金属有机化学气相沉积薄膜制备中传热传质的数值模拟

建立水平式GaAs的金属有机化学气相沉积(metal-organic chemical vapor deposition,MOCVD)数学模型, 采用求解压力耦合方程的半隐式(SIMPLE)算法对反应气体流动进行二维数值模拟, 并基于边界层动量、热量与扩散传质的相关理论分析了薄膜制备过程中化学组分的输运, 以及反应前驱物与气相之间的传热过程. 计算所得的GaAs生长速率与实验结果吻合较好. 同时, 数值讨论了反应器进气流量、操作压力以及基底温度对GaAs生长速率的影响. 薄膜生长的速率峰值随入口气体速度的升高而有所增大, 但薄膜生长逐渐趋于不均匀性. 因此, 选取气流速度为0.104 m/s. 薄膜生长速率随着操作压力的增大而增大, 当压力为6 kPa时, GaAs生长速率较压力为2 kPa时提高了223%, 薄膜具有较好的生长速率和均匀性.基底温度对薄膜生长速率影响显著, 在1 050 K时薄膜有良好的生长速率和均匀性, GaAs生长速率比温度为950 K时提高了123%. 研究结果为优化MOCVD反应条件及其反应器的结构设计提供了理论依据.     

采用热壁外延技术在GaAs衬底上生长CdTe单晶薄膜

我们采用自行设计制造的热壁外延(HWE)装置在GaAs(100)衬底上生长了CdTe晶膜。分析测试表明,该膜为(100)单晶膜。HWE技术生长的CdTe/GaAs结构为外延生长HgCdTe提供了十分合适的衬底。 外延源是用99.999％的cd和Te,在10~(-4)Pa真空,800～1000℃温度下煅烧100h而获得的CdTe多晶。衬底采用(100)GaAs单晶片,解理成6×6 mm~2方块。清洁处理     

气相外延法生长碲镉汞薄膜的形貌特性研究

MOVPE(Metal-organicvapourphaseepitaxy)是目前流行的一种生长衬底上生长半导体薄膜材料的方法.讨论在碲锌镉(CdZnTe)和GaAs衬底上生长HgCdTe薄膜,通过实验得出,碲锌镉衬底和GaAs衬底的晶片方向、结晶完整性、缺陷浓度及生长前衬底的处理工艺都会严重影响到碲镉汞薄膜表面特性.     

MOCVD多晶GaAs的生长与分析

用MOCVD技术在无定形绝缘衬底上生长了多晶GaAs薄膜,并对其进行了TEM,X-射线衍射,AES和ESCA等多种分析。结果表明,用MOCVD技术可以在无定形衬底上生长大面积的多晶GaAs薄膜,其表面光亮平坦,结构致密均匀,保持GaAs的化学计量。     

InGaN太阳能电池材料的辐射性质

对采用分子束外延生长的In1-xGaxN薄膜与金属有机化学气相沉积生长的GaAs和Ga0.51In0.49P薄膜太阳能电池材料进行了对比研究,探讨了全太阳光谱材料系In1-xGaxN合金薄膜受到高能粒子辐射后的电学特性变化规律。实验结果显示:GaAs和Ga0.51In0.49P的光致发光信号强度受到照射的强烈压制,而受到类似剂量照射后InN的光致发光信号强度没有下降;In1-xGaxN合金薄膜材料的电学特性表现出用高能质子(2MeV)照射比当前常用的GaAs和GaInP光伏材料有更高的电阻。这表明,In1-xGaxN对高能粒子损伤没有GaAs和GaInP那么敏感,从而给空间受到强辐射的高效太阳能电池提供了巨大的应用潜力。     

沉积温度对氮化硅薄膜力学性能的影响

采用了等离子体增强化学气相沉积法(Plasma-enhanced Chemical Vapor Deposition,PECVD),硅烷SiH4(用氮气N2稀释到12%)和纯氨气NH3作为反应气体在(100)硅片上生长氮化硅薄膜;采用表面轮廓仪(Dektak3 6M)测量氮化硅薄膜的残余应力;由XPS测得氮化硅薄膜的氮硅比。讨论沉积温度对氮化硅薄膜残余应力的影响,并分析其原因。     

