纳米硅薄膜的拉曼谱研究

通过等离子增强化学汽相沉积法,制备了本征和掺磷的氢化纳米硅薄膜（ｎｃ－Ｓｉ：Ｈ）研究了晶粒尺寸和掺杂浓度对纳米硅薄膜拉曼谱的影响。结果表明晶粒变小和掺杂浓度增加都使纳米晶粒的ＴＯ模峰位逐渐偏离声子限制模型的计算值。Ｘ－射线衍射和透射电镜像的结果表明晶粒变小导致硅晶粒应力增加,而掺杂使晶粒内部杂质和缺陷增多,这些因素破坏了晶粒内晶格的平移对称性,进一步减小声子的平均自由程,导致实验值偏离理论计算值,     

掺杂纳米硅薄膜微结构的研究

采用等离子增强化学气相沉积(PECVD)方法成功地沉积出掺杂(主要是磷、硼)纳米硅(nc-Si:H)薄膜.利用高分辨电子显微镜(HREM)、Raman散射、X射线衍射(XRD)、Auger电子谱(AES)和共振核反应(RNR)等手段对掺入不同杂质后的纳米硅薄膜的微结构进行了系统的研究.实验结果表明,随着掺磷浓度的增加,掺杂纳米硅薄膜的晶粒尺寸减小,晶态比和晶粒密度增加.而随着掺硼浓度的增加,掺杂纳米硅薄膜的晶粒尺寸没有变化,晶态比减小,掺硼浓度达到一定程度时,则变成了非晶硅薄膜.     

衬底温度对纳米硅薄膜结构性能的影响

在等离子体化学气相沉积系统中采用高氢稀释硅烷蚀刻法制备了纳米硅薄膜。系统地研究了衬底温度对ｎｃ－Ｓｉ：Ｈ薄膜的结构性能的影响。结构表明随着衬底温度从２４０℃升高到３２０℃，薄膜的晶态率从２４％增大为６５％，平均晶粒尺寸从６ｎｍ增大为１０ｎｍ。当衬底温度≤２００℃时，生成薄膜为ａ－Ｓｉ：Ｈ薄膜。文中还对纳米硅薄膜的晶化机制进行了讨论。     

nc-Si:H薄膜的微结构特征与光学特性

利用射频等离子体增强型化学气相沉积(RF-PECVD)工艺,以SiH4和H2作为反应气体源,在玻璃和石英衬底上制备了氢化纳米晶硅(nc-Si:H)薄膜.采用Raman散射谱、原子力显微镜(AFM)、透射光谱方法对在不同衬底温度与不同H2稀释比条件下沉积生长薄膜的微结构和光学特性进行了实验研究.结果表明,nc-Si:H薄膜的晶粒尺寸为2.6～7.0nm和晶化率为45%～48%.在一定反应压强、衬底温度和射频功率下,随着H2稀释比的增加,薄膜的沉积速率降低,但晶化率和晶粒尺寸均有所增加,相应光学吸收系数增大.而在一定反应压强、射频功率和H2稀释比下,随着衬底温度的增加,沉积速率增加,薄膜晶化率提高.     

利用射频PECVD技术低温制备纳米晶硅薄膜

利用射频等离子体增强化学气相沉积(PECVD)技术低温制备了氢化纳米晶硅(nc-Si:H)薄膜.通过优化沉积参数,得到晶粒尺度小于10 nm,晶态体积比为58%的nc-Si:H薄膜.对nc-Si:H薄膜的光电特性进行研究,结果表明,在100 mW/cm2的光照下,nc-Si:H薄膜的光电导率为1.5×10-3Ω-1.cm-1,室温暗电导率为8.4×10-4Ω-1.cm-1,光学带隙为1.46 eV.利用射频PECVD制备的nc-Si:H薄膜具有明显的量子点特征.     

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.     

纳米硅颗粒镶嵌氧化硅薄膜光致发光谱钉扎和缺陷分布研究

采用磁控溅射法制备了纳米硅颗粒镶嵌氧化硅薄膜,测试了其光致发光谱,发现其发光强度不仅是纳米硅晶粒尺寸的函数,而且与纳米硅晶粒和二氧化硅间的比例关系有关.实验证实,钉扎现象是由于存在于纳米硅晶粒与非晶态外部介质界面间的发光中心所致,发光中心在界面处的分布并不均匀.     

