聚乙烯吡咯烷酮为稳定剂的PZT厚膜制备与性能

介绍了通过添加聚乙烯吡咯烷酮(PVP)制备PZT厚膜的方法。采用溶胶凝胶工艺,在700℃快速热处理4层即可获得厚度为1μm,表面平整没有裂纹的．PZT厚膜。对PVP的作用机理进行分析,同时对厚膜的结构形貌和电性能进行研究测试。厚膜呈完全钙钛矿相多晶结构,而且具有良好的铁电性能。     

Preparation of PZT thin films by magnetron sputtering with metal and metal oxide composite target

This article mainly deals with the preparation and properties of PZT thin films. A new type of Metal-Metal Oxide composite target was developed. Relating factors have been discussed. The electrical and optical properties of PZT thin films have also been studied. Zhou Zhenguo: born in Feb. 1939, Associate professor. Current research interest is in thin film material Supported by the National Natural Science Foundation of China     

镀锌钢上钼酸盐/硅烷复合膜的结构与耐蚀性

将热镀锌钢板用二步法（先后浸入钼酸盐钝化液和硅烷溶液）和一步法（一次浸入加有钼酸盐钝化剂的硅烷溶液）获得钼酸盐/硅烷复合膜,用XPS和AES对 2种复合膜的化学成分进行表面分析和剥层分析,用Tafel极化曲线测量和盐雾腐蚀试验（NSS）对膜层的耐蚀性能进行了研究,并将它们与单独的钼酸盐转化膜、硅烷膜对比。结果表明,由一步法制备的复合膜与二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）为主而外层以硅烷膜（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;和单独的钼酸盐膜、硅烷膜相比,2种复合膜对腐蚀的阴极过程的抑制明显增加,自腐蚀电流减小至单层膜的1/5以下,耐蚀性显著提高,接近常规铬酸盐钝化膜。     

脉冲激光沉积法制备的Pb(Zr0.4Ti0.6)O3铁电薄膜漏电机理

利用准分子脉冲激光器在Pt/Ti/SiO2/Si(111)衬底上制备了Pb(Zr0.4Ti0.6)O3(PZT)铁电薄膜.利用掩膜技术,采用磁控溅射法在PZT薄膜上生长Pt上电极,构架了Pt/PZT/Pt铁电电容器异质结.采用X射线衍射和电容耦合测试技术分别表征了PZT铁电薄膜的微结构和电学性能.研究发现:在5 V的测试电压下,在560℃较低的沉积温度下生长的PZT薄膜电容器的剩余极化强度为187 C/m2、矫顽电压为2.0 V、漏电流密度为2.5×10-5A/cm2.应用数学拟合的方法研究了Pt/PZT/Pt的漏电机理,发现当电压小于1.22 V时,Pt/PZT/Pt电容器对应欧姆导电机理;当电压大于2.30 V时,对应非线性的界面肖特基传导(Schottky emission)机理.     

磁控溅射制备Ag/TiO2复合薄膜的光催化降解性能

为了提高TiO2薄膜的光催化效率,利用中频交流磁控溅射技术,采用Ti和Ag金属靶制备了Ag/TiO2复合薄膜.利用X射线光电子能谱、 X射线衍射和扫描电子显微镜分析了复合薄膜的成分、结构和表面形貌,并研究了其光催化降解性能.结果发现: Ag在厚度较薄时以聚集颗粒形式存在; 在Ag膜厚度为15 nm时, Ag/TiO2复合薄膜与TiO2薄膜相比其光催化效率可提高2倍; Ag/TiO2复合薄膜对亚甲基蓝的光催化降解效率与复合薄膜的透射率均随Ag膜厚度增加逐渐下降,其原因是Ag膜厚度不断增加,最终完全覆盖TiO2薄膜表面,阻挡了TiO2薄膜与污染物的有效接触, Ag作为光生电子捕获剂的有利影响消失.     

PZT薄膜的结晶特性及红外特性

采用电子柬蒸发方法在n—Si（100）衬底上制备Pb（ZrxTi1-x）O3（简记为PZT）多晶薄膜．用X射线衍射分析了PZT薄膜的结晶择优取向与Zr／Ti成分比、生长温度、退火气氛和退火温度的关系．结果表明不同Zr／Ti比的薄膜在真空中退火都形成（110）择优取向;而在空气中退火后薄膜的择优方向与Zr／Ti成分比有关,Zr／Ti比值小时为（101）择优取向,Zr／Ti大时为（100）择优取向．红外吸收光谱的测量结果表明（100）和（110）择优取向的PZT薄膜在长红外波段（8～12um）存在较强的吸收峰,而（101）择优取向的PZT薄膜在这一波段没有明显的吸收峰．     

采用修正的溶胶-凝胶技术制备PZT铁电薄膜

采用一种修正的溶胶-凝胶技术制备出Pb[Zr0.52Ti0.48]O3（PZT）铁电薄膜.对溶胶的整个制备过程进行了红外透射光谱分析,对制备的铁电薄膜结构和性能进行了表征.由XRD图可以看出,退火温度在600℃以上时,薄膜结构为纯的钙钛矿结构.由P-E曲线可以看出,经600℃退火处理的PZT薄膜具有良好的铁电性能.     

