衬底温度对掺杂硅基薄膜结构的影响

采用双离子束溅射沉积法制备的掺杂硅基Si-SiO2和Al-Si-SiO2薄膜,实验中通过改变基片温度获得不同条件下的样品.测试发现,当基片温度低于450℃时,两种薄膜的XRD谱图中并未有明显的晶态峰存在,说明薄膜中并未形成晶态结构,样品的选区电子衍射花样的TEM测试结果也证明如此;当基片温度高于450℃时,XRD谱图中才呈现出几个微弱的晶态峰,说明薄膜中可能有Si或A1的晶粒出现.样品的XPS测试结果表明,Si-SiO2薄膜在温度较低时表现为欠氧富硅的结构SiOx(x ＜2),薄膜中的Si主要是以氧化物的形式存在,当基片温度高于450℃时,根据Si的XPS特征峰的硅双峰结构能够确定薄膜中的硅形成了较显著的硅的原子团簇.而对于Al-Si-SiO2薄膜,Al主要是以单质铝的形式存在,Si是以氧化物的形式存在,实验中可以通过改变靶材中铝片的面积大小,改变薄膜中的铝和硅的含量.     

Ag掺杂对单层MoS_2的电子结构和光学性质影响

基于密度泛函理论框架下的平面波超软赝势方法,计算了Ag掺杂单层MoS_2中的能带结构、态密度和光学性质.计算结果显示单层MoS_2具有直接带隙结构,禁带宽度为1.63 eV;Ag掺杂后,Ag 4d与S 3p,Mo 4d发生轨道杂化,在费米能级处产生了多条杂化能级,表现为半金属特性,其中吸收峰、反射峰和能量损失峰峰值均有不同程度减小并向低能方向发生偏移,计算结果为Ag掺杂单层MoS_2的光电子器件制备提供了理论依据.     

硅掺杂对石墨烯薄膜拉伸力学性能的影响

采用Tersoff势对硅掺杂石墨烯薄膜的拉伸过程进行了分子动力学模拟,研究了不同硅掺杂比对扶手椅型和锯齿型石墨烯薄膜拉伸力学性能的影响,得到了相应的应力-应变关系以及拉伸破坏形态.研究结果表明,硅原子的替换掺杂对石墨烯薄膜杨氏模量的影响明显,其拉伸极限应变和拉伸强度随着硅原子掺杂比的增大而显著减小.     

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。     

磷酸掺杂对聚苯胺电导率及微观结构的影响

对磷酸掺杂的聚苯胺进行了电导率测试，并从微观结构上对这种变化进行探讨．结果表明：随着掺杂剂酸度的增加，大块状的聚苯胺消失，生成了结构更精细、平均粒径更小的聚苯胺，并且在整个微观结构上形成了聚苯胺隧道网化．掺杂有利于导电通道的形成，从而可以显著提高聚苯胺的导电性．     

磷酸掺杂对聚苯胺电导率及微观结构的影响

聚苯胺微观结构的变化将导致其宏观性能的改变。通过对磷酸掺杂聚苯胺的电导率测试及扫描电镜分析，探讨了磷酸用量对PAn的导电性、电致变色性及其微观型貌的影响。结果表明：掺杂有利于导电通道的形成，从而可以显著提高PAn的导电性。     

基底偏压对磁控溅射沉积MoSi2薄膜结构及力学性能的影响

针对不同基底偏压下制备的MoSi_2薄膜呈现不同结构及性能的问题,采用直流磁控溅射工艺,在单晶硅表面制备了MoSi_2薄膜。采用X射线衍射仪、场发射扫描电镜、原子力显微镜和纳米压痕仪等分析手段,探究了基底偏压对磁控溅射沉积MoSi_2薄膜形貌结构、生长特性、组织和性能的影响。研究结果表明:不同基底偏压制备的薄膜主要为六方相MoSi_2,且存在明显的(111)面择优取向。基底偏压和基底温度的协同作用,使薄膜的自退火效应更加明显。随着基底偏压的增加,薄膜的结晶效果显著提高,并出现四方相MoSi_2和Mo_5Si_3相。基底偏压的增加使薄膜的厚度、弹性模量及纳米硬度先上升后下降。当基底偏压为-100 V时,薄膜的厚度、弹性模量及纳米硬度达到最大值,分别为1 440 nm、192.5 GPa和10.56 GPa。     

掺杂对纳米ZnO薄膜结构的影响

采用真空蒸发法和热氧化制备纳米ZnO薄膜,分析掺杂对薄膜结构的影响。实验发现,掺入一定比例的In,可以得到沿c轴择优取向的纳米ZnO薄膜,薄膜结晶度有所下降,影响薄膜沿c轴的择优取向。掺Sb可以得到沿c轴择优取向的纳米ZnO薄膜掺。Bi可以改善结晶度,获得强烈沿c轴的择优取向的薄膜。实验发现随In含量的增加,薄膜晶粒尺寸逐渐减小,随Sb含量的增加,晶粒尺寸逐渐增加,而Bi含量的变化对晶粒尺寸基本没有影响。     

