Hardness of Mn_2V_2O_7 thin films and its influential factors

Mn2V2O7 thin films were deposited onto amorphous glass substrates using a chemical bath deposition method and different deposition time. X-ray diffraction(XRD) analysis was used to define the structure of the films. Their roughness, thickness, and surface properties were evaluated through atomic force microscopy(AFM). The hardness of the films was measured using a nanohardness tester. The film thickness, average grain size, and roughness were positively correlated with each other. These three parameters were observed to increase with the deposition time. The film thickness and average grain size were inversely correlated with the hardness and roughness. In addition, the number of crystallites per unit area and the dislocation density were observed to be positively correlated with the hardness and roughness. This study was designed to elucidate and formalize the underlying reasons for these relationships.     

Production of HfO2 thin films using different methods: chemical bath deposition,SILAR and sol-gel process

Hafnium oxide thin films (HOTFs) were successfully deposited onto amorphous glasses using chemical bath deposition, successive ionic layer absorption and reaction (SILAR), and sol-gel methods. The same reactive precursors were used for all of the methods, and all of the films were annealed at 300°C in an oven (ambient conditions). After this step, the optical and structural properties of the films produced by using the three different methods were compared. The structures of the films were analyzed by X-ray diffraction (XRD). The optical properties are investigated using the ultraviolet-visible (UV-VIS) spectroscopic technique. The film thickness was measured via atomic force microscopy (AFM) in the tapping mode. The surface properties and elemental ratios of the films were investigated and measured by scanning electron microscopy and energy-dispersive X-ray spectroscopy (EDX). The lowest transmittance and the highest reflectance values were observed for the films produced using the SILAR method. In addition, the most intense characteristic XRD peak was observed in the diffraction pattern of the film produced using the SILAR method, and the greatest thickness and average grain size were calculated for the film produced using the SILAR method. The films produced using SILAR method contained fewer cracks than those produced using the other methods. In conclusion, the SILAR method was observed to be the best method for the production of HOTFs.     

基体偏压对磁控溅射TiAlN薄膜性能的影响

采用中频孪生磁控溅射技术,以Q235碳钢为基体,通过调整薄膜沉积过程中基体负偏压大小,制备TiAlN薄膜.采用原子力显微镜(AFM)观察薄膜表面形貌,采用动电位极化试验研究薄膜的电化学腐蚀行为,用台阶仪和显微硬度计测量薄膜的厚度和硬度,用X-射线光电子能谱仪测试薄膜的组织成分.结果表明,TiAlN薄膜表面平整,粗糙度低.随偏压的增大,膜厚、显微硬度和耐腐蚀性都呈现也先增大,后减小的趋势.当负偏压增大到60 V时,薄膜的腐蚀电位和腐蚀电流密度分别为-256.2 mV和7.81×10-6A/cm2,抗腐蚀能力最强.X射线光电子能谱(XPS)检测结果表明,随负偏压幅的增大,Al/Ti原子比降低.     

偏压对类石墨非晶碳膜结构和机械性能的影响

采用高功率脉冲磁控溅射法在Si和高速钢基底上制备类石墨(Graphite-like carbon,GLC)非晶碳膜,研究了基底偏压对薄膜微观结构、机械性能和摩擦学性能的影响.结果表明:随着基底偏压的增大,GLC薄膜sp2键含量先减小后增大,在基底偏压为-100 V时达到最小值;薄膜的硬度和弹性模量先增大后减小,表面粗糙度先减小后增大;GLC薄膜的摩擦学性能与其机械性能和表面粗糙度密切相关,在基底偏压为-100 V时,薄膜的平均摩擦系数最小.     

纳米TiO2/玻璃膜的制备及其光催化性能

以钛醇盐为原料, 采用溶胶-凝胶法制备了纳米TiO2/玻璃薄膜. XRD、AFM和厚度分析表明,纳米TiO2/玻璃薄膜中TiO2为锐钛矿型结构, 粒径为纳米级, 三层膜的总厚度为200#nm.通过调节热处理温度, 能有效控制薄膜中粒子的大小.UV-VIS吸收光谱表明,TiO2/玻璃薄膜可以有效地降解罗丹明B染料废水,其光催化活性随TiO2粒径的减小而增大,受膜厚增加的影响不大.     

