不同生长条件对Sn掺杂ZnO薄膜电学性能的影响

采用直流反应磁控溅射法在玻璃衬底上制备了Sn掺杂ZnO透明导电薄膜,用Hall效应测试仪表征了薄膜的电学性能,研究了不同生长条件对薄膜电学性能的影响。研究结果表明,随着Ar/O2比的增加,电阻率先减小后增大,在Ar/O2为6时,取得最低的电阻率为2.02×10-2Ω·cm;随着溅射功率的增大,薄膜电阻率急剧减小,在140 W时获得最低电阻率为2.89×10-2Ω·cm;在溅射时间11min时得到了最低的薄膜电阻率,为1.45×10-2Ω·cm。随着压强的增大,电阻率先急剧减小,后缓慢增大,当溅射压强为0.8Pa时,薄膜电阻率具有最小值,为2.17×10-2Ω·cm。当衬底温度在400~500℃范围内变化时,在475℃时取得最佳电学性能,电阻率为2.26×10-2Ω·cm。在整个实验条件下,当Ar/O2为8、溅射功率为180W、衬底温度为450℃、溅射压强为0.5Pa、溅射时间为11min时,薄膜具有最佳的导电性能,电阻率为1.45×10-2Ω·cm。     

不同氟源对FTO薄膜结构和性能的影响

采用喷雾热解法制备了氟掺杂的二氧化锡(fluorine-doped tin oxide,FTO)薄膜,氟源分别为NH_4F、SnF_2、CF_3COOH和HF。采用X射线衍射仪、扫描电子显微镜对薄膜微观结构和表面形貌进行了表征;用四探针电阻仪、霍尔效应仪和紫外分光光度计对薄膜的光电性能进行了分析。结果表明,不同氟源制备的FTO薄膜均为沿(200)方向择优生长的四方金红石结构,掺杂后薄膜的表面形貌较未掺杂时变化较大,由多角状和棱柱状颗粒相间分布变为完全由类金字塔状颗粒堆积而成。四种氟源中,以SnF_2为氟源制备的FTO薄膜的光电性能优于其它氟源,薄膜的最佳电阻率达5.06×10~(-4)Ωcm,载流子浓度为4.850×10~(20)cm~(-3),光学带隙为4.03 eV。不同氟源对FTO薄膜可见光区透过率影响不大,薄膜的平均透过率均大于83%。不同氟源FTO薄膜的性能差异主要由氟的掺杂量决定的。     

薄膜厚度对玻璃纤维表面SnO2薄膜透光导电性能的影响

 以SnCl₄·5H₂O为原料,乙醇为溶剂,配制SnO₂溶胶,并采用溶胶-凝胶法在玻璃纤维表面生成一层均匀的涂膜,通过控制反应物初始浓度和玻璃纤维提拉次数在玻璃纤维表面制备具有不同厚度的SnO₂薄膜.研究了薄膜厚度对薄膜的物相结构、透光率和电阻率的影响及原因.结果表明:随着薄膜厚度的增加,薄膜的晶化程度提高,晶粒尺寸增大,导电性能提高,而透光率呈现逐渐减小的趋势.当薄膜厚度为557 nm时,薄膜的电阻率最小,为0.16 Ω·m.薄膜厚度在56~340 nm之间时,薄膜的透光率在76%以上,而当薄膜厚度继续增加时,透光率下降到低于62%.     

SnO_2薄膜的制备及其光电特性

以高纯Sn丝为蒸发源,采用真空热蒸发法在石英衬底上沉积了厚度为205nm的金属Sn薄膜.随后,在高纯氧氛围中于200~500℃条件下进行氧化处理.利用X线衍射仪、拉曼光谱仪、分光光度计和数字源表测量了不同氧化温度下样品的结构、光学、电学特性.结构测量表明,不同氧化温度会产生不同结晶状态的氧化产物,提高氧化温度可得到单一、稳定的四方晶系SnO_2.光学测量结果证实,随氧化温度的升高,薄膜样品的光学带隙增大,电流-电压测试表明薄膜电阻率随氧化温度的升高而降低.     

