氮掺杂p型MgxZn1-xO薄膜的制备及其表征

采用不同氮分压（RN2）的氩气和氮气混和气体溅射Mg0．18Zn0.82O合金靶材,在石英衬底上生长了MgxZn1-xO（MgZnO）合金薄膜,研究了氮分压对薄膜组分、结构和光学、电学性质．结果表明：薄膜中的Mg含量（x）随着RN2的增加呈线性增加,导致其结构和光学带隙（Eg）随氮分压变化．Mg含量随氮分压的变化归因于：当氮分压增加时,与N反应形成NO2的O原子数目增加,导致与Mg、Zn反应的O原子数目减少．而Mg比Zn优先与剩下的O原子结合形成MgO,导致只有部分Zn能够跟O结合形成ZnO．未反应的Zn将以原子的形式沉积到衬底上继而因高的衬底温度发生二次蒸发离开衬底,导致薄膜中Zn含量减小,即Mg含量增大．当对由氮分压不为零制备的高阻MgZnO薄膜进行真空退火后,薄膜呈p型导电,说明这种p型导电与氮掺杂有关．本文讨论了Vegard定理用于估算MgZnO中Mg含量的正确表达式．     

真空电弧沉积簿膜厚度分布计算

该文从离子电流密度空间分布函数的角度出发，针对自由电弧沉积和磁场控制电弧沉积两种情况，分别提出了单斑点和多斑点计算模型，进行了平面基片上真空电弧沉积的金属薄膜厚度分布的计算。计算结果表明，自由电弧沉积的膜厚分布曲线存在峰值现象，而磁控电弧沉积的膜厚分布曲线可使该峰值现象得到消除；同时，磁控电弧沉积的膜厚分布均匀性与阴极半径和基片配置距离密切相关，当两者比值选取适当时，可获得较均匀的膜厚分布；旋转基片上所获得的膜厚分布均匀性较之静止基片上获得的膜厚分布均匀性要好。理论计算值与实验测量值吻合。     

氧气流量对反应磁控溅射铜氧化物薄膜结构和光学性质的影响

反应磁控溅射方法在玻璃基片上沉积铜氧化物薄膜,研究氧气流量对薄膜结构和光学性质的影响.用X射线衍射仪检测薄膜的结构,分光光度计测量薄膜的透射和反射光谱,采用拟合正入射透射光谱数据的方法计算薄膜的折射率、消光系数及厚度.结果表明,薄膜沉积过程中,随着氧气流量的增加,铜氧化生成物从Cu2O逐步过渡到Cu4O3,最后为CuO;当氧氩流量比为6：25时,生成单相多晶结构的Cu2O薄膜,薄膜的折射率和消光系数随波长增加而减小,带隙为2.49 eV;不同氧气流量条件下制备的Cu2O,CuO薄膜的折射率和消光系数随氧流量的增加而增加.     

滴定法快速测定工业废料中SiO_2、Fe_2O_3、Al_2O_3、CaO、MgO含量的方法

本文针对用氢氧化钠和银坩埚处理试样制备试样溶液的方法进而用滴定法测定Si O2、Fe2O3、Al2O3、Ca O、Mg O的研究。通过对钢渣、尾矿试样的测定,总结出测定常见工业废料中Si O2、Fe2O3、Al2O3、Ca O、Mg O含量的普适方法。该方法具有准确度高、易操作、设备简单等优点。通过实验原理、步骤和结果的探讨,为实验室测定Si O2、Fe2O3、Al2O3、Ca O、Mg O提供了一个快速、方便、易于推广的方法。     

金属Al诱导Si晶化的Al/Si异质薄膜的原子输运模拟

【目的】从原子层次分析金属Al诱导Si晶化的物理过程与机理。【方法】运用第一性原理计算方法,对Al/Si异质非晶薄膜在热处理过程中Si的晶化过程进行理论计算与模拟。【结果】结果表明,Al/Si异质薄膜在热处理过程中Al、Si原子发生了互扩散现象。随热处理时间的延长,膜层系统进入能量更低较为稳定的状态。Al原子逐步上移,Si原子逐步下移,在结构演变的过程中逐步实现Al/Si异质膜层的翻转。【结论】Al原子引起Si原子之间成键状态的变化,Al原子的库仑屏蔽作用使得Si—Si键的强度减弱,Al原子扩散进入Si层具有能量优势,降低了Si的晶化能垒,有利于Si原子的迁移并结晶。     