氮化硼薄膜的厚度对场发射特性的影响

利用射频磁控溅射方法, 在n型（100）Si基底上沉积了不同厚度（54~124 nm）的纳米氮化硼（BN）薄膜. 红外光谱分析表明, BN薄膜结构为六角BN（h-BN）相(1 380 cm^-1和780 cm^-1)结构. 在超高真空系统中测量了不 同膜厚的场发射特性, 发现阈值电压随着厚度的增加而增大. 厚度为54 nm的BN薄膜样品阈 值电场为10 V/μm, 当外加电场为23 V/μm时, 最高发射电流为240 μA/cm². BN薄膜场发射F-N曲线表明, 在外加电场作用下, 电子隧穿了BN薄膜表面势垒发射到真空.     

PFSI／PTFE复合膜用于质子交换膜燃料电池的研究

通过将全氟磺酸溶液加入到胛FE多孔膜中制备了PFSI／PTFE复合膜。SEM的测试结果显示,已有一层均匀的薄的PFSI膜存在于PTFE多孔膜表面,全氟磺酸树脂已均匀地分布到PTFE多孔膜中。实验证明,复合膜的强度和尺寸稳定性都优于单膜;厚度为40μm的复合膜,其电性能与厚度为60μm的单膜接近,复合膜最低膜厚可达20μm。用价格相对便宜的PTFE来部分代替昂贵的全氟磺酸树脂,可以减少全氟树脂的用量,降低质子交换膜燃料电池的制造成本。     

一种有机硅烷/稀土复合薄膜制备及纳米摩擦学性能

采用分子自组装技术在单晶硅基底上制备了有机硅烷/稀土（APTES/RE）复合薄膜.利用椭圆偏振仪、接触角测量仪及X射线光电子能谱(XPS)仪分析表征了薄膜的结构,并采用原子力显微镜（AFM）研究了硅基片和复合薄膜的纳米摩擦学性能.结果表明：随着探针的滑动速度和载荷的增加,针尖与样品间摩擦力增加;硅基片和复合薄膜表面的黏附力和摩擦力随着相对湿度的升高而增大;APTES/RE复合薄膜具有较低的摩擦系数及黏附力和显著的抗黏着及减摩效果,显示出其在微机构表面润滑中良好的应用前景.     

基底温度对氮化硼薄膜场发射特性的影响

利用射频磁控溅射方法, 真空室中充入高纯N_{2(99.99%)和高纯Ar（99.99%）的混合气体, 在n型（100）Si基底上沉积了六角氮化硼（h-BN）薄膜. 在超高真空（<10^-7 Pa）系统中测量了BN薄膜的场发射特性, 发现 沉积时基底温度对BN薄膜的场发射特性有很大影响. 基底温度为500 ℃时沉积的BN薄膜样品场发射特性要好于其他薄膜, 阈值电场为12 V/μm, 电场升到34 V/μm, 场发射电流为280 μA/cm². 所有样品的Fowler-Nordheim(F-N)曲线均近似为直线, 表明电子是通过 隧道效应穿透BN薄膜发射到真空的.}     

基底偏压对氮化硼薄膜场发射特性的影响

利用射频磁控溅射方法, 在n型（100）Si（0.008～0.02 Ω·m）基底上沉积了氮化 硼（BN）薄膜. 红外光谱分析表明, BN薄膜结构均为六角BN（h-BN）相. 在超高真空系统中 测量了BN薄膜的场发射特性, 发现BN薄膜的场发射特性与基底偏压关系很大, 阈值电场随基 底偏压的增加先增加后减小. 基底偏压为-140 V时BN薄膜样品场发射特性要好于其他样品, 阈值电场低于8 V/μm. F~N曲线表明, 在外加电场的作用下, 电子隧穿BN薄膜表面势垒发射 到真空.     

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.     

Atomic scale KMC simulation of {100} oriented CVD diamond film growth under low substrate temperature-Part II Simulation of CVD diamond film growth in C-H system and in Cl-containing systems

The growth of {100}-oriented CVD diamond film under two modifications of J-B-H model at low substrate temperatures was simulated by using a revised KMC method at atomic scale. The results were compared both in Cl-containing systems and in C-H system as follows: (1) Substrate temperature can produce an important effect both on film deposition rate and on surface roughness; (2) Aomic Cl takes an active role for the growth of diamond film at low temperatures; (3) {100}-oriented diamond film cannot deposit under single carbon insertion mechanism, which disagrees with the predictions before; (4) The explanation of the exact role of atomic Cl is not provided in the simulation results.     

