PEG/WCl6添加比例对WO3薄膜形貌及气敏特性的影响

以氯化钨(WCl₆)、无水乙醇(C₂H₅OH)和二甲基甲酰胺(C₃H₇NO)为前驱体,以聚乙二醇(PEG-1000)为造孔剂,采用非水解溶胶-凝胶法制备WO₃多孔薄膜,考察了PEG与WCl₆添加比例对薄膜形貌结构和气敏特性的影响.结果表明,在PEG与WCl₆添加比例为0.5时可获得形貌均一、孔隙率高、比表面积大的WO₃多孔薄膜.所获WO₃薄膜具有单一的单斜晶系结构,主要由直径为20~60nm的纳米颗粒所构成.气敏特性研究结果表明,WO₃多孔薄膜呈现n型半导体特性,在最佳工作温度100℃时表现出对NO₂良好的气敏性能;WO₃薄膜的成膜机理表明,造孔剂PEG-1000引导无机材料形成高孔隙率和高比表面积的三维多孔薄膜结构,该多孔结构有望作为NO₂气体的潜在气敏材料.     

各向异性二维材料的热输运及热辐射调控研究进展

二维材料体系中能量输运与宏观体材料存在显著差异.因此，二维材料的热输运和热辐射的研究对微纳器件热管理、辐射制冷等具有重要意义.本文首先总结了典型各向异性二维材料(如WTe₂、CrOCl、Ta₂NiS₅)的热学特性，分析了材料结构对热输运的影响，展示了在二维材料中调控热流的新机制；其次，针对高功率密度器件散热需求，总结了影响热界面材料性能的关键因素，回顾了利用二维材料各向异性的热输运特性提高聚合物复合材料热导率的新方法，包含空间取向调控、导热网络构建等；最后，围绕辐射制冷、红外伪装等领域应用需求，基于二维材料的独特晶体结构和电子结构，总结了通过离子插层方式调控发射率的新途径，全面分析了主客体结构、外加电场等对红外发射率的影响，展示了优化发射率调控能力的新途径.本文通过梳理相关研究进展，加深了对二维材料热输运和热辐射调控机制的理解，分析了材料制备、物性表征、机制探究中面临的挑战，展望了相关研究的发展方向.     

单晶体材料WTe2的Raman光谱

利用波长为532 nm的激光分别沿单晶体材料WTe₂的b轴和c轴进行激发获得相应的Raman光谱, 结合第一性原理计算, 对两种激发条件下单晶体材料WTe₂的Raman光谱进行研究, 并根据单晶体材料WTe₂的偏振Raman光谱及理论计算结果, 分别对测量获得单晶体材料WTe₂的Raman光谱进行归属. 实验结果表明, 沿单晶体材料WTe₂的b轴比c轴激发获得的Raman光谱变化明显.     

纯相SnO2纳米晶薄膜的一步电沉积制备及其结构与光电性能研究

采用一步电沉积在氧化铟锡（ITO）导电玻璃基底上制备纯相SnO₂纳米晶薄膜材料,通过改变沉积条件,研究沉积电位、镀液温度和HNO₃浓度对薄膜组成结构的影响。结果表明：当沉积电位为-0.9 V（vs.SCE）,镀液温度为65℃,HNO₃浓度为50 mmol/L时,所制备的SnO₂纳米晶薄膜为纯相金红石型结构,且薄膜相对连续致密。光电性能测试表明,该薄膜具有优异的光电性能,在可见光区透光率大于90%,带隙为3.75 eV,且电阻率为2.2×10^-3 Ω·cm,载流子浓度为1.9×10²⁰ cm^-3,载流子迁移率为14.8 cm²/（V·s）。故所制备的SnO₂纳米晶薄膜是太阳能电池的理想窗口层材料。     

网状纳米结构α-Fe2O3薄膜的电喷雾制备

采用自建的电喷雾装置, 以浓度为10^-6mol/L的Fe(NO₃)₃和HAuCl₄混合溶液为前驱液, 在FTO(掺杂F的SiO₂玻璃)上沉积网状纳米结构的α-Fe₂O₃薄膜， 并分别用X射线衍射（XRD）、 Raman光谱、 扫描电子显微镜（SEM）、 能量色散X射线荧光光谱仪（EDX）、 X射线光电子能谱分析（XPS）和气敏测试对所得薄膜的组成、 结构和性能进行表征. 结果表明： 所得网状纳米结构由α-Fe₂O₃纳米粒子堆积而成； 喷雾过程中氯金酸的浓度和沉积时间对网状结构的形貌具有调控作用； 电喷雾法具有原料消耗少、 产物分散度高等优点.     