有限元法结合压痕法估算BNKT薄膜的压电应力常数

考虑基底效应的影响,将压电应变系数与压电应力常数的关系式作为补充方程,通过有限元法结合纳米压痕法估算了横观各向同性0.85Na_(0.5)Bi_(0.5)TiO_3-0.15K_(0.5)Bi_(0.5)TiO_3(BNKT)薄膜的压电应力常数.在正向分析中,通过无量纲分析和有限元模拟,得到最大压痕荷载、加载曲线指数与BNKT薄膜压电应力常数之间的无量纲方程.在反向分析中,利用纳米压痕实验得到沉积在硅基底上BNKT薄膜的压痕曲线,将实验数曲线中的最大压痕荷载和加载曲线指数代入正向分析建立的无量纲方程,联立补充方程进行求解,得到多组不同误差下的解,取误差最小时相应的解e_(15)=0.28 C/m~2,e_(31)=7.72 C/m~2,e_(33)=18.26C/m~2为BNKT薄膜的压电应力常数.     

氮气中退火制备（Bi，Dy）4Ti3O12铁电薄膜

采用化学溶液沉积法(CSD)将Bi3.4Dy0.6Ti3O12(BDT)前驱体溶液沉积在Pt(111)/Ti/SiO2/Si(111)基底上,然后在氮气环境中分别于600℃、650℃、700℃和750℃四个温度下退火,成功地制作出BDT铁电薄膜.用X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)等分别对其表面形貌、结构及其成份进行了表征;用铁电分析仪测试了其铁电性能.随着退火温度的升高,薄膜的晶粒尺寸逐渐增大,但其剩余极化不是随着退火温度的升高而单调增加.氮气中650℃退火的BDT铁电薄膜结晶良好,并且具有最大的剩余极化值(2Pr=7.8μC/cm2;Ec=95.7 kV/cm).另外,就温度对BDT铁电薄膜性能的影响机理进行了讨论.     

Si衬底上金刚石薄膜的成核和生长机理

以酒精为碳源,用热丝CVD法,对不同表面状况的Si衬底作金刚石沉积比较.讨论了薄膜的成核、生长机制,认为CH_2是成核的主要气相种类,H原子直接参与了成核和生长,它们在薄膜沉积中起了极为重要的作用.解释了毛糙表面的Si衬底上金刚石易成核的现象.     

韧性薄膜/韧性基底体系弹性模量表征的新方法

使用有限元方法(FEM)分析了应变硬化的韧性薄膜/基底体系的锥形压痕过程.通过改变压入深度与薄膜厚度比,从0.01变化到0.85,得到了不同膜/基体系的力学响应,从而建立了压入深度、薄膜厚度和薄膜/基底弹性模量之间的无量纲关系.选取镍薄膜/低碳钢基底进行了纳米压痕试验,根据得到的无量纲关系,计算出了镍膜的弹性模量.同时与Sakai方法[1]得到的结果进行了比较,发现两者之间很吻合,证明该方法切实可行.     

Co含量对Fe100-xCox薄膜磁性的影响

通过高真空磁控溅射仪在Si衬底上成功制备了厚度为30nm的Fe100-xCox系列薄膜,并利用X射线衍射仪、振动样品磁强计和铁磁共振对其结构和磁性质进行了研究.X射线衍射结果表明,Co含量的增加使得Fe100-xCox(110)晶峰增强,晶格常数减小,磁性测量表明Co的加入使得薄膜在保持较高矩形比的情况下,饱和磁化强度增加,面内易磁化方向的矫顽力增大.当x=O时饱和磁化强度为1.215×10-1T,矫顽力为1.186×104A/m;当x=50时,饱和磁化强度增至1.810×10-1T,同时矫顽力增大至3.342×104A/m.铁磁共振谱的测量结果给出了其磁各向异性的数值和方向,发现随着Co含量的增加,薄膜的磁各向异性有由易平面向易垂直移动的趋势.     

