溅射氧化耦合法制备Ti掺杂VO_2薄膜及其极窄回滞特性

采用溅射氧化耦合法,在Al2O3基底上成功实现了对VO_2薄膜的Ti元素掺杂.通过光电子能谱(XPS)的分析,试验制备的VO_2薄膜具有较高的纯度,只含有少量+3价V,同时也对Ti元素的含量进行了定量分析,分析结果证明了试验设计的合理性.通过测量VO_2薄膜在不同温度下的方块电阻,绘出了其电阻-温度曲线,并分析得到了Ti不同掺杂含量下的相变温度与回滞宽度.研究结果表明,Ti掺杂对VO_2薄膜的相变温度没有明显的影响,但可以有效地使VO_2薄膜的回滞宽度变窄,甚至接近于单晶VO_2的回滞宽度.该试验对于VO_2薄膜的开关器件应用具有重要意义.     

Mo掺杂VO_2薄膜的制备及其相变性能

以蓝宝石片(Al2O3)为基底,使用溅射氧化耦合法,通过氧化V/Mo/V结构的金属薄膜夹层制备了不同Mo掺杂量的VO_2薄膜,使用原子力电子显微镜、光电子能谱和四探针测试仪对薄膜的形貌、成分和相变特性进行了分析.结果表明:Mo元素成功掺杂进入VO_2的晶格,且VO_2薄膜相变温度从65.03℃降低至51.36℃,同时伴随着回滞宽度和相变数量级一定程度的减少.此试验成功改变了VO_2薄膜的相变温度,对于智能窗等方向的应用具有重要意义.     

空气环境下制备相变特性VO_2薄膜

提出了一种制备相变特性VO_2薄膜的简易方法.将制备好的金属钒薄膜置于440℃空气下氧化处理,获得相变温度为60℃的单斜VO_2薄膜,薄膜方块电阻值在60～85℃范围内变化量达2.2个数量级.X射线衍射分析(XRD)表明薄膜的主要成分为单斜相VO_2.探索了此工艺的一般性规律,分析高价态钒对薄膜相变的影响.     

钨掺杂二氧化钒粉体的制备和热致变色性能

通过水解硫酸氧钒并在N2保护下573~1073 K煅烧水解产物得到二氧化钒粉体,掺入钨酸盐与硫酸氧钒共水解可得到钨掺杂二氧化钒,将二氧化钒与树脂共混制备了复合涂层.运用正交实验优化了煅烧条件,并用DTA,TG,XRD,XPS,XRF,DSC,Vis-NIR光谱等方法进行了表征.表征和研究结果证明:粉体为均一的单斜相,符合二氧化钒的化学组成比(VOx,x=2);钨酸钠加入量与掺钨量成正比;二氧化钒的金属半导体相变温度可通过掺钨降低至室温或更低;相变性能也与研磨分散时间相关;钨掺杂二氧化钒粉体共混涂层在室温下能够显示出热致变色性能.     

Mg掺杂Ba（Zr0．25Ti0．75）O3薄膜的介电调谐性能

采用溶胶凝胶工艺,在Pt／Ti／SiO2／Si衬底制备了Mg掺杂Ba（Zr0．25Ti0．75）O3（BZT）薄膜．利用X射线衍射（XRD）和原子力显微镜（AFM）分析测定了物相微结构和薄膜表面形貌,研究了Mg掺杂含量对BZT微结构和介电调谐性能的影响．结果表明Mg掺杂BZT使薄膜表面粗糙度、晶粒尺寸、介电常量、介电损耗和调谐量都降低;5mol％Mg掺杂BZT薄膜有最大的优值因子为16．3,其介电常数、介电损耗和调谐量分别为289．5、0．016和26．8％．     

