TiAlN薄膜的磁过滤脉冲真空弧等离子反应沉积制备的研究

采用磁过滤脉冲真空弧等离子反应沉积技术,在室温、钛合金和Si(100)单晶表面制备了TiAlN薄膜.利用SEM、XRD、EDS和XPS等对薄膜的微观组织结构及化学组分进行了观察测试分析,探讨了磁过滤脉冲真空弧等离子反应沉积技术的工艺参数对TiAlN薄膜结构的影响.     

气体催化裂解法制备高纯碳纳米管的研究

利用有机气体化学裂解技术 ,用二甲苯作碳源 ,二茂铁作催化剂 ,噻吩作助长剂 ,氢气作载气 ,对碳纳米管的制备进行了研究 .研究结果表明 ,二甲苯流量、氢气流量及有机气体裂解温度等工艺参数对碳纳米管的产量及形态有很大的影响 ;在反应温度为 10 0 0～ 110 0℃ ,氢气流量为 15 0mL·min- 1,二甲苯的流量为 0 .12 1mL·min- 1时 ,能获得直径为 4 0～ 10 0nm的碳纳米管 ,碳纳米管的纯度可达 95 %以上 .     

MEVVA源强流Ti离子注入纯铜表面层的结构与性能研究

采用金属蒸气真空弧(MEVVA)离子源技术对强流Ti离子束注入到纯铜表面的结构和性能进行了系统的研究.材料表面层的机械性能测试表明:强流Ti离子注入纯铜后材料表面的硬度和耐磨性均有提高,相对于纯铜基体,5×1017 cm-2注量注入可以使材料表面硬度提高2.3倍,使表面摩擦因数下降14%.注入层的X射线结构分析表明:金属离子注入后,在纯铜表面注入层中析出了合金相,合金相的析出是材料的表面硬度和耐磨性提高的主要因素.     

单晶硅基底上制备定向生长碳纳米管阵列的研究

采用热化学气相沉积技术在单晶硅基底上制备出了定向性好、与基底结合牢固的碳纳米管阵列, 研究了制备工艺对定向生长碳纳米管阵列薄膜的影响. 研究发现: 生长温度在750℃, 催化剂厚度在10 nm左右易于形成定向生长的碳纳米管薄膜. 在混合气中乙炔的浓度为27%(体积百分比)时, 可以获得管型准直、管壁较厚、与基体结合牢固的碳纳米管阵列. 另外, 对于碳纳米管的定向生长机制及提高其与基体之间的结合力的方法进行了初步探讨.     

高温氨气氛下镍纳米催化剂的结构研究

研究了高温氨处理过程对SiO2/Si基底表面镍纳米薄膜显微结构变化的影响,探讨了镍纳米薄膜显微结构随氨气介入时间、薄膜厚度以及氨气刻蚀温度等参数变化的规律,并对氨在其变化过程中的作用机制进行了初步分析.结果表明:SiO2/Si基底表面镍纳米薄膜转变成高密度、小直径、均匀镍纳米颗粒的关键是恰当的氨气介入时间和刻蚀温度;硅表面的二氧化硅层有效地隔离了镍原子和硅原子的扩散,这种隔离层对镍纳米薄膜的显微结构有很大的影响,起到了阻碍硅和镍发生化合反应的作用,维持了镍在基底表面物质的量的恒定.     