Mg掺杂Ga_(0.6)Fe_(1.4)O_3薄膜的制备及其多铁性能表征

GaFeO_3(GFO)是一种同时具有室温铁电和低温亚铁磁性的单相多铁材料,且其磁性转变温度可以通过调节Fe元素含量提高至室温,具有广阔的应用前景.研究发现,室温下Ga_(0.6)Fe_(1.4)O_3薄膜具有铁电性和弱磁性,但是由于薄膜的漏电流较大,制约了其实际应用.采用溶胶-凝胶法结合旋涂工艺成功制备了Mg掺杂的Ga_(0.6)Fe_(1.4)O_3薄膜,薄膜厚度约为100 nm,并对Ga_(0.6)Mg_xFe_(1.4-x)O_3(GMFO)薄膜的铁电性尤其是漏电性能进行了表征.研究结果表明:Mg离子掺杂的薄膜样品在室温下表现出铁电性,当x=0.05时,薄膜具有相对而言优良的铁电性能,矫顽电场强度(E_c)为25 kV/cm,剩余极化强度(P_r)为4.89μC/cm~2;适量Mg离子的掺杂可以使薄膜的漏电流密度降低2个数量级,x=0.05时,对应薄膜的漏电流最小,漏电流密度在10~(-1)～10~(-5) A/cm~2范围内.随着Mg离子掺杂含量的继续增加,薄膜的漏电流密度逐渐变大.压电力显微技术(PFM)测试结果表明,GMFO薄膜的力电耦合主要来自于薄膜的线性压电信号.GMFO薄膜具有室温弱磁性,当x=0.05时,薄膜具有最大的剩余磁化强度为9.8 emu/cm~3.该实验结果对于提高GFO多铁材料的性能,从而实现纳米器件的应用具有重要的指导意义.     

电沉积条件对ITO/TiO2/CdS薄膜光电性能的影响

采用电沉积方法,以ITO/TiO2薄膜为基底,在水体系中成功制备出ITO/TiO2/CdS复合半导体薄膜,通过光电流作用谱考查了该薄膜电极的光电性能。实验表明,电镀液的组成、实验温度可影响薄膜中CdS纳米粒子的生长,从而使不同条件获得的复合薄膜电极的光电转换效率不同,实验温度为40℃、电镀液的组成为CCd2 =0.02 mo.lL-1,CS2O23-=0.10 mo.lL-1,pH=2.0条件下沉积所得的ITO/TiO2/CdS薄膜电极,在400 nm~500 nm波长范围内具有较强的光吸收,也有较高的光电转换效率。     

钬铬共掺铁酸铋薄膜对钛酸铋钠钾铁电薄膜的性能调控

用溶胶-凝胶法,在Pt/Ti/SiO_2/Si(100)衬底上制备了钬铬共掺铁酸铋(BHFCO)-钛酸铋钠钾(NKBT)薄膜,系统研究不同BHFCO掺杂量对(1-x)NKBT-xBHFCO薄膜的微观结构、表面形貌和电学性能的影响.结果表明:680℃退火处理后的(1-x)NKBT-xBHFCO薄膜表面比较均匀、致密,结晶度较好;0.95NKBT-0.05BHFCO薄膜样品的剩余极化值(2P_r)最大(71.3μC/cm~2),矫顽场最小(2E_c=530 kV/cm),电滞回线饱和矩形度最好,漏电流最小(2.1×10~(-6 )A/cm~2).0.95NKBT-0.05BHFCO薄膜的,相对介电常数最大(约为493),介电损耗最小(约为0.04);薄膜的高温介电温谱表明,所有薄膜的居里温度(T_c)在(450±10)℃.不同厚度薄膜的介电性能表明,铁电薄膜内部的挠曲电效应显著降低了薄膜的最大介电常数值.     

PTO种子层对PZT铁电薄膜结晶温度和电学性能的影响

该文采用溶胶-凝胶法(Sol-Gel)在Pt/Ti/SiO_2/Si衬底上制备了PZT和PZT/PTO两种结构的铁电薄膜,通过PTO种子层调控PZT薄膜的微观结构和电学性能.研究发现,加入PTO种子层之后,薄膜的SEM图像呈现出更加致密的形态,晶粒分布较均匀.PZT/PTO铁电薄膜在550℃下退火后测得的剩余极化强度比PZT薄膜650℃下退火获得的剩余极化强度要大,说明种子层的加入降低了薄膜的结晶温度.此外,加入PTO种子层后,PZT铁电薄膜的介电常数升高,介电损耗降低,抗疲劳性能也变好,薄膜的电学性能得到了较好的改善.     

