微晶硅薄膜的等离子增强化学气相沉积生长特征

本文采用27.12 MHz等离子增强化学气相沉积(PECVD)技术制备了氢化微晶硅薄膜材料,通过Raman散射谱、X射线衍射、扫描电子显微镜、原子力显微镜和傅立叶变换红外谱等表征方法研究了生长条件参数对薄膜结构及生长速率的影响,对薄膜的生长机制进行了讨论,特别分析了孵化层形成和演化、以及对晶化率、柱状晶粒生长的作用特征.实验测量分析表明,在薄膜生长的初期阶段,形成一个嵌入大量小晶粒的非晶孵化层,并随着薄膜厚度的增加其非晶成份减少,晶化率不断提高,晶粒开始长大并结聚成团,形成大的晶粒,沿生长方向上形成横向尺寸为百纳米级的柱状晶粒.红外透射谱的结果证实2 100 cm-1附近吸收来源于位于晶界区或微孔内表面团簇化的SiH键的吸收.同时,适当的等离子能量在薄膜生长过程中有利于抑制氧的影响.目前的研究加深了对薄膜PECVD生长过程和生长机制的理解,有利于加强对太阳电池用的硅薄膜形态和质量的控制.     

声表面波器件金刚石薄膜基片的制备工艺

为制备高质量的声表面波器件,探索金刚石薄膜的沉积工艺,采用直流电弧等离子体喷射化学气相沉积技术和特殊的复合衬底技术,在单晶硅衬底上制备了大面积、高质量的金刚石薄膜,成功解决了单晶硅衬底在沉积金刚石薄膜过程中产生的变形问题.研究了甲烷浓度和沉积温度对金刚石薄膜质量的影响,优化了沉积工艺.结果表明,甲烷气体体积分数为1.8%时,晶粒最为细小,同时金刚石薄膜的表面粗糙度最小,表面最为光滑.衬底温度为1000℃时生长的金刚石薄膜的晶粒尺寸较小.     

在（001）Y-ZrO2上沿a/b轴取向生长Bi3.15Nd0.85TiO12铁电薄膜

用sol-gel工艺在（001）钇稳定ZrO2（YSZ）单晶衬底上制备了层状钙钛矿型Bi3.15Nd0.85Ti3O12（BNdT）铁电薄膜。X射线衍射结果显示,薄膜沿a/b轴择优取向生长,择优取向度约48%;透射电镜观察到薄膜厚约385 nm,其中晶粒呈柱状生长,晶粒横向尺寸100-200 nm。分析发现,薄膜在结晶过程中快速升温有助于晶粒沿a/b轴取向生成核。     

LaNiO_3缓冲层对Ba_(0.5)Sr_(0.5)TiO_3薄膜微结构和介电性能的影响

利用射频磁控溅射法,在Pt/Ti/SiO2/Si和LaNiO2/Pt/Ti/SiO2/Si衬底上制备了Ba0.5Sr0.5TiO3薄膜.采用X-ray衍射(XRD)和原子力显微镜(AFM),研究了两种衬底上BST薄膜样品的结晶性和表面形貌.结果表明:BST薄膜材料均为钙钛矿相,直接生长在硅衬底上的BST薄膜无择优取向,晶粒尺寸为20～30 nm,而LaNiO2缓冲层上生长的BST薄膜则为(100)择优取向,晶粒尺寸约为150～200 nm.室温下测试了薄膜的介电性能.研究结果表明,LNO缓冲层显著提高了BST薄膜的介电常数和介电可调率.     

低温生长纳米ZnO薄膜的结构

采用气体放电活化反应蒸发技术(GDARE),以玻璃为衬底,在较低的温度下沉积纳米ZnO薄膜,用二次蒸镀法克服薄膜生长饱和问题、有效增加膜厚及改善薄膜质量。讨论了GDARE法低温下沉积纳米ZnO薄膜的生长过程及成膜机理。由原子力显微镜(AFM)和X-射线衍射谱(XRD)分析薄膜表面形貌和晶体结构,研究结果表明,二次蒸镀法沉积的双层纳米ZnO薄膜具有更好的结晶质量及长期稳定性,薄膜沿C轴高度取向生长,内应力较小,晶粒尺寸均匀,平均粒径约35nm,表面粗糙度降低。     

纳米薄膜晶粒生长的厚度效应

应用各向异性蒙特卡罗方法模拟不同厚度纳米薄膜退火时的晶粒生长过程,通过引入厚度因子来修正Burke提出的动力学模型.结果表明:厚度效应对晶粒生长的抑制作用并非表现在晶粒生长初期,而是当晶粒尺寸达到薄膜厚度的0.8~1.2倍时才变得明显;修正后的抑制晶粒生长动力学方程可清晰描述纳米薄膜中的厚度效应,且与模拟结果更吻合.     