光学透明、低热膨胀性的甲壳素纳米纤维/聚醚砜复合薄膜

 通过化学预处理和机械处理的方法制备出甲壳素纳米纤维,再利用真空抽滤的方法制备出甲壳素纳米纤维膜,将所得的纳米纤维素浸渍到聚醚砜树脂中,制备了甲壳素纳米纤维/聚醚砜复合薄膜。采用场发射扫描电镜（FE-SEM）对机械处理的甲壳素纳米纤维的形态特征进行表征。采用紫外光分光光度计、热机械分析仪（TMA）分别对甲壳素纳米纤维/聚醚砜复合膜的透光性、热膨胀性做分析,用万能力学试验机测试甲壳素纳米纤维/聚醚砜复合膜的拉伸性能。结果表明,机械处理后,甲壳素纤维达到纳米级别,随机械处理手段增加,甲壳素纳米纤维直径逐步变小。甲壳素纳米纤维/聚醚砜复合薄膜保持了较高的透光率,对比树脂材料,热稳定性和力学强度明显增强,是一种具有高透光性、低热膨胀性的复合膜,在光学基底材料、显示器等方面具有较大的应用潜力。     

脉冲激光镀膜工艺制备BiFeO3-CoFe2O4多铁性复合薄膜

采用脉冲激光镀膜（PLD）工艺,在Pt（111）/Ti/SiO₂/Si衬底上制备了柱状结构0.7BiFeO₃-0.3CoFe₂O₄（BFO-CFO）多铁性复合薄膜.在薄膜的沉积过程中,通过自组装生长实现钙钛矿结构BiFeO3和尖晶石结构CoFe₂O₄相的形成以及两相分离.探索了BFO-CFO复合薄膜的生长条件和机制,研究了薄膜厚度对BFO-CFO复合薄膜结构和性能的影响.     

钛含量对PZT/STO铁电电容器隧穿电阻的影响

采用Landau-Devonshire自由能理论和晶格模型,研究了PbZr1-xTixO3(PZT)/SrTiO3(STO)复合薄膜中PZT的钛(Ti)含量(x=0.5,0.6,0.8,1.0)对铁电隧道结极化强度、总电势、电导和隧穿电阻等的影响,从而增大隧穿电阻.模拟结果表明:随着层数增加,复合薄膜极化强度增大;随着Ti含量增加,隧道结电导先减小后增大,其隧穿电阻率先增大后减小;PZT极化强度、STO总电势和PZT总电势的斜率均在x=0.8时最大.     

PZT/Surlyn 0-3复合材料的热机械与介电及压电性能

采用热工艺制备了压电PZT陶瓷与沙林离子键热聚合体树脂复合的0-3结构柔性压电材料.对其动态热机械分析表明:该复合材料软化温度在100℃附近;通过阻尼损耗因子随温度变化曲线的峰位置确定该材料的玻璃化温度约为50℃.通过对不同极化电场下的压电性能的研究,确定该复合材料的最佳极化电场条件为大于4.8 kV/mm;当PZT的体积分数(φ)小于0.5时,复合材料的相对介电常数和压电系数都随PZT体积分数的增大而缓慢增大,实验结果与Yamada模型预测较为一致.该0-3结构(1-φ)Surlyn/φPZT柔性压电材料在盲人触摸键盘、工业振动阻尼器件、柔性压电能量收集器件等领域具有很好的应用前景.     

干摩擦条件下金刚石复合膜摩擦学性能

在干摩擦条件下利用 SRV磨损试验机比较了在硬质合金基体上金刚石薄膜、石墨 /金刚石复合膜以及硬质合金 3种试样的摩擦学性能。利用扫描电子显微镜观察了试样和磨痕的表面形貌。利用表面形貌仪测试了磨损体积。研究了振动频率对试样的摩擦学性能影响。结果表明 ,在干摩擦条件下 ,金刚石薄膜与石墨 /金刚石复合膜的摩擦学性能差别不大 ,二者的磨损机理均为微断裂磨损。在干摩擦条件下 ,高频时金刚石薄膜的耐磨性是硬质合金耐磨性的 8～ 10倍 ,其原因是硬质合金的磨损机理存在着从粘着磨损到微断裂磨损的转变     

PZT/PVDF柔性复合材料用于ISM天线研究

采用溶液混合法制备PZT/PVDF (Pb (Zr_xTi_1-x) O₃/Polyvinylidene Fluoride) 复合材料.对复合材料的介电特性和介质损耗特性进行了测试,设计了用于ISM波段的复合材料微带天线,由于复合材料具备高介电常数、低损耗和柔性的特点,实现了天线的小型化,并应用于高速公路自动收费系统.