退火对AlCN非晶薄膜结构及力学性能的影响

利用磁控溅射方法在单晶硅基片上制备出不同Al含量AlCN非晶薄膜,随后分别在700℃和1000℃进行真空退火热处理.使用X射线衍射仪和高分辨透射电镜研究了沉积态和退火态薄膜的组织和微观结构,用纳米压痕仪测试硬度和弹性模量.结果表明,退火态薄膜组织和微观结构强烈依赖于薄膜的Al含量.经1000℃退火后,低Al含量AlCN薄膜没有出现结晶现象,但形成了分层;高Al含量AlCN薄膜中,退火促使AlN纳米晶的生成,使薄膜形成了非晶包裹纳米晶的复合结构,随着距表面深度的增加,形成的纳米晶密度和尺寸均有减小的趋势.随着退火温度的升高,AlCN薄膜的硬度和弹性模量均降低;而对于高Al含量AlCN薄膜,由于形成了纳米复合结构,硬度和弹性模量下降幅度减少.     

纳米Al_2O_3对氧化铝陶瓷力学性能及微观结构的影响

研究不同含量的纳米Al2O3对氧化铝陶瓷力学性能的影响;利用SEM观察材料的微观组织结构.实验结果表明:氧化铝陶瓷的相对密度、抗弯强度和断裂韧性随着纳米Al2O3粉含量的增加呈先增大后减小的趋势.当纳米Al2O3粉的质量分数为30%,烧结温度为1450℃时,氧化铝陶瓷微观组织细化均匀,氧化铝陶瓷的相对密度达到96.98%,抗弯强度和断裂韧性分别达到了412.61MPa和3.96MPa·m1/2.     

成分对α-Sialon陶瓷微观结构及力学性能的影响

根据Y-Si-Al-O-N相图进行成分设计,相图中n值取1.0,m值分别取1.0、1.3、1.6、1.8,采用热压烧结工艺制备试样,研究成分对α-Sialon陶瓷微观结构及力学性能的影响.结果表明:试样以α相为主晶相,存在着少量的β相;随着m值增大,烧结过程中试样生成的液相量增多,促进α-Sialon柱状晶粒的长径比增大,显微硬度降低,断裂韧性提高,试样的相对密度也提高.     

氧分压对TiO2薄膜微观结构与光吸收性能的影响

采用直流磁控溅射法在不同氧分压下制备TiO2薄膜;研究氧分压对TiO2薄膜的表面形貌、晶体结构、化学组分及光吸收性能的影响.研究结果表明Ti在所有样品中均以 4价态存在;随着氧分压的增大,TiO2薄膜颗粒逐渐变大,薄膜的结晶质量随着氧分压的增大逐渐提高;在吸收光谱中,300 nm 附近的紫外吸收峰随着氧分压的增大而减弱,在330～465 nm 范围内出现1 个吸收谷,且该吸收谷随着氧分压的增大而减小,当氧分压达到0.8 Pa时,吸收谷基本消失.     

炭化气流诱导效应对聚丙烯腈基碳纤维微观结构和力学性能的影响

采用广角X射线衍射(WAXD)、气相色谱(GC)、元素分析(EA)、扫描电子显微镜(SEM)等表征手段定量分析了炭化气流诱导效应对聚丙烯腈(PAN)基碳纤维聚集态结构及力学性能的影响。结果表明,PAN基碳纤维密度与炭化气流具有显著关联性,逆向气流可有效提高纤维密度,改善致密性;PAN基碳纤维的晶区含量同时取决于晶粒的大小和数量,逆向炭化气流有利于小晶粒的形成和晶区含量的提高,并对孔隙的形成具有抑制作用。保持炭化逆向气流比为3时,所得PAN基碳纤维的微晶尺寸(1.52nm)较小,晶区含量(35.2%)最高,孔隙率(16.2%)较低,此时拉伸强度(4.03GPa)最高,比正向气流条件下制备的PAN基碳纤维的拉伸强度提升了35.7%。     

Ca~(2+)掺杂对BiFeO_3薄膜结构及光学特性的影响

采用溶胶凝胶法制备Bi1-xCaxFeO3前驱体溶液,利用旋涂的方法在ITO导电玻璃上制备Bi1-xCaxFeO3薄膜样品.用X-射线衍射仪、分光光度计分别对薄膜样品的晶体结构、透射光谱进行测量并利用透射光谱计算出材料的能带带隙.结果表明:所有Bi1-xCaxFeO3样品的主衍射峰与BiFeO3相吻合,具有较好的结晶度和良好的晶体结构,随着Ca2+掺杂量的增加,使BiFeO3样品的主衍射峰(104)与(110)逐渐成为单相峰(110),当Ca2+掺杂量大于0.05时,样品由斜六面体转变为正方晶系.所有样品在430nm~600nm区间形成陡峭的线性吸收边,随着Ca2+掺杂量的增加,吸收峰会发生红移.Ca2+掺杂能提高BiFeO3薄膜在可见光的吸收率.Ca2+掺杂导致BiFeO3薄膜带隙降低的主要原因是样品中的缺陷的数量、表面粗糙度及晶格结构共同作用的结果.     