水热法合成染料敏化太阳能电池薄膜电极及其性能

目的研究不同水热反应条件对薄膜太阳能电池性能的影响,使其光电转换效率达到较高水平.方法采用通常的水热合成方法制备纳米Ti O2和掺Zn2+纳米Ti O2,用其组装染料敏化太阳能电池,利用紫外可见光谱测试分析不同薄膜样品对染料的吸附量和吸光特性,利用标准太阳光模拟器和数字源表测定电池的光电转换效率,利用扫描电子显微镜观察薄膜形貌.结果用180℃水热反应12 h合成的纳米Ti O2制作成的电池,所得光电转换效率最高可达到4.00%.用200℃水热反应12 h并且掺杂Zn2+的纳米Ti O2制作成的电池,所得光电转换效率最高可达3.65%.纳米Ti O2薄膜对染料的吸附量最高可达2.51×10-7mol/cm2.结论扫描电镜观察揭示出样品的孔结构丰富,有较小的粒径,说明水热合成法制备的纳米Ti O2薄膜电极具有较大的比表面积.当230℃水热反应12 h时,Ti O2薄膜对染料的吸附量最大.当180℃水热反应12 h时,染料敏化太阳能电池的光电转换效率最大.Zn2+的掺杂并未改善薄膜电极的光电特性.     

对向靶磁控溅射纳米氧化钒薄膜的热氧化处理

采用直流对向靶磁控溅射方法制备低价态纳米氧化钒薄膜,研究热氧化处理温度和时间对氧化钒薄膜的组分、结构和电阻温度特性的影响采用X射线光电子能谱（XPS）、X射线衍射（XRD）和原子力显微镜（AFM）对氧化钒薄膜的组分、结晶结构和微观形貌进行分析,利用热敏感系统对薄膜的电阻温度特性进行测量．结果表明,经300～360℃热处理后,氧化钒薄膜的组分逐渐由V2O3和VO向VO2转变,薄膜由非晶态变为单斜金红石结构,具有金属半导体相变性能;增加热处理温度后,颗粒尺寸由20nm增大为100nm,薄膜表面变得致密,阻碍氧与低价态氧化钒的进一步反应,薄膜内VO2组分舍量的改变量不大;增加热处理时间后,薄膜内VO2组分的含量明显增加,相变幅度超过2个数量级.     

Ge_2Sb_2Te_5薄膜及其存储特性研究

采用磁控溅射制备了Ge2Sb2Te5相变薄膜.通过XRD以及四探针法研究薄膜在退火过程中的微结构演变以及电导率变化规律.通过电流-电压特性研究了存储器的存储转变机制.     

基于VO_2相变原理的多频谱可调超材料吸波体设计

利用二氧化钒(VO_2)绝缘体相-金属相的相变特性,将VO_2与超材料吸波体相结合设计了一种多频谱可调超材料吸波体.采用CST Microwave Studio软件对其在太赫兹波段和红外波段的吸收率曲线进行仿真模拟,仿真结果表明,当温度设置为高温状态(80℃)时,VO_2表现为金属相,此时在太赫兹波段表现为超吸收的特性;而当温度设置为低温状态(40℃)时,VO_2表现为绝缘体相,此时在红外波段表现为超吸收的特性;随后分别仿真模拟了VO_2为金属相时VO_2十字架臂长和VO_2为绝缘相时金属十字架臂长对吸波体吸收特性的影响;最后对该吸波体表面电流分布及内部的空间电场进行仿真与分析,并阐述了其电磁吸波及多频谱可调的机理.最终结果表明该超材料吸波体可以通过改变温度分别实现对太赫兹波段和红外波段的超吸收,在多频谱隐身、多频谱探测和多频谱通信等领域具有潜在的应用价值.     

Fe掺杂对TiO_2薄膜材料晶体结构转变的影响

应用直流磁控溅射方法并结合原位退火工艺,在普通玻璃基片上制备了不同Fe掺杂的TiO2薄膜,沉积过程中保持基底温度300℃.实验结果表明,退火氛围及Fe的掺杂量对TiO2薄膜的结晶状态、微结构及形貌都有很大影响.真空中500℃下退火0.5 h的Fe-TiO2薄膜样品表现为非晶态结构,而空气中500℃下退火0.5 h的该样品则结晶状态良好;随着Fe掺杂量的增加,TiO2薄膜样品逐渐由锐钛矿相向金红石相转变.