应用飞秒激光在NiTi合金表面制备多孔微结构

通过恒速移动线偏振飞秒激光焦点在镍-钛(NiTi)合金表面制备出了多孔微结构. 实验结果表明, 通过逐步改变入射的激光能量, 在样品表面可以形成羽毛状条纹和簇状多孔等多种不同的新颖微结构. 当激光能量为400 μJ时, 实验观测到了规则空间排列的多孔微细结构. X射线衍射(XRD)分析表明, 样品经不同能量的飞秒激光加工后, 样品表面仍然可以保持其原始的晶体结构, 但表面晶粒已明显被细化. X射线光电子能谱(XPS)显示, 飞秒激光处理后样品表面的Ni/Ti比值也发生了显著变化, 且Ni的氧化明显. 当激光能量为400 μJ时, 加工表面的成分被证实主要由二氧化钛和少量被氧化的Ni组成.     

离子溅射TiC薄膜的深度分析和表面碳偏析

离子溅射制膜是近年来发展起来的一种新技术。由于所获得的溅射层有许多优点,在防腐、耐磨、装饰和制备新材料等方面得到了越来越广泛的应用,对薄膜本身的研究也日趋活跃。本文用AES研究了铜箔上TiC溅射膜升温过程中的表面成分的偏析和深度方向成分的变化。升温过程中出现碳偏析现象,可能影响薄膜的摩擦学性能。     

Cu掺杂石榴石薄膜中矫顽力提高的机理分析

Bi置换石榴石磁光薄膜具有好的结构稳定性和化学稳定性及在短波长具有大的法拉第旋转角,因而成为下一代有希望的磁光记录材料之一.制备石榴石薄膜可采用溅射法,也可采用热分解法.热分解法设备简单,对薄膜的成分易于控制和调节.要获得好的记录畴,要求薄膜在室温下有高的矫顽力.现已报道,添加元素W,Mo,Ba和Cu对提高H_c有效.到目前为止,H_c最高为432kA/m,其矫顽力的提高归因于钉扎效应.     

TiC原位增强块状Cu47Ti34Zr11Ni8非品合金复合材料

在电弧炉中利用吸铸法制备了直径1～4mm的原位生成TiC和β-Ti枝晶联合增强的块状Cu47Ti34Zr11Ni8非晶合金复合材料．DSC热分析结果表明、原位生成TiC颗粒的引入，没有影响基体合金的非晶形成能力．用OM，XRD，SEM，EDS等方法研究了复合材料的相组成、微观组织以及成分分布、结果表明．TiC颗粒怍为异质形核中心促进了β-Ti枝晶的形成、形成了TiC颗粒和β-Ti枝晶联合增强的块状Cu47Ti34Zr11Ni8非晶合金复合材料、而且β-Ti枝晶的尺寸和数量与TiC颗粒的多少以及试样的尺寸有关．室温压缩试验表明，同单相非晶合金相比，块状Cu47Ti34Zr11Ni8非晶合金复合材料提高了抗压强度及塑性。     

离子束溅射Fe和Cu薄膜初生过程的原位研究

薄膜初生过程对薄膜的结构,界面的形成和性能有着重要的影响.真空蒸发沉积薄膜的大量研究表明:薄膜的生长方式主要有3种:层状方式(Frank-van der Merwe Mode,FMMode)、岛状生长(Volmer-Weber Mode,VW Mode)和层岛混合型(Stranski-KrastanovMode,SK Mode).基片的种类、位向、表面状况和沉积温度对薄膜的初生过程也有较大的作用.然而,作为薄膜制备的主要方法之一的离子束溅射成膜初生过程的研究尚少见报道.由于离子束溅射成膜速度快、质量优、易控制而得到广泛应用.本文应用扫描Auger能谱仪原位研究离子束溅射纯元素成膜的初生过程.利用能谱仪的超高真空环境和二次离子枪完整地重复了正常的离子束溅射铜,铁元素的成膜过程,较为直观地了解了溅射成膜的整个过程.     

