气体绝缘系统电极表面覆膜时金属导电微粒带电原因分析

在施加直流或交流电压的表面覆涂绝缘介质的楔形电极结构条件下，讨论了SF6中自由金属导电微粒在电场梯度力存在时的运动特性．通过实验测得的自由导电微粒运动起始时的电压，计算得到微粒所带电荷量，该结果与采用法拉第筒测得的结果吻合，即当电极表面覆以100μm厚的聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)薄膜时，微粒带电量约为未覆膜时的30％～60％．通过对微粒与介质间局部放电导致发光现象的实验观测研究，表明表面覆涂绝缘介质的非平行平板电极间自由金属导电微粒的带电机理在直流电压下为电导电流或薄膜表面极化带电，交流电压下为微粒与介质间的微放电．     

外加电场对云母表面纳尺度摩擦行为的影响

利用原子力显微镜(AFM)研究了施加恒定外电场时,AFM针尖与云母表面间的摩擦力变化情况.结果表明,对样品基底施加一定偏压后,由于针尖与云母表面间的静电作用增强,使得针尖与样品间的总相互作用势增加,从而导致针尖与云母间的摩擦力比未施加偏压时大,且摩擦力大小随电压升高而增大.尤其是施加负偏压时,摩擦力增加更为显著,且大于正偏压时的摩擦力.     

HIPIB烧蚀等离子体沉积DLC薄膜结构及性能

利用强流脉冲离子束(HIPIB)烧蚀等离子体在Si(100)基体上快速沉积类金刚石(DLC)薄膜．电压为250keV,柬流密度为250A／cm^2,脉宽为70ns的离子柬(主要由碳离子和氢离子组成)聚焦到石墨靶材上．使石墨充分电离产生稠密的烧蚀等离子体,在石墨靶的法线方向的Si基体上沉积出非晶的DLC薄膜,基片温度选择25℃和100℃,XPS分析显示DLC薄膜中sp^3C的含量达到40％．扫描电镜和原子力显微镜分析得知薄膜表面比较光滑,100℃时沉积的DLC薄膜的表面更光滑,表面粗糙度为0．927nm,其摩擦因数为O．10;TEM分析表明DLC薄膜的相结构是非晶的;X射线衍射分析得出薄膜的宏观残余应力为压应力,其大小约为4GPa．     

用扫描电容显微镜(SCM)研究金基底上的铝纳米粒子

对升高模式扫描电容显微镜(LM-SCM)进行了理论分析,发现在小振幅近似下针尖的振幅直接正比于样品表面电容的梯度分布。利用升高模式扫描电容显微镜(LM-SCM)研究了金基底上铝纳米粒子的形貌和表面电容,分析了电容像的衬度与针尖的提升高度之间关系,并在实验中得到了验证。     

面接触规则凹坑表面流体润滑计算

规则凹坑表面形貌在许多摩擦副中被采用 ,但目前为止仍缺乏理论指导。为了深入了解规则凹坑表面形貌对流体润滑影响的机理 ,首先给出了凹坑油膜压力的计算方案和公式 ;在流体润滑计算的基础上 ,提出了表面规则凹坑深度尺寸的优化方案 ;规则凹坑深度优化过程中 ,对凹坑其它尺寸及润滑计算的边界条件等因素的影响进行了详细讨论 ;最后 ,采用三销环实验方案 ,对激光加工不同尺寸规则凹坑表面进行了润滑实验 ,实验结果与理论计算结果比较表明 ,理论与实验关于规则凹坑尺寸对润滑的影响基本一致     

P20钢等离子体氮化/DLC双重处理研究

为了提高DLC膜与P20塑料模具钢基体间的结合强度,采用高功率大电流脉冲电源,实现P20钢氮化及氮化/DLC连续双重处理。采用SEM、XRD和显微硬度仪对其表面结构、相组成及显微硬度进行测试分析,结果表明:氮化处理增大试样表面粗糙度,氮化层由γ'-Fe4N相和ε-Fe(2,3) N相组成,硬度由240HV0.05上升到830HV0.05;压痕法结合力测试和摩擦磨损实验结果表明,氮化处理提高DLC膜基结合力和摩擦磨损性能。     