膜厚对溶胶-凝胶法制备Al、Ga共掺杂ZnO薄膜性能的影响

采用溶胶-凝胶旋涂法在玻璃衬底上制备不同膜厚的Al、Ga共掺杂透明导电ZnO薄膜.其他参数一定的情况下,通过控制旋涂次数得到不同厚度的薄膜,研究了薄膜厚度对GAZO薄膜的物相结构、表面形貌以及光电性能的影响.实验结果表明:所制备的GAZO薄膜均为六方纤锌矿结构多晶薄膜.随着膜厚的增加,GAZO薄膜(002)衍射峰强度增强,晶粒尺寸变大,薄膜结晶质量提高.在可见光范围内薄膜的平均光学透过率大于88%,薄膜电阻率随膜厚的增加逐渐减小.膜厚为10层(250nm)的GAZO薄膜光电综合性能最佳,其平均光学透过率高达98.5%,电阻率为4.9×10-3Ω·cm.     

水玻璃固化黄土过程中电阻率参数的试验研究

为探究电阻率法在黄土硅化加固过程中应用的可行性,对施加上部荷载的重塑黄土注射水玻璃,同步测试不同电流频率下的土体横向及竖向电阻率,结合土体结构对电阻率参数的变化进行了分析。试验结果显示:随着不断升高的电流频率,黄土电阻率先逐渐减小并最终趋于稳定,当电流频率范围为5×104~1×106Hz时,电流频率对黄土电阻率实测值影响较小;随着固化时间的增加,黄土竖向和横向电阻率先减小并最终趋于稳定,且减小趋势均集中在初始阶段(200 min前)。随固化时间的增加,平均结构因子和平均形状因子均呈现先减小后稳定的趋势。各向异性系数随固化时间的增加先快速增大并最终趋于稳定。     

PET基片上射频磁控溅射不同厚度ITO薄膜的光电学特性

采用射频磁控溅射技术,室温下在PET柔性衬底上沉积不同厚度的掺锡氧化铟(ITO)薄膜,样品的结构、形貌和光电学性质分别用X射线衍射仪、原子力显微镜、分光光度计和Van der Pauw方法测量.实验结果表明:在其它参数不变的条件下,随着溅射时间的增加薄膜的厚度增大,而薄膜的颗粒大小和表面粗糙度也随之变大;方块电阻、电阻率随样品厚度的增加而减小,相应的迁移率减少,载流子浓度变大.当样品厚度为148 nm时,样品的方块电阻为26.5 Ω·口-1、迁移率为19.1 cm2 ·V-1 ·s-1、载流子浓度为8.43×1020 cm-3.     

Cr,Mo对Cu/Si(100)薄膜体系结构、电阻率及扩散性能的影响

利用简易合金靶材在Si(100)基底单靶磁控溅射制备Cu(Cr)、Gu(Mo)薄膜.研究薄膜在300~500℃退火前后的结构、电学及扩散性能的变化.结果表明,Cr、Mo的加入增强了Cu薄膜的(111)织构,且溅射态薄膜电阻率显著增加.真空退火后,Cu(200)和Cu(220)衍射峰增强,但薄膜保持较强的(111)织构.Cu(1.19%Cr)薄膜电阻率随温度升高先减小后增加,400℃退火后电阻率最小,为2.76μΩ.cm,接近纯Cu薄膜(2.55μΩ.cm);而Cu(1.28%Mo)薄膜的电阻率一直呈下降趋势.Cu(1.28%Mo)薄膜在400℃退火30 min后,薄膜与Si基底间的互扩散深度约60 nm,与纯Cu薄膜(约70 nm)相似.而Cu(1.19%Cr)薄膜的互扩散深度较小为30 nm.Cr显著减小了Cu、Si之间的互扩散.这与Cr在薄膜/基体界面处的偏聚有关.     

H2对Al-Si-GNP共掺杂ZnO透明导电薄膜性能的影响

以玻璃为基底,采用射频磁控溅射法制备了Al_2O_3、SiO_2、氧化石墨烯(GNP)共掺杂氧化锌(GASZO)透明导电薄膜.考察了在Ar(流量不变)中H_2流量对薄膜制备的影响.采用X射线衍射仪(XRD)及扫描电子显微镜(SEM)等对薄膜形貌、结构进行了表征.结果表明薄膜晶相为纤锌矿结构、呈c轴择优取向; Scherrer公式计算发现增加H_2量,可以减小薄膜的平均晶粒尺寸; H_2流量对薄膜内应力影响较大.此外,还采用四探针测试仪、紫外—可见分光光度计(UV-Vis)等对薄膜的光电性能进行了表征.当Ar流量为70 sccm、H_2占溅射气氛1. 00%时,薄膜具有最低电阻率7. 746×10~(-4)Ω·cm;适量的H_2流量可以提高玻璃在近紫外区的透过率;镀膜后样品在可见光区的平均透过率为90%左右.     

