钛合金表面稀土碳纳米管薄膜制备及其摩擦磨损性能分析

使用稀土对碳纳米管进行表面修饰,采用自组装技术在医用钛合金表面制备稀土改性碳纳米管复合薄膜,采用扫描电子显微镜（SEM）及X射线光电子能谱仪（XPS）对稀土改性碳纳米管复合薄膜的形貌及组成进行表征,并使用UMT-2MT型动-静摩擦系数精密测定仪评价薄膜的摩擦磨损性能.结果表明：在钛合金表面能够制备出硅烷薄膜及稀土改性碳纳米管复合薄膜;稀土元素能显著改善碳纳米管的表面活性,并作为基底与碳纳米管的联接介质;稀土改性碳纳米管复合薄膜的摩擦系数约为0.13,减摩效果显著,且薄膜具有良好的耐磨性能.
     

纳米晶LaFeO3 薄膜的制备与不同气氛处理后的光电子能谱

利用sol\|gel工艺, 在硅衬底上制备了纳米晶LaFeO₃薄膜. 测试了在乙醇蒸气和NO₂气氛下处理后的光电子能谱(XPS), 结果表明, 纳米晶LaFeO₃ 薄膜吸附乙醇后, 表面吸附氧含量明显降低, 铁含量略有下降; 吸附氧化性气体NO₂后, 表面吸附氧和铁含量明显增高, 且存在三价铁离子向四价铁离子转化的趋势. 通过测试和分析表明, LaFeO₃ 的敏感机理不仅与表面吸附氧相关, 还与表面三价铁离子的变价有关.     

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.     

直流磁控溅射Ti-Si-N 超硬纳米复合膜的结构与力学性能

采用Ti-Si复合靶在321不锈钢基体上用直流磁控反应溅射方法制得超硬纳米复合Ti-Si-N膜层,并借助能谱仪(EDX)、X射线衍射(XRD)、X光电子谱(XPS)、原子力显微镜(AFM)、纳米压入仪和划痕仪对膜层的成分、结构和力学性能进行了分析.结果表明:随着膜层中Si含量的增加,Ti-Si-N膜的硬度逐渐升高,当a(Si)=11.2%时达到峰值42 GPa;随着Si含量的进一步增长,膜层硬度开始下降.XRD和XPS结果显示,最硬的Ti-Si-N膜层包含大小约为8 nm的TiN纳米晶以及包围在其周围的非晶态Si3N4.XRD结果显示,随着Si的引入,膜层中TiN晶粒的择优取向由纯TiN膜层中的(111)变为Ti-Si-N膜层中的(200).划痕实验也显示了Si的添加对膜层结合力的影响.最后对该纳米复合膜的强化机制进行了探讨.     

Si含量和基片温度对Ti-Si-N纳米复合薄膜的影响

通过多靶磁控反应溅射方法沉积了Ti-Si-N系纳米复合薄膜。采用电子能谱仪（EDS）、X－射线衍射（SRD）、透射电子显微镜（TEM）、X－射线光电子能谱（XPS）和显微硬度仪分析Ti-Si-N系薄膜的微观结构和力学性能，以及基片温度对薄膜微结构和硬度的影响。结果表明，薄膜中的Si以非晶Si3N4形式抑制TiN晶粒的生长，使之形成纳米晶甚至非晶；薄膜硬度在a(Si)=4.14%时达到最大值（36GPa），继续增加Si的含量，薄膜硬度逐渐降低。基片温度的提高减弱了Si3N4对TiN晶粒长大的抑制作用，因而高的沉积温度使薄膜呈现出硬度峰值略低和硬度降幅减缓的特征。     

硅表面改性及其生物学研究

为了增加海马神经元在以硅为基底的微电子器件表面的黏附和生长,采用化学方法对集成电路的衬底材料硅进行了表面改性,并对改性前后的硅表面进行了x射线光电子能谱分析、原子力显微镜形貌分析和接触角测定.用改良的考马斯亮蓝法对硅片和改性后的硅片进行了蛋白质吸附研究,并采用荧光显微镜观察了胎鼠海马神经细胞在改性前后硅表面的黏附行为.结果表明,改性后的硅表面接触角减小,粗糙度增加.蛋白质吸附结果表明硅的改性能减少蛋白质的吸附.海马神经细胞在改性硅前后表面的黏附行为研究表明,未改性的硅片上几乎不能黏附海马神经细胞,而改性后硅片上能显著增加海马神经细胞的黏附和生长,并能形成神经细胞网络.     