网状纳米结构 α‐Fe 2 O3 薄膜的电喷雾制备

采用自建的电喷雾装置, 以浓度为10^-6mol/L的Fe(NO₃)₃和HAuCl₄混合溶液为前驱液, 在FTO(掺杂F的SiO₂玻璃)上沉积网状纳米结构的α-Fe₂O₃薄膜, 并分别用X射线衍射（XRD）、 Raman光谱、 扫描电子显微镜（SEM）、 能量色散X射线荧光光谱仪（EDX）、 X射线光电子能谱分析（XPS）和气敏测试对所得薄膜的组成、 结构和性能进行表征. 结果表明： 所得网状纳米结构由α-Fe₂O₃纳米粒子堆积而成; 喷雾过程中氯金酸的浓度和沉积时间对网状结构的形貌具有调控作用; 电喷雾法具有原料消耗少、 产物分散度高等优点.     

预热温度对Sb2（S,Se）3薄膜性能的影响

通过溶胶凝胶法研究不同预热温度（140℃、170℃、200℃、230℃）对Sb₂（S,Se）₃薄膜性能及其太阳电池转化效率的影响,利用XRD、Raman、SEM、UV、光电化学测试对Sb₂（S,Se）₃薄膜结构与光电性能进行表征,并对制备的薄膜器件进行I-V特性曲线表征。由XRD衍射和Raman散射测试表明,硒化后的样品均掺入了Se原子。预热温度为200℃时,Sb₂（S,Se）₃的（120）、（130）、（230）衍射峰相对强度最大,表明晶体结晶质量提升的同时,具有一定取向。SEM表征发现,Sb₂（S,Se）₃薄膜的形貌以及薄膜表面平整度与前驱体的预热温度密切相关;合适的衬底预热温度（200℃）可以快速将有机溶剂分解挥发,使Sb₂S₃前驱体薄膜迅速沉积在衬底表面。200℃时Sb₂（S,Se）₃薄膜光电性能最好,暗电流相对最平稳...     

高强度电活性MXene/TA/ANF复合膜的制备及电化学性能

采用二维导电材料MXene(Ti₃C₂T_x)与电活性生物质单宁酸以及高强度的芳纶纳米纤维复合经真空抽滤制备了具有层状结构的自支撑柔性薄膜.系统研究了Ti₃C₂T_x/TA/ANF薄膜的微观形貌结构、力学以及电化学性能.结果表明Ti₃C₂T_x/TA/ANF薄膜的拉伸强度高达36.2 MPa,具有良好的柔性,可被任意弯曲、折叠以及扭曲.Ti₃C₂T_x/TA/ANF薄膜所组装的柔性固态超级电容器体积比电容为826.56 F cm^-3,体积能量密度高达28.7 Wh L^-3,且经过不同角度的弯曲能保持稳定的电化学性能.     

Mn掺杂对Fe81Al19合金磁致伸缩和输运性质的影响

为改善并提高Fe-Al磁致伸缩合金的性能, 熔炼制备Fe_81-xMn_xAl₁₉(x=0~24)系列合金多晶块体, 并研究Mn元素掺杂替代对Fe₈₁Al₁₉合金的结构、 磁性、 磁致伸缩及输运性质的影响.  结果表明: Fe_81-xMn_xAl₁₉系列合金的磁致伸缩系数随Mn元素质量分数的增加而降低, 这是由生成有序第二相和磁能积密度降低所致; Mn元素掺杂提高了Fe-Al多晶合金的电阻率和Fe\|Al磁致伸缩合金的交流频率使用范围; Mn元素掺杂替代降低了Fe-Al多晶合金的各向异性, 提高了低场磁致伸缩效应.     

基于NiO纳米薄膜的NO2传感器

以四水合乙酸镍(NiC₄H₆O₄·4H₂O)、氨水(NH₃·H₂O)和乙二醇甲醚(C₃H₈O)为前驱体,采用溶胶–凝胶提拉涂膜法制备NiO纳米薄膜,考察了提拉速度与涂膜层数对NiO纳米薄膜形貌结构与NO₂气敏特性的影响.结果表明,在提拉速度为400μm/s,涂膜层数为2层的条件下可获得表面形貌均一、疏松多孔的NiO纳米薄膜,其主要由直径为20~30nm面心立方结构的NiO晶体颗粒构成.气敏检测结果表明,NiO纳米薄膜呈现p型半导体特性,在工作温度150℃条件下对NO₂表现出良好的响应-恢复特性与可逆性,并对其气敏机理进行了探讨.     

界面电子转移对纳米TiO2薄膜导电性的影响

研究纳米TiO₂薄膜的导电性与薄膜厚度和基底材料的关系. 结果表明， 沉积在Ti和Si基底上的TiO₂薄膜的电阻率随着膜厚的 增加而非线性增大, 分别经历了导体、 半导体到绝缘体或半导体到绝缘体的电阻率范围的变化过程， Ti O₂薄膜导电层厚度也不相同， 沉积在玻璃表面TiO₂薄膜为绝缘体. 这些现象是界面电子在界面的转移所致， 基底材料与薄膜功函数差的大小决定了导电层厚度.     