钨铜基电镀铝层阳极氧化后的组织和性能研究

采用直流草酸法对镀铝层进行阳极氧化,研究了氧化电压和氧化时间对氧化层表面形貌、组织结构及表面绝缘性的影响。采用金相显微镜对镀铝层和氧化层表面形貌进行观察,扫描电镜和X射线衍射仪分析镀铝层和氧化层的成分与结构,并对其硬度进行测试,探索钨铜箔片上制备氧化铝的最佳工艺。实验现象表明:经过阳极氧化处理后,氧化层表面致密平滑,由非晶Al2O3和Al相组成,电绝缘性能良好;氧化铝膜的硬度随着氧化时间呈现先增加后降低,最后趋于稳定的趋势;而氧化铝膜的硬度随着氧化电压增大而增大。当氧化电压控制在30 V,氧化时间在3-6 h时,最有利于氧化膜的形成,且膜厚呈增大趋势。     

无氢类金刚石膜的光致发光特性研究

使用脉冲激光沉积（PLD）技术制备了系列无氢类金刚石（DLC）薄膜，测量了样品的Raman光谱、光吸收和光致发光，研究了光致发光与制备条件的依赖关系。结果表明，这种薄膜是有少量sp^2键和sp^2键组成的非晶碳膜。薄膜的光学带隙在1．68～2.46eV，发光在可见光区呈宽带结构。沉积温度对类金刚石薄膜的结构和发光性质有较大影响。当沉积温度从室温升高至400℃时，sp^2团簇的长大使C原子的有序度增强，从而导致薄膜的光学带隙变窄，发光峰红移且半高宽变小。     

椭偏谱法测量类金刚石薄膜的质量

应用椭偏光谱法研究了一系列不含氢DLC样品,讨论了样品制备与测量、模型的建立及多样品分析法和椭偏数据拟合,表明椭偏光谱法可以确定DLC膜的厚度,并可反映出sp3成份百分比变化与制备时偏置电压的关系.     

导电原子力显微镜在介质薄膜电流图像检测中产生的假像

对导电原子力显微镜在介质层电流图像检测中存在的假像进行了研究。发现这种假像归因于导电探针针尖较大的直径,其大小与被检测样品表面的缺陷点、漏洞、沟穴大小相关。研究表明,为提高图像分辨率,避免检测过程中存在的假像,需要使用具有纳米直径针尖的超尖导电探针。     

DLC膜用于解决MEMS黏附问题研究

介绍了微机电系统（MEMS）中存在的黏附问题，对引起黏附的原因和如何解决黏附问题进行了分析．采用牺牲层腐蚀技术在多晶硅悬臂梁下表面制备类金刚石（DLC）膜，通过扫描电子显微镜（SEM）表征未发生黏附的悬臂梁最长长度．发现村底上有DLC膜时，未发生黏附的悬臂梁最长长度平均约为145μm；而无DLC膜时，平均不到80μm．利用原子力显微镜（AFM）测得DLC膜表面的黏附力在7nN左右，而硅衬底表面的黏附力大约为20nN．实验结果表明DLC膜降低了悬臂梁与衬底之间的毛细引力和固体间黏附力，减轻了多晶硅悬臂梁的黏附．     

半导体热电材料Bi2Te3膜的电化学制备

研究了不同沉积电位对电化学生长半导体热电材料Bi2Te3膜沉积过程、膜形貌、结晶性及相结构的影响。利用I-V循环扫描曲线分别研究了纯Bi3 、纯Te4 及其两种离子的混合溶液电化学特性;应用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、电子能谱(EDS)对膜的微观表面形貌、相结构及成分进行了表征。研究表明:生长的样品为斜方六面体(rhombohedral)晶体结构的Bi2Te3,薄膜表面平整致密,为明显的柱状晶结构,具有(110)择优取向;沉积电位越接近还原峰最大电流处,膜的生长电荷效率越高,薄膜结晶性也越好。     

导电聚苯胺膜在模拟PEMFC环境下的腐蚀性能

在由0.5mol/L H2SO4和0.5mol/L苯胺组成的溶液体系中,采用恒电位方法在316L不锈钢双极板表面电化学合成了导电聚苯胺(PANI)薄膜。用红外光谱技术研究了聚苯胺膜的化学键和状态,用扫描电子显微镜观察了聚苯胺膜的表面形貌。以1mol/L H2SO4及2ppM NaF的混合溶液作为模拟质子交换膜燃料电池(PEMFC)工作条件下的腐蚀介质,控制温度在70℃,用电化学技术研究了聚苯胺膜的腐蚀行为。红外光谱测量结果显示,不锈钢基底上沉积的聚合物膜是聚苯胺。扫描电子显微镜观察表明,在0.8V电压下得到的聚苯胺膜较为均匀致密。极化曲线和电化学阻抗测量结果表明,聚苯胺膜能够显著提高不锈钢双极板的耐腐蚀性能。     