甚高频对微晶硅薄膜微观结构的影响

系统研究了射频和甚高频下沉积微晶硅薄膜时沉积参数对薄膜质量的影响,并优化了沉积参数．在相同的沉积条件下,甚高频沉积速度明显大于射频沉积速度,并且制备出的太阳能电池效率同样高于射频沉积．一般情况下,当沉积速率提高时,沉积薄膜中存在大量悬挂键和Si-2H键等缺陷,会大大降低材料的光电性能,同样也会降低太阳能电池的效率．在保证材料的光电性能的前提下提高沉积速度,沉积参数需要优化．在系列优化沉积参数后,微晶硅沉积速率达到0．75nm／s,在该沉积速率下,制备出的单结n—i—P结构的太阳能电池效率达到5．41％．     

沉积温度对GaAs薄膜微观结构的影响

为探讨沉积温度对GaAs薄膜外延生长过程中微观结构的影响,运用分子动力学方法模拟不同沉积温度时的GaAs薄膜外延生长过程.结果表明:在温度低于800 K时,沉积薄膜的晶格完整度和临界外延生长厚度随沉积温度的升高而增加;当沉积温度在800～1500 K时,晶格完整度随沉积温度的升高变化较为平缓,但此时薄膜中仍含有一定的点缺陷.随着温度的升高,点缺陷逐渐减少.As2的吸附率对温度的变化较为敏感,当沉积温度高于800 K时,As2开始脱吸,致使沉积薄膜中As原子比例随沉积温度的升高而降低.在整个沉积过程中,Ga的吸附率较为稳定,在温度低于1000K时,其吸附率几乎为100%;在1000 K时,Ga逐渐发生少量脱吸;在温度高于1400 K时,Ga才发生明显脱吸.     

溴化钙对水泥基材料强度及微观结构影响

以溴化钙(CaBr₂)作为早强组分,研究低温5℃下CaBr₂的早强性能,及其对净浆水化热、产物组成、微观形貌和孔结构的影响.结果表明:CaBr₂早强性能优异,且使28 d强度不降低;对温度-5～20℃具有良好适应性,温度越低,早强作用越显著.当温度低于5℃以下,掺1.0%CaBr₂时,净浆1、3、7和28 d抗压强度比分别达到299%、179%、157%和134%,各龄期强度均超过对比样20℃养护下的强度.当温度为20℃时,CaBr₂的掺入使水泥水化诱导期缩短、加速期提前,水化放热速率、放热量增大.CaBr₂促进了低温下水泥熟料的水化,且生成水化溴氧铝酸钙[Ca₄Al₂O₆Br₂·10H₂O]的新物质,大量水化产物相互堆积,细化了水化初期(7 d前)试件的孔径,最可几孔径减小,总孔隙率降低,试件微观结构更加致密.     

Al掺杂对TiO_2薄膜性质的影响

利用反应磁控共溅射法,在改变掺Al功率的条件下对TiO_2薄膜进行掺杂;研究了Al掺杂对TiO_2薄膜的表面形貌、晶体结构和禁带宽度的影响,发现Al掺杂后,薄膜晶体结构、禁带宽度均发生变化;并将纯态和掺Al的TiO_2薄膜浸入N719染料进行敏化,发现晶体结构的变化对TiO_2薄膜吸附N719染料分子的效率产生重要影响。     

Ni2+掺杂TiO2薄膜微观结构及亲水性能

采用溶胶-凝胶法结合浸渍-提拉技术制备Ni2+掺杂TiO2薄膜。利用X线衍射(XRD)、原子力显微镜(AFM)、X线光电子能谱(XPS)、紫外-可见吸收光谱(UV-vis)和接触角测试等表征手段,研究Ni2+不同掺杂量对TiO2薄膜的晶型结构、化学组成、氧化态及光学和亲水性能的影响。研究结果表明:Ni2+掺杂TiO2的晶相主要为锐钛矿,随着Ni2+掺杂量的增加,TiO2晶格发生一定的畸变,掺杂TiO2薄膜的吸收边向可见光范围产生不同程度的红移,与水的接触角逐渐减小。10%Ni2+掺杂TiO2薄膜的接触角仅为12°,表现出良好的润湿性,将在新型自洁净建筑材料具有广阔的应用前景。     

Ce掺杂对BaTiO3陶瓷微观结构的影响

采用溶胶-凝胶法制备了稀土元素Ce掺杂的BaTi1-xCexO3（x=0.001,0.002,0.005,0.01）陶瓷.研究了Ce掺杂对BaTi1-xCexO3物相结构、晶粒生长和微观结构的影响.结果表明BaTi11-xCexO3为单一钙钛矿结构,随Ce掺杂量增加,晶格参数c/a逐渐减小;在烧结过程中,Ce掺杂可以抑制晶粒生长,有效的控制晶粒尺寸;陶瓷密度随Ce掺杂量增加而逐渐增大,最高可达理论密度的94.1%.