系数为1.41.同时,对制备的PdCr薄膜应变计进行了可靠性评估和寿命评估.结果表明,其重复性测量误差约为5.71%,工作寿命超过10 h.     

NiCrAlY薄膜应变计的研制

采用射频磁控溅射法在Ni基高温合金拉伸件上制备NiCrAlY薄膜应变计。研究了热稳定处理对NiCrAlY薄膜结构、表面形貌的影响,并且测试了NiCrAlY薄膜应变计的电学与应变性能。结果表明：热稳定处理后 NiCrAlY 薄膜应变计由于在表面形成了一层 Al2 O3膜,具有抗高温氧化的特性,在室温～800℃范围内,应变计电阻同温度呈线性变化,电阻温度系数（ TCR）约为290×10－6/℃,室温下的应变计系数（ GF）为2.1。     

YSZ/Al_2O_3复合薄膜高温绝缘层的研究

采用电子束蒸发、射频磁控溅射、等离子喷涂等方法,在镍基高温合金基底上制备YSZ(质量分数12%Y2O3稳定的Zr O2)、Al2O3复合薄膜结构绝缘层,并研究了复合薄膜结构绝缘层在室温到800℃范围内的绝缘特性,以及高温对复合薄膜晶体结构和表面形貌的影响。结果表明:晶态YSZ/非晶态YSZ/Al2O3结构绝缘层在室温下的绝缘电阻大于1.2 GΩ,在800℃大气环境下有150 kΩ左右的绝缘电阻。在室温到800℃范围内,随温度升高其绝缘电阻呈近指数下降的变化规律。经过在800℃大气环境中热处理8 h,YSZ的立方相结构未发生改变,Al2O3表面十分致密,表明该复合结构绝缘层薄膜具有良好的高温绝缘性能和稳定性。     

热处理对STO铁电薄膜微结构的影响

系统研究了 CFA与 RTA两种热处理方式以及热处理温度和时间对 STO 薄膜微结构的影响。STO薄膜采用脉冲激光沉积法(PLD)制备。采用原子力显微镜(AFM)和XRD分别对薄膜的表面形貌和晶粒结构进行分析。结果表明,在热处理温度 650~800℃范围内,相对于 CFA、STO薄膜经 RTA热处理后,薄膜表面晶粒大小分布均匀、致密。两种热处理方法都使薄膜的晶粒直径随温度升高而增大,并且温度越高,薄膜的晶形越完整,同样热处理温度下,RTA与CFA相比薄膜的晶粒较小, 两种热处理方法的最大晶粒尺寸都<120nm。但XRD分析结果表明,在相同热处理温度下,CFA 热处理的结晶转化率较 RTA 热处理要高。在一定范围内,RTA热处理时间对薄膜晶粒尺寸影响不大,热处理时间越长,晶粒更加完整,表面更加均匀平整,结晶转化率越高。     

Au/Si基片上沉积Bi_(1.5)Zn_(1.0)Nb_(1.5)O_7薄膜介电性能的研究

采用磁控溅射法在Au/Si基片上制备了铌酸锌铋BZN(Bi1.5Zn1.0Nb1.5O7)薄膜。在基片温度200℃、本底真空1×10-3Pa条件下,BZN靶溅射0.5h,作为自缓冲层;然后在400℃下溅射1.5h,薄膜总厚度为200nm,650℃原位真空退火1h。XRD分析显示该薄膜为〈222〉单一取向,结晶良好;AFM扫描显示表面平整;测试表明不同频率下薄膜的性能没有大的改变。实验证明,选用电阻率较小的Au电极材料有利于器件性能的提高,实验得到介电常数可调率约20%、损耗为0.002~0.004。     

Bi1.5Zn1.0Nb1.5O7/Ba0.5Sr0.5TiO3复合薄膜介电性能的频率特性研究

采用射频磁控溅射法在蓝宝石基片上制备了Bi1.5Zn1.0Nb1.5O7(BZN)/Ba0.5Sr0.5TiO3(BST)双层复合薄膜,并研究了该薄膜在100 kHz~6 GHz频率范围内的介电性能。研究结果表明,BZN/BST复合薄膜的介电性能具有良好的频率稳定性。该复合薄膜的介电常数在研究的频率范围内基本与频率无关;其介电损耗在频率低于1 GHz时与频率无关,在频率高于1 GHz时随频率的上升而略微增大;薄膜在研究的频率范围内具有稳定的介电调谐率。     

基于BST可变电容的电调微带天线研究

采用BaxSr1–xTiO3(BST)可变电容作为调谐元件研制了一种工作频率可调的电调谐微带天线。该天线通过利用单片机控制电源单元输出不同的偏置电压来改变BST可变电容的电容大小,进而实现工作频点的调整。结果表明,当电源输出偏压在0-52 V变化时,该微带天线的工作频点可在1.47-1.61 GHz调节,回波损耗低于–15 dB。     

创新校园气象科普模式研究

近年来,河北省气象科普工作摸索新路子、尝试新方法,创造性地推出了集“线上电视科普栏目”“线下科普地推活动”“微信网站等新媒体宣传渠道”为一体立体式创新科普宣传模式,通过打造校园气象科普品牌,树立区域气象科普标杆,推动了河北校园气象科普体系的发展。     

钙钛矿型氧化物SrTiO3/BaTiO3多层膜的激光分子束外延生长研究

用激光分子束外延技术在SrTiO3(001)衬底上外延生长SrTiO3/BaTiO3多层膜,通过反射式高能电子衍射(RHEED)原位实时监测并结合原子力显微镜(AFM),研究了不同基片温度下所生长薄膜的表面平整度,利用X射线衍射(XRD)对外延薄膜进行了结构分析,结果表明薄膜具有二维生长模式,在基片温度为380～470℃之间生长的薄膜具有原子级光滑,并且具有完全C轴取向.同时运用X射线光电子能谱(XPS)研究了薄膜界面的互扩散,结果表明降低制备薄膜时的基片温度有利于减少互扩散.     

低维材料的研究

主要论述了低维材料的制造方法、特异性能及在光电子和微电子器件领域的应用,包括介质超晶格、金属超晶格和一维量子线;介绍了我们分别采用激光分子束外延制备的BaTiO3/SrTiO3介质超晶格及其介电性能、直流磁控溅射法制备的强紫外光反射的Cu/Ti超晶格和宽禁带的一维ZnO量子线;描述了低维材料的发展前景.