超重力水溶液金属镍电沉积及极化反应研究

以电沉积镍箔为例，在离心力场条件下，研究了超重力对水溶液金属电沉积的影响．结果表明超重力电沉积金属镍，晶粒细化、韧性和抗拉强度显著提高；杂质元素H含量减少，但电效降低；超重力场促进析氢反应，析氢过电位降低；超重力场促进溶液中离子传质，降低过电位，提高极限电流密度；对于离心力场超重力条件下的电沉积、电极反应及材料组织性能还与惯性力和电流方向有关，惯性力与电流方向同向有利于获得组织结构致密性能更好的电沉积材料．     

硅基高频器件与SiGe外延技术

本文描述了应用于SiGe外延的分子束外延(MBE)、超高真空化学气相沉积(UHV／CVD)、常压化学气相沉积(APCVD)、快速热化学气相沉积(RTCVD)等几种工艺及这几种工艺中的常见问题，并介绍了近来这些SiGe外延技术的改进，最后从器件角度对以上几种工艺特性进行了比较。     

海洋沉积动力学研究与应用前景展望

海洋沉积动力学正在打破传统，走向海洋工程学、物理海洋学和地质学的联合，共同建立一门综合性的、统一的沉积动力学。其技术手段包括：悬沙输运的动力学模型方法、以力学为基础的半经验公式、经验公式、人工和天然示踪沉积物技术、地貌学信息方法、沉积学信息方法、以及现场直接观测。国际国内的研究动态均表明，这些方法的建立和完善将为海洋沉积动力学在海底地貌演化、生态系统的维护和改造、人类活动对环境影响的评估、海洋资源开发和持续发展战略制定等方面的应用 提供广阔的前景。     

燕山中元古界大红峪组微生物席碎片的发现及初步研究

元古代碳酸盐岩沉积孕育了大量与微生物活动有关的沉积构造,但是对于相同时期的碎屑岩沉积环境中微生物引起的沉积构造的研究却很少。在元古代碎屑岩沉积环境中发现的最常晃的与微生物活动有关的沉积构造是皱饰构造和变余波痕,前人研究结果已经证明它们为微生物引起的沉积构造。在华北地台中元古界长城系大红峪组砂岩层面上发育一些与变余波痕和皱饰构造共生的一种特殊的沉积现象,即纺锤状砂质碎片。通过研究证实这些砂质碎片是微生物与物理营力相互作用形成的,也就是微生物席碎片。其发现有益于以后对类似沉积构造的研究;也有助于认识和了解中元古代生物群演化、古生命环境。     

等离子体辅助原子层沉积过渡金属及其碳化物

过渡金属及其碳化物薄膜现已广泛应用于微电子、能源及催化等领域.等离子体辅助原子层沉积能够产生高活性的反应粒子,具有沉积温度低、反应充分等特点,能在复杂3D结构基底上制备连续、保形的高质量过渡金属及其碳化物薄膜.本文首先介绍了等离子体辅助原子层沉积技术的基本原理,然后综述了当前等离子体辅助原子层沉积制备金属及其碳化物的研...     

电化学三维微沉积技术及其研究进展

电化学沉积加工技术是一种以原子量级逐层堆叠方式来进行金属基材料制备与零件制造的特种加工技术,具有适用材料广、实施温度低(一般70℃以下)、应用形式灵活、易于控性控形、不受尺寸限制等优点,在面向金属微增材制造方面颇具发展潜能.本文主要介绍了以电化学沉积工艺为主体来制造三维金属微结构与零件的代表性技术,包括掩膜电沉积、即膜沉积、electrochemical fabrication(EFAB)、局域生长电沉积、喷射电沉积、电化学打印、月牙形电解液约束三维电沉积成形、电化学扫描隧道显微镜技术等,着重阐释了它们的工艺原理、关键技术、优势与不足以及存在的主要问题和挑战,并对该技术领域未来的发展趋势和研究重点进行了展望.     