摩擦副表面物化特性对纳米级膜厚的影响

为研究固体表面物理化学特性对 nm级润滑膜厚度的影响 ,以铝、铬、钛和二氧化钛作为基体表面材料 ,采用NGY- 2型 nm级膜厚测量仪 ,对 136 0 4标准粘度液、添加有10 %十六酸乙酯的 136 0 4溶液和液体石蜡的膜厚进行了测量 ,并利用 Fourier红外分析仪对润滑剂在实验前后的成分变化进行了检测。红外光谱数据表明 ,不同基体下 ,润滑剂在实验前后的化学成分没有发生变化。膜厚测量结果发现 ,基体的表面物理化学性质对润滑膜厚度有较大影响 ,对基体Al,Cr,Ti,Ti O2 ,弹流润滑向薄膜润滑的转变的临界膜厚按基体表面能增大的顺序依次增大。该研究为处于薄膜润滑状态的润滑系统摩擦副的设计提供了理论基础     

Mo/Cr_2O_3体系润滑状态转化及润滑膜结构

综合应用 ＳＥＭ， ＷＤＳ， ＳＡＭ及 ＸＰＳ等技术逐一分析了不同润滑状态下Ｍｏ／Ｃｒ２Ｏ３摩擦日表面膜的结构：观测到润滑状态转化和试件表面反应膜化学结构之间的对应联系；揭示了边界润滑状态下试件表面上形成了含有石墨和 ＭｏＳ２的混合团体润滑膜，这是Ｍｏ／Ｃｒ２Ｏ３体系高温下具有良好摩擦特性的关键。     

Micro-friction of diazoresin/polyacrylic acid self-assembly films in water with atomic force microscopy

Ultrathin films composed of diazoresin（DR）and polyacrylic acid（PAA）were fabricated.The surface morphology of the films in water was measured using an atomic force microscopy（AFM）.The self-assembly technique makes the surface rather flat and uniform.The friction force and its dependence on the velocity differ from the surface charge of the thin films.The friction force of repulsive DR/PAA film increases linearly with velocity and has lower values than that of attractive DR film over the full range of velocity.As the velocity increases,the attractive friction of DR film first decreases to a minimum at a velocity of 2 line/s and then increases all the way.When the surface is repulsive to the friction substrate,the friction of thin films that is determined by hydrated lubrication of polymer chains that is ultralubricated;when it is adhesive to the friction substrate,the friction is mainly contributed from the elastic deformation of adsorbed polymer chains in the low velocity region and from viscous sliding in the presence of hydrated-layer lubrication of the polymer chains in the higher velocity region.     

衬底温度对InxGa1-xN薄膜结构特性的影响

本文采用MOCVD工艺,通过调整衬底温度(固定其它工艺参数)来沉积用于太阳电池的InxGa1-xN薄膜,并利用X射线衍射仪(XRD)、X射线荧光光谱仪(XRF)、扫描电子显微镜(SEM)和台阶仪来分析研究其结构特性.衬底温度较低时有利于薄膜的In注入,衬底温度较高时有利于沉积高结晶质量的InxGa1-xN薄膜.当衬底温度为470℃时,在硅衬底上所沉积的InxGa1-xN薄膜In含量较高,为46.92%;薄膜表面光滑致密,粗糙度小;颗粒较大,且颗粒大小均匀.     