溅射法制备纳米Ti和Zr结构的X射线衍射研究

金属Ti和Zr因其优异的气体吸附特性而被广泛地用作超高真空获得的气体吸附剂.常温常压下,它们均为密排六方(h.c.p.)结构;当温度或压力增高时便发生相应的结构相变:Ti在温度高于882℃时,由h.c. p.结构变为体心立方(b.c.c.)结构,即高温相结构;而Zr则在 3.9 ×10~8 Pa以上的高压下,变为ω相结构,即高压相结构. 纳米材料的重要特征之一是具有较大的比表面积,比表面积增大必将增强其气体的吸附能力.因此,纳米Ti和Zr的制备及其气体吸附特性的研究对真空获得技术具有重要意义.就其结构而言,比表面积的增加导致能量升高将可能诱发其原结构的不稳定性,即可能发生因颗粒细化诱导的相变.这便为获得一些具有反常结构的新材料开辟新的途径.本文报道Ti和Zr这方面探索的结果,以及采用X射线衍射技术分析溅射法制备的纳米Ti和Zr的晶格结构特征.其结果表明:用溅射法制备的金属Ti和Zr纳米材料在常温常压下,Ti具有b.c.c.高温相结构;而Zr则具有只有在高压下才能形成的ω相结构.     

超薄坡莫合金薄膜

基于辉光放电原理在超高本底真空下制备了Ni81Fe19(12nm)超薄薄膜,其各向异性磁电阻（AMR）变化率达到1．2％,而矫顽力却只有127A／m。同较低本底真空下制备的Ni81Fe19薄膜进行结构比较表明：超高本底真空下制备的Ni81Fe19薄膜表面光滑、平整、起伏小、薄膜致密,结构缺陷较少、而较低本底真空下制备的Ni81Fe19薄膜表面粗糙、起伏小、薄膜较较松、不均匀、结构缺陷较多。     

用对向靶溅射法制备巨磁阻超晶格薄膜

巨磁阻(GMR)超晶格薄膜(如Co/Cu,Ni/Ag以及Fe/Cr等系统)的研究已取得许多重要成果,其中Co/Cu多层薄膜受到特别重视,因其具有较高的室温巨磁阻效应,而且重复性好和容易制备,极有希望首先得到应用,已报道的制备方法包括分子束外延、超高真空蒸发以及磁控溅射,其中,磁控溅射法所得到的GMR较大,采用较为普遍,普通磁控溅射中铁磁靶材引起的磁屏蔽导致溅射率低,而且靶面溅蚀不均匀以及存在对薄膜的二次溅射等问题.本文用     

不同溅射条件对超薄外延氮化铌薄膜超导性能的影响

氮化铌(NbN)由于其较高的超导转变温度、较窄的转变宽度以及良好的稳定性一直被广泛地应用于低温超导器件中.因此,生长高质量的超导Nb N薄膜是制备高性能薄膜超导器件的关键及难点.本文主要介绍了利用磁控溅射法在氧化镁(MgO)100基底上生长厚度为5 nm的超薄超导外延NbN薄膜,并系统分析了溅射参数对薄膜性能的影响.实验结果表明,在合适的氮氩比或功率下,高真空、高溅射温度、低工作气压与NbN薄膜超导转变温度成正相关.采用综合物性测量系统(physical property measurement system, PPMS)进行电学分析,所制备的NbN薄膜超导最高转变温度为12.5 K.该工作为进一步研究超薄NbN薄膜的生长提供了理论指导,也为后期在其他基底上制备NbN超导器件提供了基础.     

三靶式高频溅射仪

高频溅射是近年来薄膜技术的重要发展。这是由于它能制备各种金属、半导体以及介质薄膜,并且具有膜纯、附着牢、成份可保持不变等特点,还可用反应溅射制备化合物薄膜。因此在薄膜电路、集成电路、红外器件、微波器件等电子工业的各个领域得到广泛的应用。此外,也正在发展采用高频溅射技术制备超导薄膜、磁性薄膜、耐腐蚀薄膜、光学薄膜以及在其他各个领域中的     

