TiO2薄膜的光催化特性

低压下利用四异丙醇钛水解法制备了TiO2薄膜,将TiO2固定化并尽可能保留其尺寸效应 .联系制膜条件和膜的表性,研究了TiO2薄膜的光催化活性.利用Raman、XRD、AFM和UV -vis等手段探讨了不同膜厚、晶型、衬底对膜催化活性的影响.结果表明,随着衬底温度的升高,TiO2由非晶型转变为锐钛矿,光催化活性提高;随着TiO2薄膜厚度的增加,催化活性降低.在玻片、Si、SnO2、Al为基片所制TiO2薄膜中,以Al为基片的TiO2薄膜的光催化活性最好.     

硅基SiC薄膜的制备及性能研究

文章采用电子束物理气相沉积法在单晶Si(100)基片上制备了单层SiC薄膜和Al2O3/SiC双层膜,然后在不同温度下经氩气保护退火。通过X射线衍射仪(XRD)、原子力显微镜(AFM)对所制备的薄膜进行了结构和表面形貌分析。研究表明:退火后SiC薄膜由非晶态转为晶态,随退火温度的升高,薄膜结晶更充分,薄膜表面平均粗糙度变小;双层膜与单层膜相比,其SiC衍射峰有所增强,薄膜表面更加平滑。     

CdS薄膜/p-Si异质结的制备及其光伏性能研究

采用喷雾热解法在p型单晶硅(Si)上制备了硫化镉(CdS)薄膜,分支结构的金属Au作为正电极、金属铟作为背电极构成CdS薄膜/Si异质结光电器件.采用X-射线衍射(XRD)和原子力显微镜(AFM)对样品的晶体微结构及表面形貌进行表征,并通过紫外可见光谱研究CdS薄膜的光学吸收性能.最后,通过数字源表Keithley2400和高精度数字电桥TH2828测试异质结器件在不同光照强度(10、20、30、75、100、150 mW?cm^-2)下的伏安特性、光电导率和交流阻抗.     

生物纳米薄膜的制备及其AFM表征

生物纳米薄膜的制备与表征对功能性有机化合物的实用化起着非常重要的作用.本文主要介绍利用分子自组装、LB技术以及将旋涂技术与AFM针尖操控相结合的方法分别制备的黄原胶、硬脂酸和壳聚糖纳米生物薄膜及其AFM表征结果.AFM测试显示,黄原胶分子在分子间协同作用下可以形成具有网状结构薄膜,NaCl盐溶液浓度和浸泡时间等可以调控在硬脂酸LB膜上所蚀刻孔径的大小.同时,AFM形貌表征与其操控技术的联用,不仅得到了薄膜表面的实时形貌,而且制备出具有纳米级厚度的超薄壳聚糖纳米膜.这些研究不仅为生物纳米薄膜的制备与表征提供了新型的方法及思路,而且可以进一步推动纳米薄膜在多种领域内的发展与应用.     

(Ba,Pb)TiO3铁电薄膜的制备及其光学性质研究

采用溶胶-凝胶(Sol-Gel)技术在(100)Si及石英衬底上制备了Ba0.95Pb0.05TiO3(BPT)铁电薄膜。利用X射线衍射(XRD)、原子力显微术(AFM)对薄膜的物相结构、结晶性和表面形貌进行表征,结果表明晶化完整的BPT薄膜呈多晶钙钛矿结构,薄膜表面均匀致密.用紫外-可见分光光度计在190～1000nm波长范围内,测量了不同温度退火的BPT薄膜的光学透射率,并通过透射光谱计算了薄膜折射率和消光系数的色散关系.     