黄龙景区钙华沉积对磷酸盐浓度变化敏感性定量研究

为定量研究黄龙地表水中磷酸盐浓度变化对钙华沉积速率的影响,明确景区各景点钙华沉积速率对磷酸盐浓度变化的敏感性大小,于6月下旬~11月上旬,在黄龙风景区5个主要景点设置监测点,定期采集钙华沉积样和磷酸盐水样,利用SPSS统计软件对实验数据进行分析。结果发现,黄龙风景区各景点地表水中磷酸盐浓度与钙华沉积速率皆呈显著负相关性,说明地表水中磷酸盐浓度变化可能已对钙华沉积产生影响。景区各景点钙华沉积速率对磷酸盐浓度变化的敏感性大小依次是金砂铺地、马蹄海、迎宾池、五彩池、争艳池。     

Co/Cu多层膜沉积过程中结构和形貌的变化

从原子结合能和位错生成能入手,分别计算了在Co基底上沉积Cu薄膜和在Cu基底上沉积Co薄膜时,薄膜结构随沉积厚度增加所发生的变化.结果表明,在{100}纤维织构的Co基底上沉积Cu薄膜,当薄膜厚度达到3.33 nm时会在薄膜与基底界面产生错配位错,且随薄膜厚度增加,错配位错密度逐渐增大.在{100}纤维织构Cu基底上沉积Co薄膜,当薄膜厚度达到4.90 nm时,薄膜生长模式会由层状向岛状转变,薄膜为fcc结构.当厚度超过12.64 nm后会出现hcp结构.计算结果与实验得出的结论基本相符.     

Sb2Te3纳米薄膜的ECALE法制备

研究了利用电化学原子层外延法(electrochemical atomic layer epitaxy, ECALE)在Pt电极上生长Sb₂Te₃化合物半导体薄膜热电材料的过程. 采用循环伏安扫描分别研究了Te和Sb在Pt衬底上以及在覆盖了一层元素之上的电沉积特性, 在此基础上使用自动沉积系统交替电化学沉积了400个Te和Sb原子层. 采用XRD, FESEM和FTIR等多种分析测试手段对沉积薄膜的结构、形貌、禁带 宽等进行了表征. XRD结果表明, 沉积物是Sb₂Te₃化合物, 与EDX定量分析和 电量计算结果吻合; FESEM对薄膜表面及断面形貌检测表明沉积颗粒排列紧 密、大小均匀, 平均粒径约为20 nm, 薄膜均匀平坦, 膜厚约190 nm; 由于沉积薄膜的纳米结构, FTIR吸收谱出现蓝移, 测得Sb₂Te₃薄膜禁带宽为0.42 eV.     

调制周期、比沉积温度对ZrB2/W纳米多层膜微结构和机械性能的影响

利用离子束辅助沉积方法(IBAD)在室温和400℃下制备出了单质的ZrB₂和W薄膜以及不同调制周期和调制比的ZrB₂/W纳米超晶格多层膜. 通过XRD, SEM, 表面轮廓仪及纳米力学测试系统研究了沉积温度和调制周期对纳米多层膜生长、织构、界面结构、机械性能的影响. 研究结果表明: 在室温条件下, 调制周期为13 nm时, 多层膜的硬度最高可达23.8 GPa, 而合成中提高沉积温度则有利于提高薄膜的机械性能. 在沉积温度约为400℃时合成的6.7 nm调制周期的ZrB₂/W多层膜, 其硬度和弹性模量分别达到了32.1和399.1 GPa. 同时, 临界载荷也增大到42.8 mN, 且残余应力减小到约?0.7 GPa. 沉积温度的提高不仅使具有超晶格结构的ZrB₂/W纳米多层膜界面发生原子扩散, 增强了沉积原子迁移率, 导致其真实的原子密度提高, 起到位错钉扎的作用, 同时晶粒尺度也被限制在纳米尺度, 这些均对提高薄膜的硬度起到作用.     