在（111）Si衬底上磁控溅射法制备纳米SiC薄膜

用射频磁控溅射法在硅衬底上生长出纳粒结构的碳化硅薄膜,在N2气氛下经3h1100℃退火,用X射线衍射（XRD）、付里叶红外吸收谱（FTIR）、X光电子能谱（XPS）、原子力显微镜（AFM）对薄膜样品进行结构、颗粒大小、组分和形貌分析,并在室温条件下观察薄膜的光致发光现象。     

衬底温度对In_xGa_（1-x）N薄膜结构特性的影响

本文采用MOCVD工艺,通过调整衬底温度（固定其它工艺参数）来沉积用于太阳电池的InxGa1-xN薄膜,并利用X射线衍射仪（XRD）、X射线荧光光谱仪（XRF）、扫描电子显微镜（SEM）和台阶仪来分析研究其结构特性.衬底温度较低时有利于薄膜的In注入,衬底温度较高时有利于沉积高结晶质量的InxGa1-xN薄膜.当衬底温度为470℃时,在硅衬底上所沉积的InxGa1-xN薄膜In含量较高,为46.92%;薄膜表面光滑致密,粗糙度小;颗粒较大,且颗粒大小均匀.     

PLD制备LiMn2O4薄膜及参数对薄膜微观结构的影响

用脉冲激光沉积（PLD）,分别在不锈钢和单晶硅（111）衬底上生长了LiMn2O4薄膜,并对所生长LiMn2O4薄膜的结构进行了研究。结果发现,生长在不锈钢衬底上的薄膜具有粗糙的表面和随机的结晶取向,生长在单晶硅衬底上的薄膜具有相对光滑的表面,并具有明显的（111）方向上的择优取向。还研究了脉冲频率和总脉冲数对薄膜生长的影响,结果显示,在相同的沉积条件下,对于不同衬底,LiMn2O4薄膜的生长率不同;脉冲频率对薄膜生长的影响明显,在相同总脉冲数情况下,脉冲频率大,薄膜生长率明显增大。     

Si_（83）Ge_（17）/Si压应变衬底上HfAlO_x栅介质薄膜微结构、界面反应和介电性能研究

本文研究了射频磁控溅射沉积在p-Si83Ge17/Si（100）压应变衬底上HfAlOx栅介质薄膜的微结构及其界面反应,表征了其各项电学性能,并与相同制备条件下沉积在p-Si（100）衬底上薄膜的电学性能进行了对比研究.高分辨透射电子显微镜观测与X射线光电子能谱深度剖析表明600°C高温退火处理后,HfAlOx薄膜仍保持非晶态,但HfOx纳米微粒从薄膜中分离析出,并与扩散进入膜内的Ge,Si原子发生界面反应生成了富含Ge原子的HfSiOx和HfSix的混合界面层.相比在相同制备条件下沉积在Si（100）衬底上的薄膜样品,Si83Ge17/Si（100）衬底上薄膜的电学性能大幅提高：薄膜累积态电容增加,有效介电常数增大（～17.1）,平带电压减小,？1V栅电压下漏电流密度J减小至1.96×10？5A/cm2,但电容-电压滞后回线有所增大.Si83Ge17应变层抑制了低介电常数SiO2界面层的形成,从而改善了薄膜大部分电学性能;但混合界面层中的缺陷导致薄膜界面捕获电荷有所增加.     

Boundary lubrication under water

Boundary lubrication, in which the rubbing surfaces are coated with molecular monolayers, has been studied extensively for over half a century. Such monolayers generally consist of amphiphilic surfactants anchored by their polar headgroups; sliding occurs at the interface between the layers, greatly reducing friction and especially wear of the underlying substrates. This process, widespread in engineering applications, is also predicted to occur in biological lubrication via phospholipid films, though few systematic studies on friction between surfactant layers in aqueous environments have been carried out. Here we show that the frictional stress between two sliding surfaces bearing surfactant monolayers may decrease, when immersed in water, to as little as one per cent or less of its value in air (or oil). We attribute this to the shift of the slip plane from between the surfactant layers, to the surfactant/substrate interface. The low friction would then be due to the fluid hydration layers surrounding the polar head groups attached to the substrate. These results may have implications for future technological and biomedical applications.     