碳纳米管负载Ni催化剂制备碳纳米管的研究

将硝酸回流预处理过的碳纳米管载体直接浸入镀Ni溶液中,通过化学镀在其表面上沉积出Ni纳米颗粒,并将所制备的Ni/CNTs催化剂用于制备新的高纯度碳纳米管.实验结果表明,碳纳米管载体的酸预处理时间对Ni/CNTs催化剂在碳纳米管制备过程中的催化性能有很大的影响,从而影响所制备的碳纳米管的形态.当碳纳米管载体在稀硝酸中回流预处理0.5 h后,所对应的Ni/CNTs催化剂催化制备的碳纳米管存在严重的缺陷,其主要结构为竹节状和鱼骨型,同时部分碳纳米管在生长过程中分叉,成Y形结构;当碳纳米管载体经稀硝酸回流预处理6 h后,其对应的Ni/CNTs催化剂催化生长的碳纳米管粉体中,碳纳米管的形态均匀,中空,无任何隔膜,因此碳纳米管载体较长时间的酸回流预处理对催化剂的性能有明显的改善.而且相比纯的纳米Ni,Co以及Ni/SiQ2催化剂,Ni/CNTs催化剂在碳纳米管的制备过程中,具有更高的催化活性.     

Fe/Cu纳米多层薄膜中内应力对其力学性能的影响

利用直流磁控溅射方法制备了Fe/Cu纳米多层膜,使用扫描电子显微镜(SEM)、薄膜应力分布测试仪和纳米压痕技术研究了不同周期结构Fe/Cu纳米多层薄膜的内应力及其纳米力学性能.在Fe/Cu纳米多层薄膜中,由于铁和铜的结构和本征性能的差异,形成多层膜结构后存在张应力,其张应力在周期T=10时达到910.08 MPa,对应的纳米硬度为12.3 GPa.随着多层薄膜调制周期数T的增加而内应力逐渐降低,纳米硬度和弹性模量随着张应力缓释也出现下降.根据纳米薄膜内应力对其力学性能的影响,探讨了内应力与薄膜纳米力学性能的相关性.     

C-N化合物薄膜的PE-HFCVD合成研究

对等离子体增强热丝化学气相沉积(PE-HFCVD)Si衬底上合成的C-N薄膜进行了研究.利用X射线衍射(XRD)、反射式高能电子衍射(RHEED)、扫描电子显微镜(SEM)等对C-N薄膜的物相、形貌以及沉积层结构进行了分析.结果证实:在Si衬底上能形成了α-C3N4和β-C3N4混合相,且气流中V(NH3):V(CH4)的比值直接影响C-N薄膜中混合相的含量.由于α-C3N4和β-C3N4相之间存在的竞相生长,导致晶粒很难长大,从而形成聚晶结构,每个聚晶由大量的纳米晶组成.还对氮化碳的形核生长进行了一些探讨.     

Zn离子注入对多壁碳纳米管结构和场发射性能的影响

利用MEVVA离子源在多壁碳纳米管阵列中注入Zn元素,实现多壁碳纳米管阵列的Zn离子掺杂,分析Zn离子注入对多壁碳纳米管结构和场发射性能的影响.研究发现：Zn离子注入会使多壁碳纳米管顶端产生结构损伤,由多层石墨结构的碳纳米管转变为无定形碳纳米线,Zn与C形成C：Zn固溶复合结构.较低注入剂量下形成的C：Zn复合结构使有效功函数降低,场电子发射的开启电场和阈值电场分别由0.80和1.31V/μm降低到0.66和1.04V/μm,提高了多壁碳纳米管阵列的场发射性能.大注入剂量造成的严重结构损伤会降低场增强因子,使场发射性能下降.     

W离子注入VO2薄膜结构及红外发射性能研究

探讨了低剂量离子注入技术对VO₂薄膜的结构和红外发射性能的影响,发现1×1015 cm?2注量的W离子注入掺杂时,会对VO₂薄膜的晶体结构产生一定的损伤;经400 ℃退火处理后部分恢复了薄膜的单斜相晶体结构,且退火处理后,在掺杂W离子、结构缺陷和氧空位的共同作用下,掺杂量0.12%即可使VO₂薄膜的相变温度降低8.9 ℃;掺杂原子数量每增加1%,其相变温度相应变化74.2 ℃;W离子注入并经退火处理后,VO₂薄膜的红外发射率为0.35～0.46,其在低温区间的红外发射率相比未注入薄膜降低了0.14,这大幅度提高了VO₂薄膜在低温区的红外隐身性能．