电子束物理气相沉积钇钛合金薄膜的组分和厚度分布

大面积薄膜的组分和厚度分布是实际工艺中最为关心的问题之一. 利用实验和直接模拟Monte Carlo(DSMC)方法, 分别研究了双电子束和三电子束物理气相沉积(EBPVD)中, 钇和钛蒸气原子的三维低密度、非平衡射流, 获得了它们在100和150 mm单晶硅基片表面的沉积厚度和组分的分布. DSMC结果与钇和钛的蒸发速率的石英晶振探头原位测量值, 沉积薄膜厚度分布的台阶仪和Rutherford背散射仪的测量数据, 沉积薄膜组分分布的Rutherford背散射仪和电感耦合等离子体原子发射光谱仪测量值, 均相符甚好. 这表明通过DSMC方法与精细测量相结合, 可在原子水平上实现EBPVD输运工艺的定量预测和设计.     

微波等离子体增强化学气相沉积方法制备碳氮纳米管及其结构 …

利用微波等离子体增强化学气相沉积方法，在多孔二氧化碳基底上制备了大面积取向一致的碳氮纳米管薄膜。采用扫描电子显微镜、透射电子显微镜和能量散射Ｘ射线能谱仪分别进行了纳米管的形貌、结构和成分的研究。结果表明这种纳米管的直径一般为１００ｎｍ，长度可达２０μｍ，为纳米钟的线性聚合物。     

ZnO薄膜的L-MBE动力学机制

利用自制高纯ZnO陶瓷靶材进行了ZnO薄膜的激光分子束外延(L-MBE)生长, 发现ZnO薄膜的L-MBE生长的沉积速率远低于脉冲激光沉积(PLD)的沉积速率, 并且基于ZnO薄膜生长过程中ZnO靶材与纳秒脉冲激光的刻蚀实验现象, 利用脉冲激光烧蚀ZnO陶瓷靶材的热控制理论对ZnO靶材的低刻蚀速率和ZnO薄膜的低生长速率进行了分析讨论, 对实验结果进行了合理的解释. 分析了等离子体羽辉的形成过程及其动力学特征, 揭示了ZnO薄膜L-MBE生长所具有的独特动力学特性, 即高能等离子体冲击过程中的超饱和超快生长和脉冲间隙的热平衡弛豫的交替过程. 高能沉积粒子和低生长速率对于高结晶质量ZnO薄膜的外延制备是十分有利的.     

FeS2(pyrite)电沉积薄膜及其生长机制

采用电沉积硫化亚铁膜之后再硫化的方法制备了FeS₂薄膜材料. 即先用含铁和硫元素的水溶液在导电玻璃上电化学沉积FeS薄膜, 然后将薄膜在硫气氛中退火制得FeS₂样品. 计算了电沉积FeS薄膜的实验参数, 研究了硫化过程中温度对FeS₂结构的影响及晶粒的生长动力学过程, 计算了晶粒生长的表观活化能、生长速率常数及时间指数, 并对样品的电学性能进行了分析.     

电沉积修复裂缝中离子迁移的Debye层效应

电场作用下电解质离子在裂缝中的迁移规律直接关系到混凝土裂缝电沉积修复的效果.经典的Poisson-Nernst-Planck(PNP)方程假定电解质离子为理想的质点模型,忽略了离子和裂缝的尺寸效应,难以揭示电解质离子在极端受限条件下纳米裂缝中的迁移规律.本文以双电层厚度为物理基础,建立了电沉积修复中离子迁移的几何模型,...     

力学-电沉积法制备纳米晶光亮镍

提出一种力学-电沉积技术,在未添加任何光亮剂和晶粒细化添加剂的情况下制备出表面平整光亮的纳米晶镍沉积层。与传统电沉积技术的对照实验表明,硬质粒子在镍的沉积过程中不停磨擦和扰动阴极表面及附近溶液,能有效阻止氢气泡和杂质的吸附,避免凹坑、麻点和积瘤等表面缺陷产生。通过SEM,XRD和TEM观察和性能测试发现,硬质粒子的磨擦作用能改变沉积层的组织结构,进而影响其性能。与传统技术所制备的沉积层相比,用本文所述技术在相同条件下所制备镍沉积层的晶粒显著细化,尺寸大约30-80nm;各晶面的衍射强度和（200）面的择优取向度明显减小,（111）面和（220）面择优取向度增加;显微硬度显著提高;磁性能明显改变,饱和磁化强度减小,矫顽力增大。用力学-电沉积技术所制备镍沉积层的微观结构和性能受阴极转速和电流密度的影响。     