镓锌氧化物半导体薄膜的晶粒生长特性及其微结构研究

采用Zn O:Ga3O2高密度陶瓷靶作为溅射源材料,利用射频磁控溅射技术在玻璃基片上制备了镓锌氧化物(Ga Zn O)半导体薄膜.基于X射线衍射仪的测试表征,研究了薄膜厚度对Ga Zn O样品晶粒生长特性和微结构性能的影响.研究结果表明:所制备的Ga Zn O样品为多晶薄膜,并且都具有六角纤锌矿型结构和(002)晶向的择优取向生长特性;其(002)取向程度、结晶性能和微结构参数等均与薄膜厚度密切相关.随着薄膜厚度的增大,Ga Zn O样品的(002)择优取向程度和晶粒尺寸表现为先增大后减小,而位错密度和晶格应变则表现为先减小后增大.当薄膜厚度为510 nm时,Ga Zn O样品具有最大的(002)晶向织构系数(2.959)、最大的晶粒尺寸(97.8 nm)、最小的位错密度(1.044×1014m-2)和最小的晶格应变(5.887×10-4).     

NdFeB磁控溅射SiC薄膜的结构及耐腐蚀性能

文章采用射频磁控溅射法在烧结钕铁硼表面沉积SiC薄膜,将制备的薄膜分别在200、400℃氩气气氛中退火120min。用X射线衍射仪和原子力显微镜表征薄膜的结构和形貌,并研究了镀膜NdFeB在NaCl溶液中的耐腐蚀性能。动电位极化曲线结果表明,未镀膜NdFeB试样的自腐蚀电流密度为1.37×10-6 A/cm2左右,而镀膜未退火试样的自腐蚀电流密度约为1.54×10-8 A/cm2。结果表明,在快速且破坏性强的腐蚀情况下,镀膜试样抗腐能力比未镀膜好。     

Ag纳米颗粒修饰TiO2阵列薄膜的制备及其气敏性能研究

以钛酸丁酯为钛源,用水热法在透明导电衬底FTO上制备金红石相TiO2纳米阵列薄膜,以AgNO3为银源,用化学还原法制备尺寸可控的金属Ag纳米颗粒,将所制备的金属Ag颗粒修饰TiO2纳米阵列薄膜.研究Ag纳米颗粒的表面修饰对TiO2纳米阵列薄膜气敏性能的影响.实验结果表明,室温下,18nm金属Ag纳米颗粒修饰后的薄膜对氢气的灵敏度增加,响应和恢复时间减小,气敏性能明显优越于修饰前的薄膜.     

溅射时间对掺镓氧化锌透明导电薄膜特性的影响

采用射频磁控溅射方法在玻璃衬底上沉积掺镓氧化锌（GZO）透明导电薄膜,通过X射线衍射仪（XRD）、分光光度计和四探针仪等测试分析,研究了溅射时间对薄膜的晶体结构、光学和电学性能的影响.结果表明：GZO薄膜的性能与溅射时间密切相关.所制备的GZO薄膜均具有良好的c轴择优取向,可见光波段的平均透过率均高于87.97%;溅射时间越长,薄膜厚度越大,相应的晶粒尺寸减小,同时衍射峰强度呈现出先增大再减小的变化趋势,当溅射时间为25 min时,GZO薄膜的衍射峰强度最大,对应的电阻率最小（1.05×10-3Ω.cm）.     

钽掺杂对氧化锌透明导电薄膜结构和电学特性的影响

采用射频磁控溅射法在玻璃衬底上室温沉积不同钽掺杂浓度的氧化锌透明导电薄膜.并对其结构和电学特性进行分析.对衍射峰的分析说明Ta元素以替位Zn元素的形式溶入ZnO晶格中形成了固溶体.当钽掺杂比例从0 wt%增加到10 wt%,晶格常数从0.5242 nm增加到0.5314 nm,表明薄膜中存在平行于c轴方向的张应力.薄膜沿c轴的晶粒尺寸在9.4~13.5 nm之间.薄膜的电阻随着掺杂比例增加首先显著下降,当掺杂比例为5 wt%时,薄膜最小电阻率为7.81×10-2Ω.cm,进一步增加掺杂比例到10 wt%,电阻率增大为1.25×10-1Ω.cm.     