反应溅射Nb-Si-N薄膜的微结构与力学性能

在Ar、N2和SiH4混合气体中,通过反应磁控溅射方法制备了一系列不同Si含量的Nb-Si-N复合薄膜,采用EDS、XRD、TEM、AFM和微力学探针表征了复合薄膜的成分、相组成、微结构和力学性能.结果表明,采用反应磁控溅射技术通过控制混合气体中SiH4分压可以方便地获得不同Si含量的Nb-Si-N薄膜.少量Si的加入使薄膜得到强化,并在Si含量为3.4%时达到硬度和弹性模量的最高值,分别为53 GPa和521 GPa.进一步增加Si含量,薄膜的硬度和弹性模量逐步降低.Nb-Si-N薄膜力学性能的提高与其晶体缺陷的增加有关.     

磁控溅射制备TiO_2薄膜及其光学特性研究

采用直流反应磁控溅射法在玻璃衬底上制备TiO2薄膜.用紫外-可见光分光光度计和AFM分别表征了薄膜的透射率和表面形貌,用包络线法详细研究了不同衬底温度下TiO2薄膜的光学特性.结果表明:薄膜在可见光波段有很高的透明度,且随着衬底温度的升高,薄膜的透射率略有增加,薄膜的折射率和吸收系数增大,薄膜的光学带隙减小;同时,薄膜表面粗糙度减小,薄膜变得平整.     

二氧化钛/硅异质结光电导传感器的阻抗特性研究

采用喷雾热解法在单晶硅(Si)上制备二氧化钛(TiO₂)薄膜,以金属铟作为背电极构成TiO₂/Si异质结光电导传感器.采用X-射线衍射(XRD)、原子力显微镜(AFM)和拉曼光谱对样品的晶体微结构及表面形貌进行表征,通过紫外可见光谱研究TiO₂薄膜的光学吸收性能,在不同光照强度(5、10、15、20 mW·cm^-2)下通过高精度数字电桥TH2828测试异质结的交流阻抗,并给出了等效电路并解释其光电导机制.     

射频溅射法和电弧离子镀法制备的纳米TiO2薄膜性能比较

采用射频磁控溅射法和电弧离子镀法制备了纳米TiO2薄膜,并利用XRD、UV-VIS、AFM及通过亲水性和光催化实验对两种方法制备的TiO2薄膜进行了对比表征.结果表明,磁控溅射法的薄膜生长速率只有电弧离子镀法的1/30;前者仅需较低的退火温度就能形成完善的锐钛矿结构;虽然两者有相近的紫外吸收边,但是前者有较大的紫外吸收;磁控溅射法制备的TiO2薄膜表面呈现针状晶结构和具有较大的比表面积;在暗室中保存5 h后,磁控溅射法制备的TiO2膜水的接触角恢复到1°,而后者达到20°;对于光催化降解苯酚,前者有较大的降解率.     

二氧化钛太阳能电池减反射膜结构和光学特性

用溅射功率为100～500 W的直流反应磁控溅射法制备出不同结构与特性的TiO2薄膜样品;采用原子力显微镜(AFM)、X线衍射仪(XRD)、傅里叶红外光谱(FTIR)和紫外可见光分光光度计对薄膜的形貌、结构及光学特性进行表征;研究溅射功率对薄膜的结构、形貌及光学特性的影响.研究结果表明:沉积态薄膜均为无序结构,氧化物溅射模式下沉积的薄膜为透明状态,金属模式下沉积的薄膜不透明,TiO2薄膜的折射率随着溅射功率变化在1.8～2.3之间变化;在低功率制备的沉积态薄膜存在TiO0.5微晶,它使薄膜样品的透过率降低,这主要是TiO0.5微晶对光波的强烈吸收所致;400 W溅射功率下制备出适合太阳能电池减反射膜应用的透过率高及折射率大的TiO2减反膜.     