纵向磁场沉积态(F/SiO_2)_3/Ag/(SiO_2/F)_3多层复合结构膜的巨磁阻抗效应

采用射频溅射法分别在零磁场和72kA/m的纵向静磁场下,制备了结构为(F/SiO2)3/Ag/(SiO2/F)3(F=Fe71.5Cu1Cr2.5V4Si12B9)的多层复合膜.研究了沉积态样品的软磁特性和巨磁阻抗(GMI)效应.结果表明,在无磁场沉积态样品中未探测到GMI效应.在沉积过程中加纵向磁场明显优化了材料的软磁性能,从而获得显著的GMI效应.在6.81MHz的频率下,最大纵向和横向GMI比分别高达45%和44%.同时还分析了磁阻抗比、磁电阻比、磁电抗比和有效磁导率比随频率变化的行为,发现磁场沉积态样品的纵向和横向GMI效应随频率变化的频谱曲线几乎重合.阻抗在低频下主要是巨磁电感效应.当频率f>9MHz时,磁电抗比变为负值,即电抗的性质从电感性变成了电容性.     

FAD非晶金刚石薄膜的场电子限射性能研究

利用真空磁过滤弧沉积技术制备得到了无氢的非晶碳膜。由于非晶碳膜中数量极高的四面体键的存在，这种非晶碳膜也可被称作非晶金刚石薄膜。报道了这种非晶金刚石膜的场电子发射特性，并对其能带结构和发射机理进行了研究。实验结果表明，在阈值电场为１５Ｖ／μｍ的情况下，测得的场发射电流超过了２０μＡ，薄膜的电子发射行为符合Ｆｏｗｌｅｒ－Ｎｏｒｄｈｅｉｍ场发射理论，非晶金刚石膜是有负电子亲合势和较小的有效功函数，如此     

大规模薄膜生长的格子MC模拟并行计算

基于1000×1000个原子的Ti薄膜淀积生长过程的模拟, 在分布式并行系统上提出了区域重叠划分和异步通信的有效并行计算策略, 并运用Monte Carlo方法实现了模拟真实沉积速率下的大规模薄膜生长的并行计算过程, 缩短了薄膜生长模拟计算时间. 实现的并行算法能够模拟比以前粒子数大得多的真实沉积速率下薄膜生长问题, 从而为运用计算机方法模拟薄膜生长提供了有效的手段.     

无枝晶金属锂负极用钨青铜改性碳纤维膜集流体

采用静电纺丝法首先制备了聚丙烯腈-锂钨青铜(PAN-Li_(0.47)WO_(2.89))复合纤维膜,后经预氧化、碳化处理获得锂钨青铜改性的碳纤维膜复合集流体(C(PAN)-Li_(0.47)WO_(2.89)).作为金属锂负极集流体,该复合纤维膜具有导电率高、比表面积大(52.84m~2g~(-1))等优点,可以有效降低集流体表面的锂沉积电流密度与锂沉积量;与此同时,在复合纤维中引入的高亲锂性Li_(0.47)WO_(2.89)可以有效降低锂沉积成核过电势、增加晶核密度,改善锂沉积-剥离反应的可逆性与均匀性.在0.5 mA cm~(-2)电流密度、0.5 m Ah cm~(-2)锂沉积量条件下, C(PAN)-Li_(0.47)WO_(2.89)复合纤维膜经过1000次充放电循环后库仑效率仍高达99.4%,而铜集流体和C(PAN)纤维膜集流体在100和800次循环后,库仑效率已经分别降至8.5%和64.6%.本研究为高性能金属锂电池开发提供了新的设计思路.