低温生长纳米ZnO薄膜的结构

采用气体放电活化反应蒸发技术(GDARE),以玻璃为衬底,在较低的温度下沉积纳米ZnO薄膜,用二次蒸镀法克服薄膜生长饱和问题、有效增加膜厚及改善薄膜质量。讨论了GDARE法低温下沉积纳米ZnO薄膜的生长过程及成膜机理。由原子力显微镜(AFM)和X-射线衍射谱(XRD)分析薄膜表面形貌和晶体结构,研究结果表明,二次蒸镀法沉积的双层纳米ZnO薄膜具有更好的结晶质量及长期稳定性,薄膜沿C轴高度取向生长,内应力较小,晶粒尺寸均匀,平均粒径约35nm,表面粗糙度降低。     

用MOCVD法制备TiO2薄膜

用低压MOCVD法，以四异丙纯钛为源物质，高纯氮气作为载气，氧气为反应气体，制备出了TiO2薄膜，考察出了沉积温度，基片距离均对沉积速率有影响，发现在不同反应条件下TiO2薄膜生长行为受动力学控制或受扩散控制。     

MEMS开关中氮化硅薄膜工艺研究

分析了沉积薄膜厚度、PECVD的薄膜沉积温度、反应气体形成的杂质以及多层薄膜之间热应力匹配等因素对薄膜残余应力的影响.应用光刻分割聚酰亚胺(PI)牺牲层、分层生长氮化硅薄膜及快速热退火等工艺减小薄膜残余应力,成功生长出了合格的氮化硅薄膜.     

气相法生长金刚石薄膜过程和热解CVD实验

本文简述了气相法生长金刚石薄膜的基本过程,论述了反应气体系统及碳源浓度、激活源、基片温度和预处理等参数对金刚石结构和性能的重要影响.     

草酸中多孔阳极氧化铝膜生长动力学和形态结构研究

为分析多孔阳极氧化铝膜形态参数和氧化条件的关系,在恒流条件下对0.3 mol·L-1草酸电解中形成多孔膜的生长动力学进行了研究.采用扫描电子显微镜和氧化膜质量测定方法检验了电流密度、温度和氧化时间对氧化膜生长动力学和氧化膜形态的影响.通过电压-时间曲线研究了氧化膜的电化学特征,并采用一元线性回归模型预测了氧化膜的生长速率.实验结果表明氧化膜的生长速率随电流密度的升高而升高,随温度的升高而下降.氧化膜质量的增长速率也随着电流密度的升高而增大.     

丙二酸溶液中的铝阳极氧化研究

在丙二酸电解液中进行了铝阳极氧化,并采用扫描电镜（SEM）、X射线衍射（XRD）及显微硬度仪对氧化膜的构型、物质结构、耐酸性、显微硬度等进行了表征。结果表明,丙二酸电解液的黏度随浓度的升高而增大,电解液黏度较大时,氧化膜的生长速率会明显降低;电流密度较大、氧化时间较长时能显著提高氧化膜构型的规整度;氧化膜膜厚的增长速率呈现出先增大后降低的规律;在相同的氧化条件下,电解液浓度较大时,得到的氧化膜的厚度也较大。在800℃以上对丙二酸氧化膜加热,原来无定型的氧化铝会结晶生成γ-Al₂O₃;氧化膜结晶后其耐酸性会显著提高。丙二酸电解液的浓度对氧化膜的显微硬度没有显著影响,氧化膜硬度对膜厚的依赖存在一个极限值,约为27μm。     

连续片状纳米TiO2薄膜的制备和表征

采用溶胶-凝胶法，通过在制备过程中加入丙烯酸对纳米TiO2胶体颗粒进行表面修饰以及加入引发剂偶氮双异丁腈(AIBN)引发丙烯酸聚合，利用提拉法在载玻片表面制备了纳米TiO2薄膜；采用热分析仪考察了纳米TiO2胶体颗粒中有机物的热解行为，并用X射线衍射仪测定了经不同温度下焙烧后的纳米TiO2粉体的晶体结构；采用原子力显微镜和透射电子显微镜观察分析了薄膜的微观结构；在对不同制备条件下制备的纳米。TiO2干胶进行红外光谱分析的基础上，初步考察了薄膜成膜机理，结果表明，所制备的TiO2薄膜经400℃烧结处理后形成连续、片状、由粒径为6-8nm的纳米TiO2组成的薄膜材料。     

Si纳米线的气-液-固生长与结构表征

以Au膜作金属催化剂、SiH4作为源气体,基于气-液-固(VLS)生长机制在n-Si(111)单晶衬底上制备出了Si纳米线.利用扫描电子显微镜对样品进行了结构表征,Si纳米线的直径为20～200 nm、长度为数微米到数十微米,X射线能量损失谱分析表明所制备的Si纳米线中含有少量的Au元素.讨论了生长温度、SiH_4流量、Au膜层厚度和生长时间对Si纳米线的形成与结构的影响.     