在中等阻值范围内NiCr-O系及Cr-Si系电阻薄膜的应用比较

合金成分、沉积条件以及热处理工艺是影响薄膜性能极其重要的因素,为便于电阻薄膜的合理选材,分析了应用于中阻值范围内的NiCr-O系及Cr-Si系溅射薄膜的膜层结构,对比了它们在热处理前后的电性能变化情况,并通过短期试验考核它们在应用中劣化的可能性.实验结果表明,经退火处理后,Cr-Si系溅射薄膜的膜层构成主要为非晶态基体及SiOx氧化物包围纳米级硅化物相,而NiCr-O系溅射薄膜的膜层主要由Cr2O3和原子范围短程有序的金属相组成;Cr-Si系电阻薄膜比NiCr-O系电阻薄膜致密稳定,前者在电性能方面具有抗电压击穿、耐潮湿等优点.     

射频磁控溅射制备c轴取向LiNbO3薄膜研究

采用射频磁控溅射技术,用富Li的LiNbO3靶材在Si(100)和Si(111)基底上制备了LiNbO3薄膜.通过X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和X射线光电子能谱(XPS)对LiNbO3薄膜的结晶程度、晶体取向和表面形貌及薄膜与基底结合处的界面结构进行了研究.结果表明:样品在空气中经1 000℃退火1 h处理后,薄膜与Si基底界面处有SiO2生成,得到的LiNbO3薄膜结晶性好,具有高c轴取向,晶粒排列致密且粒径尺寸均匀.     

TiN/Si3N4界面结构对Ti-Si-N纳米晶复合膜力学性能的影响

采用多层膜模拟的方法研究了Ti-Si-N纳米晶复合膜中Si3N4界面相的存在方式,以探讨纳米晶复合膜的超硬机制。研究结果表明：Si3N4层厚对TiN／Si3N4多层膜的微结构和力学性能有重要影响。当Si3N4层厚小于0．7nm时,因TiN晶体的“模板效应”,原为非晶态的Si3N4晶化,并反过来促进TiN的晶体生长,从而使多层膜呈现TiN层和Si3N4层择优取向的共格外延生长。相应地,多层膜产生硬度和弹性模量升高的超硬效应,最高硬度和弹性模量分别为34．0GPa和352GPa．当层厚大于1．3nm后,Si3N4呈现非晶态,多层膜中TiN晶体的生长受到Si3N4非晶层的阻碍而形成纳米晶,薄膜的硬度和弹性模量亦随之下降。由此可得,Ti-Si-N纳米晶复合膜的强化与多层膜中2层不同模量调制层共格外延生长产生的超硬效应相同。     

Preparation and characterization of PZT thick film enhanced by ZnO nanowhiskers for MEMS piezoelectric generators

A hybrid sol-gel route which was used to fabricate PZT thick film for MEMS piezoelectric generators was investigated. (100)-oriented Pb(Zr_(0.52)Ti_(0.48))O_3 thick films enhanced by ZnO nanowhiskers(ZnO_w) were successfully prepared on Pt/Cr/SiO_2/Si substrates via spin-coating ZnO_w suspension and PZT sol.The influences of film thickness on the microstructure and electrical properties of composite thick film were investigated.XRD results show that PZT composite thick films have(100)-oriented perovskite...     

Coherent thermal radiation in thin films and its application in the emissivity design of multilayer films

The infrared transmission spectra of a 0.54-μm-thick Ge film and a 20-μm-thick Si film were experimentally measured. As the incident radiation was in the wavelength range from 1.5μm to 10μm, the Ge film demonstrated a strongly spectral coherence. However, thermal radiation of the Ge film was found to be spatially incoherent due to its extreme thinness. The Si film exhibited significantly spectral and spatial coherence. The results confirmed that thermal radiation of a monolayer film could be coherent spectrally and spatially if the film thickness was comparable with the wavelength. The optical characteristic matrix method was applied to calculate the transmission spectra of the Si and Ge film, and the results agreed well with the measurements. This method was further used to analyze two multilayer films composed of five low emissive layers. Their emissivities were found to be highly emissive at a certain zenith angle, and the emissive peak could be controlled by careful selection of film thickness.     