用STM研究云母表面Au原子团的行为

用扫描隧道显微镜(STM)研究了沉积在白云母(001)表面上的金(Au)薄膜表面的形貌,这个Au膜是在高真空中,蒸发到在大气中解理的白云母(001)表面上,其Au膜厚约为40um。用STM测量样品表面形貌,我们发现在Au膜表面存在原子团,这些原子团作随机运动,其形状和大小随时间变化。     

电辅助缓解MXene膜污染及电化学清洗膜再生

膜污染是膜分离技术在水处理应用中的突出问题.利用MXene(Ti₃C₂T_x)高导电性的优势，构建电辅助MXene膜分离体系，在膜上施加负电压，以缓解膜分离腐殖酸过程中的膜污染及对污染后的膜进行清洗再生，并探究了其作用机理.结果表明，膜分离腐殖酸过程中施加-2 V电压在稳定阶段的膜通量比不加电时增加了18.5%,在污染后的膜上施加-3 V电压能够高效实现膜清洗再生，-3 V处理10 min膜通量恢复率达到92%以上，且不对膜造成损伤.机理研究表明，低电压(-2 V槽压)下道南效应增强，使膜对腐殖酸的静电斥力增大，缓解膜污染，高电压(-3 V槽压)下增强的道南效应与析氢反应共同作用，大幅提升的静电斥力能够快速实现原位膜再生.     

ZnS和SnS薄膜的制备和光电性质

采用电刷镀技术在FTO导电玻璃上制备ZnS薄膜,通过XRD(X射线衍射)、UV-VIS-NIR(紫外近红外光谱仪)等技术对所制备的ZnS晶体的结构、形貌、组成和光学性质进行了表征.用同样的方法制备并表征了Sn S薄膜,在实验中通过对电解液的浓度、pH、电压、刷镀时间、干燥时间等不断进行改变和对比,用得到的最优条件能制备出均匀致密的薄膜.用XRD检测物相,用SEM观察其表面形貌,用紫外可见分光光度计测量了SnS薄膜的光吸收性能,估算了其间接带隙值.测量了SnS薄膜的光电性质,表明其具有较明显的光响应.     

CrN/Cr镀膜改性的H13钢摩擦学性能

为提高AISIH13钢的硬度和耐磨性能,采用多弧离子镀(multi-arc)方法在H13钢表面沉积CrN/Cr双层膜。在600V直流负偏压下对样品表面进行氩离子轰击,随后沉积Cr中间层,采用3种不同的氮气分压,在200V直流负偏压下沉积CrN膜。SRV往复式摩擦磨损实验及表面形貌分析显示,H13钢镀膜样品磨痕深度只有未镀膜样品的1/4,膜层的显微硬度可达HV=1684,高于未镀膜样品的HV=780。膜层的主要相成分是CrN、Cr2N和少量的Cr。     

FESEM加速电压对样品表面形貌信息的影响

为阐明FESEM加速电压对样品表面形貌信息的影响,实验比较分析了在不同加速电压条件下,几种典型样品的电镜图片,并通过理论分析得出,加速电压越低所获取的样品表面形貌细节越丰富,但是图像的信噪比较差,图像在高倍率下容易显得模糊;加速电压越高获取的样品表面信息越少,但图像信噪比好,图像内部信息越多。     

镍钝化多孔硅表面形貌的控制和光致发光性能的改善

利用水热技术制备了系列镍钝化多孔硅样品,并对其表面形貌和光致发光谱进行了研究。实验表明,样品的表面形貌与其光致发光特性之间存在强烈的关联:采用具有较低Ni~(2 )浓度的腐蚀液所制备的样品表面形貌更为均匀,并具有相对较强的发光和较窄的发光峰。初步探索了通过对样品表面形貌的控制来改善样品发光性能的有效途径。     

原子力显微镜形貌像成像质量的研究

基于针尖和样品之问的各种相互作用力，原子力显微镜可用于样品表面形貌、摩擦力等各种物理特性的研究。仪器参数的设定和干扰的排除是提高样品表面形貌像成像质量的关键。通过实验发现由原子力显微镜扫描得到的材料表面形貌像中常出现拖曳、条纹，影响了形貌像的成像质量。针对特定工艺条件下的纳米电子功能薄膜样品，着重研究了振幅参数（Amplitude reference）、积分增益（Integral gain）、比例增益（Proportiong ain）、衰减增益（Attenuation gain）和速度增益（Speed gain）对形貌像成像质量的影响。根据这些规律找出消除或减轻样品表面形貌像中出现拖曳、条纹的方法。