基于磁控溅射技术沉积光伏电池用硅基薄膜材料的研究

硅基薄膜太阳能电池是光伏电池领域最具有发展前景的组件.采用非平衡磁控溅射技术制备氢化硅薄膜和SiNx/Si纳米多层膜,并对其结构与性能进行了分析.结果表明,Si∶ H薄膜呈现出非晶硅和硅纳米晶颗粒复合结构;随着溅射混合气中氢气含量的增加,Si∶ H薄膜的晶化程度增强;Si∶ H薄膜的光学带隙均高于2.0eV.利用交替磁控溅射方法沉积的SiNx/Si纳米多层膜结构,其呈现出非晶相.     

不同能量密度对脉冲激光沉积纳米硅晶粒尺寸的影响

在室温条件下保持Ar环境气体压强不变,采用脉冲激光沉积(PLD)技术,通过改变激光能量密度,在与烧蚀羽辉轴线垂直放置的衬底上沉积了一系列纳米硅晶薄膜,利用扫描电子显微镜(SEM)和拉曼(Raman)散射光谱对样品进行特性分析.结果表明,在能量密度为2～4J/cm2时,衬底上沉积的纳米硅晶粒尺寸和面密度基本不变.结合纳米晶粒成核生长动力学,对结果进行了定性解释.     

纳米晶Fe-Ti-N软磁薄膜的研究

用射频反应溅射法制备了含Ti量高低不同的两种Fe Ti N合金薄膜 .研究发现 ,沉积态低Ti含量的薄膜是α Fe的多晶体 ,晶粒尺寸约 2 0nm ,沉积态高Ti含量的薄膜则是非晶结构 ,经适当热处理后 ,纳米晶α Fe从中晶化生成 ,晶粒尺寸约 10nm .和低Ti含量Fe Ti N薄膜相比 ,高Ti含量Fe Ti N薄膜显现出良好的软磁特性     

基团贡献法预测硅烷及硅氧烷的折射率

基于基团贡献法对110种硅烷和硅氧烷分子进行拆分,分别以摩尔折射度和摩尔体积文献计算值与模型预测值之间的最小残差平方和为目标函数,采用最优化组合算法回归得到各官能团的摩尔折射度和摩尔体积,考察了化合物摩尔折射度、摩尔体积和折射率估算值与文献值之间的偏差,结果表明计算值和文献值接近,确定的各官能团的摩尔折射度和摩尔体积数值可用于有机硅化合物和聚合物折射率的预测和估算。     

PANI-MATMS杂化透明导电薄膜的表征

以聚苯胺(PANI)和γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷(MATMS)为反应物,采用溶胶-凝胶法制备了杂化透明导电薄膜。由红外光谱和X射线光电子能谱的结果可知:PANI和MATMS形成杂化结构。TG-DTA分析表明:PANI-MATMS杂化薄膜的热稳定性比PANI好。研究了不同的PANI质量分数对薄膜透过率和方块电阻的影响。随着PANI质量分数的增加,薄膜的可见光透过率逐渐下降,方块电阻也降低。当PANI质量分数为30%时,所得到的杂化薄膜的综合性能较佳,可见光透过率可达87%,薄膜的方块电阻为4.36 kΩ/□。     

退火条件对多晶硅薄膜光电性能的影响

采用氢等离子体加热的方法晶化a-Si:H薄膜制备多晶硅薄膜,用Raman散射谱和傅里叶变换红外吸收谱(FT-IR)等方法进行表征和分析.研究了退火的射频功率、衬底温度和退火时间对薄膜微结构和光电性能的影响.结果表明,薄膜的氢含量是影响薄膜光学带隙的主要因素,而薄膜的结晶度是影响薄膜暗电导率的主要因素.     