电化学自组装法制备透明ZnO薄膜及性能研究

以低浓度的Zn(NO3)2为电解液、KCl为支持电解质,采用电沉积自组装法在氧化铟锡(ITO)玻璃基片上成功制备了尺寸可控、性能优异、具有强的C轴择优取向生长的纳米柱ZnO薄膜;并进一步获得了六方晶体纳米结构的ZnO薄膜的优化沉积工艺.同时,结合X射线衍射(XRD)、扫描电镜测试(SEM)、透射电镜(TEM)、紫外吸收光谱(UV-vis)等测试手段对薄膜的形貌、晶形及光学性能进行了系统表征.结果表明,制备的ZnO薄膜为六方纤锌矿结构,且沿[002]方向的择优生长趋势明显、物相纯正;该薄膜的透射率最大值可达75%,禁带宽度接近于3.28 eV.     

Electrochemical impedance spectroscopy study on the corrosion of the weld zone of 3Cr steel welded joints in CO_2 environments

The welded joints of 3Cr pipeline steel were fabricated with commercial welding wire using the gas tungsten arc welding(GTAW) technique. Potentiodynamic polarization curves, linear polarization resistance(LPR), electrochemical impedance spectroscopy(EIS), scanning electron microscopy(SEM), and energy-dispersive spectrometry(EDS) were used to investigate the corrosion resistance and the growth of a corrosion film on the weld zone(WZ). The changes in electrochemical characteristics of the film were obtained through fitting of the EIS data. The results showed that the average corrosion rate of the WZ in CO2 environments first increased, then fluctuated, and finally decreased gradually. The formation of the film on the WZ was divided into three stages: dynamic adsorption, incomplete-coverage layer formation, and integral layer formation.     

超临界水中310-ODS钢表面氧化膜形成机制和性能

采用腐蚀增重方法研究310-ODS钢在600℃低溶氧的超临界水中的全面腐蚀敏感性,取样周期分别为100、300、600、1 000、1 500h,对试样表面氧化膜进行扫描电镜、能谱仪和X射线衍射仪分析.结果表明:310-ODS钢在浸泡早期(300h)已经在表面形成较为致密的氧化膜,腐蚀速率快速降低;氧化膜为双层结构,内层致密富Cr,外层多孔富Fe,随着浸泡时间的增加,内层变得均匀,外层变化不大.310-ODS钢在600℃超临界水中的氧化过程满足固态生长机制,晶界处的Y2O3改善了材料的耐腐蚀性能.     

铝合金阳极氧化膜的微观结构分析

使用透射电镜观察了铝合金阳极氧化膜的微观结构,发现了阳极氧化膜的阻挡层与多孔层以及独特的六解形胞孔结构,氧化膜胞孔的孔道沿氧化膜表面向铝合金基体方向呈收缩趋势,这与阳极氧化过程中电压升高对多孔结构生长的影响有关。结合阳极氧化膜生长环境以及氧化膜的生长模型,探讨了氧化膜多孔结构的生长方式。     

磷酸酯化反应残留物对淀粉浆料上浆性能的影响

以磷酸酯淀粉浆料的粘度、热浆粘度稳定性、粘附性能、浆膜性能为指标,研究了淀粉磷酸酯化反应残留物的种类及其含量对浆料基本性能的影响;并以磷酸二氢钠残留物为例,探讨了它对磷酸酯淀粉与PVA1799及PVA1788混合浆性能的影响.实验结果表明,磷酸酯淀粉中所存在的这些残留物,都会在一定程度上降低磷酸酯淀粉浆料的性能,并随着残留物含量的增加而降低;此外,残留物还会在一定程度上降低淀粉与PVA混合浆的性能.     

甲烷浓度对大面积金刚石膜生长的影响

采用电子辅助热灯丝化学气相沉积(EA.CVD)方法沉积大面积金刚石膜,在金刚石膜的沉积过程中,碳源浓度的变化会直接影响着金刚石膜的生长和质量。使用Raman,SEM等手段对金刚石膜的生长特性进行了表征。