激光烧蚀制备纳米Si晶粒的激光能量密度阈值

在10 Pa的Ar环境气氛下,采用脉冲激光烧蚀方法在玻璃或单晶Si(111)衬底上制备了纳米Si晶薄膜. 为了确定能够形成纳米Si晶粒的激光能量密度阈值,在0.40～1.05 J/cm2内实验研究了激光能量密度对纳米Si晶粒形成的影响. 扫描电子显微镜(SEM)测量证实,随着激光能量密度的减小,所形成的纳米Si晶粒数目逐渐减少. 当激光能量密度低于0.43 J/cm2时,衬底表面不再有纳米Si晶粒形成. 从激光烧蚀动力学角度出发,对实验结果进行了定性分析.     

溅射气压对ZnO薄膜生长、发光性能和结构的影响

沉积缺陷少、晶粒高度c轴择优生长的ZnO薄膜是制备短波发光器件和压电谐振传感器的关键问题之一.以ZnO为靶材,采用射频磁控溅射法在玻璃衬底上制备纳米ZnO薄膜,实现了室温下强的紫外受激发射和弱的深能级发射.通过对薄膜表面形貌的观测, 以及对X射线衍射(XRD)谱和室温光致发光(PL)谱的分析,研究了不同溅射气压对ZnO薄膜生长、结构和发光性能的影响.结果显示溅射气压在1.9 Pa-3.5 Pa之间,晶粒直径先增大后减小,在2.6 Pa时晶粒生长到最大;在3.2 Pa时薄膜单一取向性最优,以此推断最佳的溅射气压在2.6 Pa-3.2 Pa之间.实验在玻璃衬底上制备出了XRD衍射峰半高宽仅为0.12°的、高度c轴择优生长的ZnO薄膜.     

原电池沉积技术工艺条件对SrMoO4薄膜结构与形貌的影响

室温下,在Sr(OH)2溶液中采用原电池方法直接制备了高晶态SrMoO4薄膜.通过XRD和SEM技术系统探讨了反应时间、溶液pH值和外加氧化剂等工艺条件对制备的SrMoO4薄膜的结晶性和表面形貌的影响.结果表明,电化学反应时间、溶液pH值和外加氧化剂对SrMoO4薄膜的晶体结构和表面形貌具有重要的影响:随着反应时间的增加,薄膜的结晶性和形貌会改善;在较高的溶液pH值条件下,SrMoO4晶粒沿c轴择优生长;当加入适量的过氧化氢氧化剂时,可加快SrMoO4晶粒的生长,但会产生团聚现象.     

薄膜中正常晶粒生长膜厚效应的理论分析

根据自由表面在晶界处的开槽现象，对薄膜中正常晶粒生长膜厚效应进行了理论分析。结果表明，正常晶粒生长被塞积时的平均晶粒尺寸与膜厚成正比。     

化学镀Ni-P-WC复合镀层的微观结构研究

采用化学镀方法制备了Ni-P-WC复合镀层,并通过扫描电子显微镜的二次电子和背散射电子成像模式以及特征X射线衍射研究了该复合镀层的微观形貌和元素组成及含量.实验结果表明:在Ni-P-WC复合镀层中,纳米WC颗粒与Ni-P组织络合紧密,WC的总含量约27wt.%;与Ni-P镀层的光滑平整表面相比,Ni-P-WC复合镀层表...     

脉冲化学镀与化学镀非晶态Ni—P合金镀层的微观结构

利用Ｘ射线衍射（ＸＲＤ）及热分析（ＤＴＡ）技术,研究了脉冲化学镀与化学镀非晶态Ｎｉ－Ｐ合金的原子分布函数及晶化过程,得出了两种非晶态合金铁微观结构信息（平均原子间距,相应配位原子数和短程有序畸）及各特征温度的晶化激活能。     

化学镀Ni-P合金的化学腐蚀磨损机理

从实验和理论两方面研究了化学镀Ｎｉ－Ｐ合金在无润滑磨损条件下的化学腐蚀磨损机理,探讨了化学镀Ｎｉ－Ｐ合金作为钻杆耐腐蚀磨损功能性镀层的可行性,结果表明：化学镀Ｎｉ－Ｐ合金在无润滑磨损条件下的磨损机理主要为剥层磨损,并们随少量磨粒磨损,在无泣滑磨损状态下,化学镀Ｎｉ－Ｐ合金不适合作为Ｇ１０５钢抵抗化学腐蚀磨损的功能性镀层。     

化学镀Ni-P基体的磷含量对亚硫酸盐镀金体系置换镀金层表面形貌的影响

以亚硫酸-硫代硫酸盐镀金体系作为置换镀金液,在化学镀Ni-P镀层上制备了置换镀金层,并采用原子力显微镜分析了磷含量及置换镀金时间对镀金层微观表面形貌的影响.结果表明,磷含量越高,Ni-P基体耐腐蚀性能越好,镀金层表面越好,表面粗糙度越小;置换镀金时间为600s时,所得镀金层最为平整光滑,镀金时间越长,Ni-P基体受到腐蚀越大,所得镀金层表面粗糙度变大.     