RTCVD沉积在石英衬底上的多晶硅薄膜的生长习性

使用快速热化学气相沉积(RTCVD)系统在石英衬底上制备了多晶硅薄膜, 并利用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)等对其微结构进行了研究. XRD谱显示单个很强的(220)衍射峰, 说明多晶硅薄膜表面具有<110>择优取向. 表面SEM照片表明多晶硅薄膜的表面由大量尺寸不等的多边棱锥形晶粒组成, 断面SEM照片则说明多晶硅薄膜内的晶粒沿垂直于衬底的方向柱状生长. TEM结果进一步揭示了多晶硅薄膜内存在包括一次孪晶、二次孪晶以及三次以上的高次孪晶在内的大量孪晶. 以上实验结果无法用对常压化学气相沉积(APCVD)法制备多晶硅薄膜的生长习性的传统观点解释, 但是却可以由Ino等人提出的关于面心立方金属薄膜中高次孪晶形成和发展的模型很好的解释. 根据以上实验结果和Ino的模型, 认为RTCVD在石英衬底上沉积多晶硅薄膜的成核、生长是以形成高次孪晶粒子为基础的, 然后这些高次孪晶粒子以岛状生长的模式连成薄膜.     

类金刚石膜及其淀积条件的研究

类金刚石薄膜是８０年代初出现的新型非金属薄膜材料之一,目前已受到了人们广泛的注视并引起了人们的极大兴趣。本文重点介绍双离子束溅射方法,对该方法在不同条件下制备的类金刚石薄膜进行了部分性能测试,通过对测试结果的比较及深入讨论,获得了用双离子束溅射方法制备性能优异类金刚石薄膜的最佳条件及有用结论。     

锂离子电池Sn基薄膜负极材料的研究进展

薄膜锂离子电池作为各种微电子系统的首选电源被广泛研究.本文系统综述了近年来锂离子电池Sn基薄膜负极材料的研究进展,着重介绍纯Sn薄膜、Sn基合金和Sn基氧化物薄膜的制备与性能.纯Sn薄膜具有高的可逆容量,但其嵌锂/脱锂过程的巨大体积变化导致循环性能很差,而且纯Sn薄膜的制备方法及其与电解液的界面特性对电极容量衰减有很大的影响.将Sn与非活性过渡金属复合,虽可有效提高电极循环性能,但同时带来容量的损失;Sn与活性成分形成的纳米晶多相复合薄膜负极可在保持高容量的同时,获得良好的循环性能.与纯Sn薄膜负极相比,Sn基氧化物薄膜存在纳米Sn相原位生成的过程,因此具有较好的循环稳定性,但其首次不可逆容量大.已有的研究进展充分说明,微纳组织调控能够显著改善上述薄膜电极的性能.分析和总结现有Sn基薄膜负极材料的微观结构和性能之间关系的研究进展,多相多尺度结构调控应是进一步提高Sn基合金薄膜负极的容量和循环稳定性的重要途径.     

沸石分子筛的表面定向生长与组装

沸石分子筛阵列或薄膜在膜分离、膜催化、化学传感器与微电子器件等领域有广泛的应用前景. 原位水热合成和载体表面的晶粒自组装是制备沸石分子筛阵列和薄膜的两种主要方法, 近年来受到国内外科技工作者的普遍关注, 取得了很多突破性进展. 对于原位水热合成法, 可以通过载体表面的改性或合成条件的调控来实现沸石分子筛晶体在载体表面的定向成核、生长, 最终获得单一取向的多晶沸石分子筛阵列或薄膜. 对于载体表面的晶粒自组装过程, 可以通过不同的结合方式将沸石分子筛晶粒组装到载体表面, 实现膜层微结构的调控, 制备出结构有序的沸石分子筛阵列或薄膜. 对近年来国内外在沸石分子筛晶体表面定向生长和组装方面取得的重要结果进行总结与评述, 内容涉及: (1) 在原位水热条件下通过载体表面植入功能基团、改变载体表面微结构以及调变合成液组成等措施, 获得高度取向的沸石分子筛阵列或薄膜; (2) 利用共价键、离子键和分子间键作用在载体表面组装沸石分子筛晶粒, 制备高度覆盖、结构有序的晶体阵列或薄膜; (3) 表面组装与微接触印刷、光刻技术结合制备图案化的沸石分子筛阵列或薄膜. 最后介绍了分子筛阵列和薄膜的一些功能和应用, 并对沸石分子筛表面定向合成与组装研究需要进一步关注的若干问题进行了展望.     