非晶GaAs_(1-x)N_x薄膜的形貌和光学性能

采用磁控溅射方法在硅片上,成功制备了不同氮偏压下的非晶GaAs1-xNx薄膜.结合AFM和光谱仪等手段对样品进行了表征,结果表明:随着氮气的引入,α-GaAs薄膜的球状颗粒转变为针状颗粒;并且随着氮偏压的升高,针状颗粒密度逐渐增大,薄膜表面的粗糙度逐渐减小;随着氮偏压的升高,a-GaAs1-xNx薄膜的光吸收边明显蓝移.     

衬底对直流磁控溅射制备TiO2薄膜结构和形貌的影响

在气压为1Pa和2Pa的情况下,文章采用直流磁控溅射法分别在Si(100)、Al2O3陶瓷、普通载玻片3种衬底上生长TiO2薄膜;利用原子力显微镜对TiO2薄膜的表面形貌进行观察,研究了压强及衬底对薄膜表面形貌的影响。并研究表明,在Si(100)衬底上生长的TiO2薄膜,气压为2Pa时比1Pa时表面粗糙度要大;在相同溅射气压下,Si(100)衬底上得到的TiO2薄膜质量明显优于Al2O3陶瓷和普通载玻片衬底上的。     

镀锌钢上钼酸盐/硅烷复合膜的组成与耐蚀性

分别采用一步法和两步法在热镀锌钢板表面获得钼酸盐/硅烷复合膜,通过X射线光电子能谱分析(XPS)、俄歇电子能谱剥层分析(AES)、盐雾腐蚀试验(NSS)及Tafel极化曲线等对两种复合膜的化学成分和耐蚀性能进行了研究,并将它们与单独的钼酸盐转化膜、硅烷膜进行对比.结果表明:一步法和两步法制备的复合膜具有相似的双层结构,内层以钼酸盐转化膜(含O、Mo、Zn、P)为主,外层以硅烷膜(含C、O、Si)为主,内外层之间及膜与锌基体之间的化学成分呈梯度变化;与单独的钼酸盐膜、硅烷膜相比,两种复合膜对腐蚀的阴极过程的抑制明显增强,自腐蚀电流减小至单层膜的1/5以下,耐蚀性显著提高;两步法制备的复合膜耐蚀性超过常规铬酸盐钝化膜,而一步法制备的复合膜的耐蚀性比由两步法制备的稍差,但仍接近常规铬酸盐钝化膜.     

集成电路钝化层薄膜的纳米力学性质研究

利用等离子体增强化学气相淀积工艺在P型单晶硅（111）衬底上制备了厚度为70、150、450nm的SiO2薄膜和100、170、220nm的Si3N4薄膜,并使用纳米压入仪对薄膜进行了纳米力学测试与分析．薄膜在不同载荷下的硬度和弹性模量计算采用Oliver-Pharr方法．在测量两种薄膜的硬度时没有发现压痕尺寸效应．SiO2薄膜的弹性模量与压入深度的依赖关系不明显,但与薄膜厚度的依赖关系较明显,薄膜厚度的增加将导致弹性模量显著减小,而Si3N4的弹性模量与薄膜厚度的依赖关系不明显,但与压入深度的依赖关系较明显,会随着压入深度的增加而逐渐增加到某一定值．     

溶胶-凝胶法制备镍酸镧薄膜的研究

采用溶胶-凝胶(sol-gel)法,使用浓度分别为0.1 mol/L、0.2 mol/L和0.3 mol/L的前驱体溶液,在单晶Si(100)衬底上制备了镍酸镧[LaNiO3](简称LNO)导电薄膜,研究了前驱体溶液浓度对LNO薄膜结构和导电性能的影响.X射线衍射测试表明,三种样品均为纯的钙钛矿相,具有较好的(110)择优取向.原子力显微镜分析显示,用0.2 mol/L前驱体溶液制备的LNO薄膜样品晶粒明显大于0.1 mol/L的样品.采用标准四探针法测试了三种样品的电阻率,当前驱体溶液浓度为0.2 mol/L时,样品电阻率最小,仅为2.08×10-3Ω.cm,具有良好的导电性.