多壁碳纳米管负载镍-磷合金催化剂的制备及其乙醇电催化氧化性能

采用改良的化学镀法制备得到了多壁碳纳米管(MWCNT)负载镍-磷(Ni-P)合金粒子催化剂。通过扫描电镜(SEM)、高分辨透射电镜(HR-TEM)、X射线衍射仪(XRD)、选区电子衍射(SAED)、电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)等测试手段对催化剂的物性进行了表征。测试结果表明,圆球状的非晶态Ni-P纳米粒子均匀分散在多壁碳纳米管的侧壁,粒径大约为100nm。进一步通过循环伏安法(CV)对催化剂乙醇氧化的电催化性能进行了研究,结果表明MWCNT/Ni-P催化剂对于碱性介质下的乙醇氧化反应有着优异的电催化性能。     

Fabrication and thermal stability of Ni-P coated diamond powder using electroless plating

Ni-P coated diamond powder was fabricated successfully by using electroless plating. Effects of active solutions, plating time, reaction temperature, and the components of the plating bath on the Ni-P coating were investigated systematically. Moreover, a study on the thermal stability of Ni-P coated diamond under various atmospheres was performed. The results indicate that Pd atoms absorbed on the diamond surface as active sites can consequently enhance the deposition rate of Ni effectively. The optimized plating bath and reaction conditions improve both the plating speed and the coverage rate of Ni-P electroless plating on the diamond surface. Compared to the diamond substrate, the diamond coated with Ni-P films exhibits very high thermal stability and can be processed up to 900℃ in air and 1300℃ in protective atmosphere such as H₂.     

自润滑Ni-P-PTFE化学复合镀工艺及镀层性能

研究了Ni-P-PTFE(聚四氟乙烯)复合镀层的制备工艺,筛选出氟碳类阳离子表面活性剂FC4和非离子表面活性剂FC10,该混合表面活性剂使得粒子具有很好的分散性和悬浮性．在此基础上研究了不同PTFE含量对镀速及镀层性能的影响．结果表明,随着PTFE浓度提高,镀速下降,复合镀层中的粒子含量增加,镀层的硬度相应减小,其耐蚀性也有所下降．而PTFE粒子对Ni-P的晶化温度基本没有影响,摩擦磨损试验表明,该复合镀层与GCr15对磨其摩擦系数低至0．1,具有良好的自润滑效果,而且耐磨性也较Ni-P镀层好。     

脉冲化学镀镍磷合金及其性能

脉冲化学镀是指在化学镀上叠加脉冲电流。本文研究了脉冲电参数(脉冲电流密度与工作比)对镀层的成分、性能和沉积速度的影响。研究结果表明,采用脉冲化学镀可在保持化学镀镍磷合金性能的同时,使沉积速度加快数倍,并发现脉冲电流对自催化的化学沉积镍过程起促进作用。     

45#钢表面Ni-P-nano-SiC复合化学镀层的制备

在优化设计的化学镀基础镀液中通过添加不同含量的纳米SiC颗粒,研究在45#钢表面制备具有纳米SiC颗粒增强的复合镀层及形成机理.利用SEM,XRD和显微硬度计等方法对实验样品的组织结构、形貌、显微硬度及其镀层形成机理进行了研究,结果表明:实验制备的Ni-P,Ni-P-SiC镀层镀态时硬度分别为572 HV,649 HV,热处理后其表面硬度在400℃时达到最大值1 045 HV和1 341 HV.纳米SiC颗粒在镀液中不参与化学反应,只是与化学反应所产生的Ni和P共同沉积在镀层中起到了复合强化的作用.Ni-P-nano-SiC镀层的生长机理是按层状方式生长,生长方向垂直于钢基体表面.纳米SiC提...     

5083铝合金表面化学镀Ni-P镀层的力学性能

采用化学镀方法在5083铝合金基体上制备了Ni-P非晶薄膜,采用纳米压痕技术在不同应变速率下研究Ni-P非晶薄膜的硬度、弹性模量和变形行为.结果表明,Ni-P非晶薄膜硬度不是一个恒定值,与纳米压痕的压入深度有关,而弹性模量基本保持不变;载荷-深度曲线出现跳跃及台阶现象与应变速率有关,应变速率愈慢,曲线出现台阶现象越明显;跳跃台阶源于单个剪切带的开动,而在高的应变速率条件下,由于多个剪切带的开动,曲线上便不出现跳跃台阶.