降低Si基有机光电探测器暗电流的研究

报道了以P型Si单晶为衬底,在其表面真空蒸发有机半导体材料苝四甲酸二酐（PTC-DA）,由此制作的异质结PTCDA/P-Si（有机/无机）光电探测器,通过Si单晶表面处理及衬底温度的控制可降低其暗电流提高灵敏度的方法.     

多场耦合作用下新型座舱盖服役行为仿真

为了研究具有不同厚度的凯夫拉纤维材料薄膜的某座舱盖在超声压、振动作用下的变化,采用结构计算软件Abaqus进行耦合计算的方法,对薄膜厚度分别为100nm、300nm、8 000nm的新型座舱盖进行声-振复合环境激励。通过计算机仿真分析得到了不同薄膜厚度下,声振耦合对结构位移响应的影响。结果表明:声振复合环境激励下的材料结构位移响应比声、振单独激励下位移叠加后的响应要大。随着薄膜厚度的增加,座舱盖的位移变化越来越大,结论对座舱盖的结构设计和寿命预测有一定的指导意义。     

溶胶-凝胶法制备CoFe2O4/SiO2复合薄膜

以硝酸盐和正硅酸乙酯为原料利用溶胶-凝胶旋涂法在硅基片上制备了CoFe2O4/SiO2复合薄膜.用X射线衍射仪、扫描探针显微镜和振动样品磁强计对样品的结构和磁性进行了研究.结果表明,经700 ℃退火处理的薄膜样品中CoFe2O4的晶粒尺寸为6 nm,样品的矫顽力和饱和磁化强度随着环境温度的降低逐渐增大.     

硅基多层无机驻极体薄膜中平均电荷重心和密度的确定

报道通过表面电位测量和C V分析来确定硅基多层无机驻极体薄膜中平均电荷重心及电荷密度的方法.它包括两个非破坏性的测量首先,通过补偿法测量驻极体薄膜自由面的表面电位,然后在样品表面蒸镀金属电极,形成MIS结构,进行电容电压(C V)测试,由此得到驻极体薄膜和硅界面的电位.电荷重心和电荷密度可通过计算得出.同时利用这一方法确定了硅基Si3N4/SiO2双层驻极体薄膜中的平均电荷重心,发现电荷重心强烈地依赖于电晕充电以后的老化温度,经过400℃下老化20min,常温正电晕充电驻极体的电荷重心已从近自由面迁移至Si3N4和SiO2界面附近.     

二元过渡金属氧化物界面结构的研究(Ⅰ):XRD及BET方法测定双边分散阈值

应用XRD及BET方法研究了MoO3-Fe2O3,MoO3-V2O5,MoO3-TiO2(锐钛矿),MoO3-WO3和MoO3-ZrO2五种二元过渡金属氧化物界面上的相互作用及非晶相自发分散.这些二元氧化物均含有0～100%之间的十个不同掺杂配比的MoO3,经干混和适宜温度下焙烧而得.XRD晶相定量分析及外推法证明,每种组分氧化物都在界面上自发分散为非晶相,并具有各自的分散阈值.当配比大于分散阈值时,各组分氧化物焙烧后的剩余晶相量与加入晶相量之间为线性关系,其中MoO3和ZrO3的斜率显著小于1.BET测定证明,所有试样的比表面积(3.71～11.25m2/g)较常见载体如SiO2等小得多.MoO3在五种二元氧化物界面的分散阈值各不相同(0.33～1.43 g/100m2),远大于唐有祺等人根据O2-密置模型计算得的在高比表面载体上的单层饱和容量(0.117g/100m2).这预示着界面上可能存在非单层分散及表面化学反应,XRD晶相分析及后续文章中FT-IR等表征手段证实了此点.     

硅基多层无机驻极体薄膜中平均电荷重心和密度的确定

报道通过表面电位测量和C-V分析来确定硅基多层无机驻极体薄膜中平均电荷重心及电荷密度的方法。它包括两个非破坏性的测量；首先，通过补偿法测量驻体薄膜自由面的表面电位，然后在样品表面蒸镀金属电极，形成MIS结构，进行电容--电压（C-V）测试，由此得到驻极体薄膜和硅界面的电位。电荷重心和电荷密度可通过计算得出。同时利用这一方法确定了硅基Si3N4/SiO2双层驻极体薄膜中的平均电荷重点，发现电荷重心强烈地依赖于电晕充电以后的老化温度，经过400℃下老化20min，常温正电晕充电驻极体的电荷重心已从近自由面迁移至Si3N4，和SiO2界面附近。