V型沟槽Si衬底上SrTiO_3薄膜制备

在单晶Si(100)衬底以及经过改型处理的侧壁为Si(110)"V"型沟槽衬底上,分别采用液相沉积(LPD)和射频磁控溅射法(RF magnetron sputtering)制备了SrTiO3(STO)薄膜.通过对沉积溶液的温度、衬底的表面处理方法、衬底的放置方式以及热处理工艺的优化,研究了利用LPD法制备具有较为致密均匀的STO薄膜的条件;通过对溅射功率、溅射气压、衬底温度以及退火温度等具体参数的优化,研究了利用射频磁控溅射法在较低的衬底温度下制备具有一定取向的STO薄膜的条件.结果表明,射频磁控溅射法制备的STO薄膜在结晶状态、择优取向和表面形貌优于液相沉积.     

衬底温度对磁溅射生长氮化碳薄膜的影响

通过非平衡磁溅射方法和改变衬底温度，在单晶Si（001）衬底上制备氯化碳薄膜材料．实验结果表明，氮化碳薄膜的沉积率、氮原子质量分数皆与衬底温度有关，薄膜中的氮原子与处于sp2和sp3杂化状态的碳原子相结合．随着衬底温度的改变，氮原子与处于这两种状态的碳原子结合的比例也发生改变．     

多晶3C-SiC薄层的淀积生长及结构性能分析

采用ＨＦＣＶＤ生长法,以较低生长温度,在Ｓｉ（１１１）衬底上淀积３Ｃ－ＳｉＣ（１１１）薄层。用ＸＲＤ、ＶＡＳＥ、ＸＰＳ等分析手段研究了薄层的结构、光学常数、组分及化学键等性能。ＸＲＤ显示薄层具有明显的择优取向特征。ＶＡＳＥ测量出薄层的折射率为２．６８６,光学常数随深度的变化曲线反映出薄层的多层结构。ＸＰＳ深度剖面曲线表明薄层中Ｓｉ／Ｃ原子比符合ＳｉＣ的理想化学计量比,其能谱证明Ｃ１ｓ与Ｓｉ２ｐ成键形成具有闪锌矿结构的３Ｃ－ＳｉＣ。     

作为高介电常数栅介质材料的LaErO_3薄膜热稳定性和电学性质的研究

采用脉冲激光淀积法在硅衬底上生长了LaErO3薄膜,用X射线衍射仪、X射线电子能谱仪、高分辨透射电子显微镜研究了该薄膜的热学和电学性质.通过电容-电压测量得到了较好的电容-电压曲线,计算得出等效SiO2厚度为1.4nm.通过高分辨电镜可以看出即使经过700℃30sN2中快速热退火处理LaErO3薄膜与硅衬底之间的反应层也仅有几个原子层的厚度.X射线电子能谱分析得到非常少量的SiO2在沉积的过程中形成.测量的热学和电学性质表明LaErO3薄膜是高介电常数栅介质材料非常有前途的候选材料.     

B10白铜表面超疏水膜的制备及其耐腐蚀性能研究

以B10白铜为基底,采用刻蚀、煅烧和表面改性的方法制备了超疏水膜,采用K100-MK2型张力仪测量超疏水膜的接触角,采用扫描电子显微镜观察超疏水膜的表面形貌,采用电化学工作站测试超疏水膜在3.5% NaCl（%表示质量分数）水溶液中的耐腐蚀性能。结果表明,刻蚀、煅烧后的B10白铜样品分别在溶液A中改性5 min、在溶液B中改性12 h后,得到的两种超疏水膜的接触角可分别达到153.2°和151.5°。将两种超疏水膜分别在3.5% NaCl水溶液中腐蚀10 d后,与裸B10白铜相比,仍表现出较好的耐腐蚀持久性。该方法为制备具有抗腐蚀和自清洁性能的超疏水表面提供了一条有效途径,可用于金属材料的表面改性。