硅烷偶联剂溶液对废旧电路板非金属粉末改性沥青性能的影响试验分析

针对废旧电路板非金属粉末改性沥青在实际道路工程应用中存在的特点和不足,采用不同质量分数的硅烷偶联剂溶液(KH550)对非金属粉末(NMP)进行预处理,再用处理过的粉末作为改性剂改性沥青。通过对NMP改性沥青的高温性能、低温性能、感温性能和相容性能开展试验研究,最终得到KH550表面处理NMP的合理质量分数为2%。采用傅里叶红外光谱仪,研究了处理前后NMP的表面特性以及NMP改性沥青的微观改性机理。结果表明:采用硅烷偶联剂处理过的非金属粉末可显著提高NMP改性沥青的高温性能和存储稳定性,降低温度敏感性,但对其低温性能无明显改善。     

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。     

AZ91D镁合金表面双层硅烷膜的制备及其性能研究

采用γ-氨丙基三乙氧基硅烷（KH-550）和双-1,2-[γ-三乙氧基硅丙基]-四硫化物（BTESPT）两种硅烷在AZ91D镁合金表面制备双层硅烷膜,通过正交试验选出了最佳制备工艺,即在KH-550硅烷中浸泡90 s,在BTESPT硅烷中浸泡5 min,再于80℃下固化90 min,得到550+BTESPT双层硅烷膜试样。通过接触角测试仪和动电位极化技术对试样进行润湿性和耐蚀性测试,通过扫描电子显微镜（SEM）、X射线能谱分析仪（EDS）对硅烷膜进行微观形貌和成分表征,通过X射线光电子能谱（XPS）对膜层元素的存在形式进行分析,结果表明：550+BTESPT双层硅烷膜表面接触角107.3°,表现为疏水性;在3.5%的NaCl溶液中,腐蚀电流密度为0.169 μA/cm²;硅烷膜表面形貌致密,主要有Mg、O、Si、S 4种元素组成;膜层中元素主要以Si-O-Si,Si-O-Mg,Si-O-X 3种形式存在。     

SO2/CO2气体对纯镁及AZ91D合金的保护行为

为探究气体保护纯镁及镁合金免于氧化及燃烧的机制,研究了体积分数为3%SO2和97%CO2混合气体在非封闭熔化炉中对熔融纯镁及AZ91D合金的保护行为。借助具有能谱测定(EDS)的扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)分别分析了熔融纯镁及AZ91D合金表面膜的显微组织、化学成分及相组成。结果表明:在680℃AZ91D合金表面膜密集连续,其厚度约为2μm,而纯镁表面膜厚度约为1μm,混合气体对AZ91D合金的保护效果优于纯镁。两种熔体表面膜由MgO、MgS及少量单质C相组成。除AZ91D表面膜含有少量Al外,两种表面膜均含有S、C、O及Mg元素。     

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.     

聚酰亚胺／二氧化硅纳米杂化材料制备

通过溶胶－凝胶方法（sol-gel）,利用已水解的正硅酸乙酯（TEOS）与芳香族的聚酰胺酸（PAA）溶液混和,制备出了不同二氧化硅含量的杂化薄膜。在实验中,首次采用偶联剂来提高无机组分二氧化硅与有机组分聚酰胺酸的相容性,制备各种二氧化硅含量的有机－无机透明的杂化薄膜。扫描电镜分析结果表明,杂化膜的微观相结构与二氧化硅的含量、偶联剂的加入有关。     

纳米TiO2／苯丙复合乳液的合成与表征

研究了在经硅烷偶联剂WD-20接枝改性的无机纳米TiO2粒子存在下的苯丙复合乳液的合成。为了得到最终涂膜硬度较高的乳液,确定了苯乙烯、丙烯酸丁酯、丙烯酸、丙烯腈、甲基丙烯酸甲酯五元单体的苯丙乳液共聚体系。研究了纳米TiO2的加入量对聚合过程转化率的影响,并通过TEM、激光光散射仪和热分析仪对复合乳液乳胶粒的结构及乳液性能进行了测试及表征,结果表明,纳米TiO2粒子均匀地分散在乳胶粒中,呈现以纳米TiO2为核,有机聚合物为壳的核-壳结构;与未加纳米TiO2粒子的乳液相比,复合乳液的热稳定性提高,涂膜耐水性更好,硬度可高达H级,并且具有很好的抗菌性。