Cr缓冲层对SmCo/Cu薄膜结构及形貌的影响

研究了不同厚度SmCo薄膜的结构以及Cr缓冲层对SmCo/Cu薄膜结构、形貌及性能的影响.结果表明,对于较厚的SmCo薄膜,延长退火时间可有效提高样品的结晶度;Cr缓冲层能够提高样品表面的平整度,降低SmCo平均晶粒尺寸,增强SmCo（002）衍射峰与Cu（111）衍射峰强度之比（R）,从而提高样品的磁性能.同时发现,SmCo/Cu薄膜的磁性能可以通过调节Cr缓冲层厚度进一步得到优化,其中通过调控缓冲层厚度提高R值,形成Cu（111）与SmCo（002）织构,是提高SmCo5/Cu薄膜磁性的关键所在.     

制备CeO2纳米涂层的重复性研究

用MOD法制备CeO2纳米涂层薄膜,研究和分析了CeO2薄膜的成相重复性和表面重复性,得出了1 000℃为最佳烧结温度、烧结气氛中氧元素的摩尔百分含量为0.01%的条件;研究了不同烧结工艺对CeO2薄膜表面形貌的影响,发现随着烧结温度的提高和时间的延长,薄膜的晶粒增大,表面起伏增大,表面粗糙度也随之增大,60 min为最佳保温时间;前驱溶液的浓度也会影响薄膜的致密性,浓度过大会使薄膜出现孔洞。     

Al阳极氧化及涂膜后处理的微观组织及性能研究

为了提高铝的硬度及耐蚀性能,利用硫酸阳极氧化法对铝板材进行表面处理。采用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、显微硬度计和滴碱试验等对获得的氧化膜进行观察和性能分析。结果表明,铝硫酸阳极氧化膜具有多孔性,氧化膜主要以非晶态的形式存在,膜厚度处于5～19μm。随着阳极氧化时槽电压、电流密度和氧化时间的增加,氧化膜的厚度、耐蚀性和硬度增加;提高电解液温度和浓度,氧化膜的硬度、耐蚀性和厚度则下降。对氧膜化进行PTFE涂膜后处理能有效地改善氧化膜的多孔结构。     

低粗糙度金刚石薄膜的制备及其光学性能的表征

采用热丝化学气相沉积（HFCVD）方法,在反应气压、衬底温度一定的情况下,通过改变碳源浓度以制备低粗糙度金刚石薄膜.扫描电镜（SEM）和原子力显微镜（AFM）测试结果表明,随着碳源浓度适当增加（从2％增加到3％）,金刚石薄膜表面晶粒尺寸减小到纳米量级,平均粗糙度从45 nm降低到21 nm,同时光学透过率下降.椭圆偏振光谱拟合结果显示,随着碳源浓度的增加,薄膜折射率n稍有偏离理想值.拉曼散射光谱显示随着碳源浓度的增加,薄膜中非金刚石相含量增加,一定程度上影响了薄膜的光学质量.结果表明,在表面粗糙度相差不大的情况下,薄膜的质量决定了其光学性质.     

医用不锈钢表面TiN薄膜的组织结构和力学性能研究

为改善医用不锈钢的耐磨性,采用反应磁控溅射在304不锈钢表面沉积了TiN薄膜,研究了Ti过渡层沉积时间对TiN薄膜微观结构和力学性能的影响。通过Ｘ射线衍射仪、扫描电子显微镜、纳米压痕仪、FST1000型薄膜应力测试仪、HSR-2M摩擦磨损试验机和WS-2005型涂层附着力自动划痕仪对样品进行微观组织表征和力学性能测试。结果表明,当Ti过渡层沉积时间为20 min,Ti过渡层厚度为340 nm时,TiN薄膜结晶性最强,硬度和弹性模量达到最大值,分别为21.6 GPa和327.5 GPa,平均摩擦因数达到最小值0.45,临界载荷达到最大值24.7 N,TiN薄膜的力学性能、摩擦性能以及与基体的结合力达到最优。进一步延长Ti过渡层的沉积时间,TiN薄膜的柱状晶组织粗化、力学性能、摩擦性能以及与基体的结合力均降低。     

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。     

溅射功率对GeSb2Te4膜形貌及力学性能的影响

利用电子回旋共振CVD设备的射频磁控溅射方法制备了GeSb2Te4膜,采用原子力显微镜、纳米硬度计以及侧向力显微镜考察了不同溅射功率对GeSb2Te4膜表面微观结构以及力学性能的影响．结果表明：在一定的溅射功率范围内,由于薄膜生长方式从三维向二维的转化,薄膜的表面粗糙度随功率的增大而降低,而且薄膜致密度也随之提高,从而使得非晶态GeSb2Te4膜硬度和弹性模量增大．利用能量密度理论对这一现象进行了分析．另外,由于表面能等因素的影响,功率为63W制备的GeSb2Te4膜粘附力较高,摩擦系数却较小．     

沉积温度对VC纳米薄膜摩擦学性能的影响

采用磁控溅射技术沉积碳化钒(VC)纳米薄膜, 研究温度对VC薄膜的微观结构、 力学及摩擦磨损性能的影响, 并分析其内在关系. 结果表明, 沉积温度升高对VC薄膜的相结构和摩擦系数影响较小, 有利于降低薄膜中的应力和粗糙度, 可提高薄膜的硬度.     