负偏置沉积法可控制备Cu_2O多孔纳米结构薄膜

由于具有低成本、无毒、铜源丰富等优点,以及在气敏传感器、太阳能电池、光催化等领域的潜在应用前景,Cu_2O薄膜引起了人们的广泛关注.采用射频平衡磁控溅射镀膜系统,在薄膜沉积过程中通过施加不同衬底负偏压可控制备了Cu_2O多孔纳米结构薄膜.研究发现,所得Cu_2O薄膜具有灵活可调的孔隙度和纳米构筑单元形貌特征,并且它们与衬底负偏压的大小密切相关;薄膜沿衬底法线方向呈柱状生长且具有显著的(111)择优取向;禁带宽度在2.0~2.35 eV之间可调.很明显地,传统的溅射离子轰击、再溅射理论并不适合用来解释上述负偏压效应,因此在此基础上提出了一种负偏置沉积过程中材料原子或分子在薄膜表面选择性优先沉积机制.     

(Ni0.81Fe0.19)1-xCrx缓冲层上生长高各向异性磁电阻Ni0.81Fe0.19薄膜的研究

用直流磁控溅射方法制备了以(Ni0.81Fe0.19)1-xCrx为缓冲层的Ni0.81Fe0.19薄膜, 研究结果表明:当缓冲层厚度约为4.4 nm, Cr的浓度约为36(原子百分数)时, Ni0.81Fe0.19薄膜的各向异性磁电阻(AMR)值较大, 其最大值达3.35%. 原子力显微镜(AFM)及X射线衍射(XRD)研究表明:Ni0.81Fe0.19薄膜AMR值最大时, 其表面平均晶粒尺寸最大, Ni0.81Fe0.19(111)衍射峰最强.     

利用离子束技术原位制备高温超导薄膜

超导薄膜是高温超导材料弱电应用的关键技术。目前磁控溅射(包括直流和射频)和激光淀积方法已被广泛应用获得高温超导薄膜。相比这两种常用制膜方法,离子束溅射(IBS)具有独特优势。IBS工作气压很低,靶与衬底间不存在外加电场,减少了薄膜中杂质,消除了普通等离子体溅射方法中负离子反溅射有害效应。同时也不存在激光淀积薄膜均匀性差、薄膜中颗粒较大等缺点,是一种很有发展前途的制膜手段。利用离子束技术后退火制备性能较好的     

ZnO微米片修饰TiO_2纳米晶复合薄膜的染料敏化太阳电池

通过阴极电沉积工艺,成功地将随机辐射取向分布的ZnO微米片作为散射层自组装在TiO2纳米晶(TN)薄膜表面上.用分光光度计研究了400～800nm光谱范围内ZnO微米片的光散射性能.结果表明,在ZnO微米片-TiO2纳米晶(ZT)复合薄膜中,ZnO微米片层对入射光具有非常出色的光散射能力.同时用ZT复合薄膜制备的染料敏化电池相对于单独用TN薄膜制备的电池具有更高的短路电流密度和光电转换效率.     

水淬法制备Zr41Ti14Ni8Cu12.5Be22.5Fe2大块非晶合金

用水淬法制备出直径为9 mm的Zr41Ti14Ni8Cu12.5Be22.5Fe2非晶棒;XRD和DSC对获得的非晶合金进行各种分析,研究了铁元素对Zr41Ti14Ni8Cu12.5Be22.5Fe2非晶形成能力、硬度及热稳定性的影响.同时发现经过完全退火处理后,合金的硬度有显著增加.初步分析了硬度提高的原因,并对这种大块非晶的形成机制进行了探讨.     

纳米Ni薄膜的电化学制备及其异常红外效应

通过循环伏安电沉积方法在玻碳基底上制备纳米级厚度Ni薄膜(nm-Ni/GC), 以CO吸附为探针反应, 运用电化学原位傅里叶变换红外(FTIR)反射光谱研究其性能, 将所发现的异常红外效应的研究拓宽到铁系Ni金属纳米薄膜.