常压固相烧结法制备ZAO靶材及其性能的研究

采用常压固相烧结法,通过优化烧结工艺,制备出平整、组织均匀、致密的ZAO靶材.研究了掺杂含量、烧结温度对陶瓷靶材微观结构和性能的影响,并使用自制靶材,采用射频磁控溅射法镀膜.结果表明:Al2O3的掺杂没有破坏ZnO晶体结构,Al原子对Zn原子进行有效替位;晶粒尺寸随着掺杂量的增多而减小;靶材的电阻率随掺杂量的增加呈U型变化,在3wt%时取得最小值4.2×10-2Ω.cm;靶材致密度超过96%.使用该靶材生长的多晶ZAO薄膜具有(002)择优取向,结晶均匀,呈柱状生长,薄膜电阻率和可见光平均透射率可分别达到8×10-4Ω.cm～9×10-4Ω.cm和85%.图9,表1,参14.     

室温下金属铝膜的霍尔效应初步研究

采用真空蒸发镀膜法制备了金属铝薄膜,在室温下,用四探针法测量了样品的电阻率和霍尔系数。结果表明,制成的金属铝膜,电阻率由块体材料的10^-8Ω·m 增大到薄膜样品的10^-5Ω·m;霍尔系数由块体材料的10^-11m³/C数量级左右增大到10^-4m³/C数量级;电阻率和霍尔系数随着金属铝膜厚度的减小而逐渐增大。     

离子镀Pb-10%Sn膜的摩擦性质

通过选择镀膜工艺参数,制得了含量为Pb-10%Sn的合金膜.薄膜晶粒随膜厚增加而增大.合金膜与纯Sn膜表面形貌有着明显的不同,合金膜的显微硬度随膜厚增加而减小,合金膜和纯Sn膜的综合摩擦系数与磨损寿命都受到膜厚的影响.薄膜的磨损失效是由于膜向对偶材料的粘着和转移造成的.     

氧氩比对Ti掺杂ZnO薄膜结构和光电性能的影响

为优化Zn O∶Ti复合薄膜制备工艺,采用射频磁控溅射法在不同氧氩比条件下沉积Zn O∶Ti复合薄膜,得到的样品经由EDS能谱仪检测Ti掺杂质量分数为3%.分别利用台阶仪、扫描电子显微镜、X线衍射仪、分光光度计和霍尔效应仪对样品的沉积速率、微观结构和光电性能进行表征.结果表明:随着氧氩比逐渐增大,薄膜的沉积速率呈现先增加后减小的变化.所有Zn O∶Ti薄膜均为六角纤锌矿结构,具有(002)晶面择优取向;当氧氩比为1∶1时,薄膜样品的表面形貌和结构优于其他样品.经过在空气中500℃的退火处理,薄膜样品的结晶质量明显提高.所有Zn O∶Ti薄膜在可见光区透过率均大于90%.随着氧氩比的增加,薄膜样品的电阻率先减小后增加,当氧氩比为1∶1时,电阻率最小,为6.5×10-4Ω·cm,薄膜的综合性能达到最优.     

硫化温度对两步法制备FeS2薄膜成分和结构的影响

首先采用真空热蒸发法在玻璃基片上沉积厚度约为500 nm的铁膜,然后对铁膜在温度为553~673K的条件下恒温硫化6 h,制备F eS2薄膜.对制备的薄膜进行X射线衍射和显微结构分析,发现:合适的硫化温度为603~653 K,所得薄膜为单一物相的F eS2薄膜,n(S)/n(F e)值为1.94~1.96,接近理想化学配比,薄膜晶粒大小均匀,表面致密.     

阳极氧化TiO_2纳米管阵列的制备与表征

采用阳极氧化法,分别选用HF和NH4F两种电解质,对纯钛进行阳极氧化处理制备TiO_2纳米管阵列。选用扫描电子显微镜、透射电子显微镜、能谱及X-射线衍射对纳米管的形貌、化学成分和物相结构进行表征和分析。结果表明:在HF体系中,随着氧化时间的增加,纳米管整齐度增加,同时管径也增大,当氧化时间为20 min时,管内径约60 nm,壁厚约10 nm;而纯钛片厚度的变化对纳米管的形貌没有明显的影响。在NH_4F体系中,加热使纳米管的内径增加,壁厚变薄,内径达到130 nm,壁厚约7 nm,这是由于加热使氧化反应速率增加,加快了纳米管的形成速率。EDS检测的Ti和O的原子数的比例接近1∶2。XRD图谱表明,在450℃热处理后的纳米管的物相结构为锐钛矿,由此可见,阳极氧化制备的纳米管阵列为二氧化钛纳米管。