用离子化技术制备C-BN薄膜

立方晶系的氮化硼(C-BN)具有极好的硬度、绝缘性,近年来受到国内外的注目。本文介绍在10~(-1)Pa的氮气氛中,用电子束蒸发硼,再进行离子化,制得氮化硼薄膜。经电子显微镜衍射图分析及与块状材料相比,其晶格距离极为一致,本文还分析了薄膜形成过程中基板温度、真空度等的影响。     

退火温度对Ag-MgF2 颗粒膜结构和内应力的影响

报道用电子薄膜应力分布测试仪测量退火温度对Ag-MgF2复合颗粒薄膜内应力的影响,结果表明,退火温度在400℃,薄膜平均应力最小,应力分布比较均匀.XRD分析表明,Ag-MgF2复合颗粒薄膜的内应力主要来自Ag晶粒的生长过程,当Ag的晶格常数接近块体时(400℃温度退火60分钟),Ag-MgF2薄膜内应力最小.     

射频磁控溅射制备CuAlO_2薄膜及性能表征

利用Al(OH)3和Cu2O高温固相反应烧结制备的靶材,采用射频磁控溅射法,在玻璃基片上制备非晶CuAlO2薄膜.薄膜的表面均匀,颗粒大小约为50 nm,可见光范围内透射率为60%,平均折射率达2.0,直接带隙为3.86 eV.随着在紫外光源下曝光时间的增加,薄膜的接触角从96.3°减小到87.5°,薄膜仍呈现出良好的疏水性.     

利用Monte Carlo算法对薄膜生长过程的计算机模拟

用Monte Carlo方法以Cu为例对薄膜生长过程进行计算机模拟．不仅对原子的吸附、迁移及脱附3种过程采用更为合理的模型，还考虑这些过程发生时对近邻原子的连带效应．在合理选择原子间相互作用势计算方法的基础上．改进了原子迁移激活能的计算方法．计算了表征薄膜生长表面形貌的表面粗糙度和表征薄膜内部晶格完整性的相对密度．结果表明，在一定的原子入射率下，表面粗糙度和相对密度的变化存在一个临界温度．随着衬底温度的升高．表面粗糙度减小，膜的相对密度增大．当达到临界温度时，粗糙度随衬底温度的升高开始增大，而相对密度趋于饱和．临界温度随原子入射率的增大而增大，不同温度下原子入射率对粗糙度的影响不同，在较低温度时粗糙度随入射率的增加而增加，在较高温度时粗糙度随入射率增大而减小．同时发现．随入射率的增大或薄膜厚度的增加，相对密度均逐渐减小。     

混合物理化学气相沉积法制备Mg衬底MgB2薄膜

用混合物理化学气相沉积（Hybrid physical-chemical vapor deposition 简称为 HPCVD）法在Mg衬底上原位制备出MgB₂超导薄膜样品。超导起始转变温度T_c(onset)＝39.5K,SEM(Scanning Electron Microscopy)图显示晶型结构为六方形,晶粒生长较为致密。样品的X射线衍射分析表明,MgB₂薄膜是多晶的,没有择优方向。晶粒大小约为400nm～1μm。结果表明HPCVD技术在Mg表面直接沉积MgB₂薄膜是可行的,对Mg原料的节约和MgB₂线材的制备具有一定优势。     

SiCl_4-H_2沉积多晶硅薄膜过程中放电功率的影响

以SiCl4 和H2 为气源 ,用等离子体增强化学气相沉积技术 ,以 3 5 s的速率生长出了晶化度为 75 %的优质多晶硅薄膜 .着重分析放电功率的影响 ,结果表明 :随着功率的增大 ,薄膜沉积速率基本上线性增大 ,之后有减小的趋势 ;薄膜晶化度随功率的增大而减小 ;功率较大时 ,晶粒密度也大 ,且比较均匀 ,但晶粒尺寸较小 ,功率较小时 ,大尺寸的晶粒明显增多 ,但仍有较多的小晶粒存在