Bi2WO6-Cu2S复合材料的制备及其有机物降解应用

针对传统光催化剂可见光利用率低下以及体相/界面光生电子-空穴复合严重难题,利用水热法制备二维结构的Bi₂WO₆纳米片,为进一步改善光吸收,基于能级匹配原则,通过水热法在二维Bi₂WO₆纳米片表面原位生长Cu₂S构建Bi₂WO₆-Cu₂S异质结,基于二维Bi₂WO₆纳米片优良的压电性能以及Bi₂WO₆-Cu₂S异质结良好的光吸收及载流子传输性能,构建光-电-压电三种效应协同催化体系,探索最优降解实验条件,并成功用于水中罗丹明B的降解中。结果表明在光-电-压电效应协同作用下,设计的Bi₂WO₆-Cu₂S对罗丹明B的降解率在40 min内达到87%,为利用光电催化和压电催化的协同作用设计独特的异质结结构开辟了一条新途径。     

全化学溶液法制备SrTiO3缓冲层

 化学法制备SrTiO₃薄膜成本低、效率高,适合用于YBa₂Cu₃O_7-δ（YBCO）涂层导体的缓冲层。采用全化学溶液沉积法在Ni-5W金属基带上外延生长了SrTiO₃（STO）缓冲层薄膜。以乙酸盐、钛酸丁酯为原料配制均匀稳定的STO种子层、La_xSr_1-xTiO₃种子层和STO 缓冲层前驱溶液。研究了STO 种子层薄膜厚度对在STO/Ni-5W（200）上沉积STO 外延薄膜性能的影响,结果表明,在880℃烧结温度下制备的3 层STO 种子层上可以制备出表面光滑平整、具有（200）择优取向的STO 缓冲层。尝试将La 元素掺入STO 中制得稳定的LSTO 前驱液,在LSTO/Ni-5W 结构上制备了具有（200）择优取向的STO 缓冲层薄膜,可作为YBa₂Cu₃O_7-δ涂层导体的缓冲层。     

2维层状Ti2CTx电极材料的制备和电化学性能研究

以Ti₂AlC为前驱体,以盐酸与氟化锂的溶液为刻蚀剂,在40 ℃磁力搅拌条件下,刻蚀48 h制得Ti₂CT_x材料.分别采用N₂吸附/脱附、X-射线衍射、拉曼光谱、扫描电子显微镜、能量色散X-射线光谱仪和透射电镜等方法对试样的比表面积、孔分布、晶相结构、形貌特征等物理性质进行了表征; 用循环伏安、恒流充放电和交流阻抗等电化学方法研究了Ti₂CT_x材料在2 mol·L^-1 KOH溶液中的电化学特性.实验结果表明:Ti₂CT_x是2维层状材料,在电流密度为1 A·g^-1时,该材料的比容量为119 F·g^-1,经10 000次充放电循环后,比容量保留率为98%,且保持较高的库伦效率.     

磁控溅射参数和锂添加对LiPON薄膜离子电导率的影响

锂磷氧氮化合物(LiPON)是一种广泛应用于全固态薄膜电池体系的固态电解质。本文采用射频磁控溅射工艺制备LiPON薄膜,研究了溅射工艺参数和烧结锂片添锂对LiPON薄膜离子电导率的影响。结果表明,在溅射功率为120 W时,随着N₂/Ar流量比由3∶7升高至7∶3,薄膜离子电导率由1.31×10^-6 S/cm增至2.24×10^-6 S/cm;当N₂/Ar流量比为7∶3时,随着溅射功率由160 W降至120 W,薄膜离子电导率由2.09×10^-6 S/cm增至2.24×10^-6 S/cm。分析认为,高氮气比例和低溅射功率有助于双配位和三配位氮结构含量的提升,从而提高LiPON薄膜的离子电导率。此外,烧结锂片添锂法能有效实现靶材添锂,相同溅射参数下,所制薄膜的离子电导率提升了21.4%。     

石墨结构层包覆铁镍纳米粒子的电学及磁学性能表征

用金属钾还原不同阶结构的FeCl3-NiCl2石墨层间化合物前驱体制备了石墨结构层包覆铁镍纳米粒子材料（GEINP）。用四端电极法表征了样品常温电阻率以及电阻率随温度的变化规律,用古埃磁天平法测定了样品的磁化率。结果表明,GEINP电阻率高于原料石墨,呈半导体导电特征,表现为弱磁性,磁化率为10^-2量级。     

SnO2和TiO2薄膜在钙钛矿材料上的原子层沉积工艺

金属电极与卤素之间的扩散反应是造成钙钛矿太阳电池(PSC)衰退的重要因素,而利用原子层沉积(ALD)技术在金属电极和钙钛矿活性层之间沉积致密且电学性能良好的缓冲层,是解决上述问题的优选方案之一.本文主要研究了利用ALD技术在金属有机卤化物钙钛矿材料上沉积SnO₂和TiO₂薄膜的工艺兼容性问题.通过X线衍射和紫外-可见吸收光谱等技术,表征了分别作为钛源和锡源的四(二甲氨基)钛(TDMATi)和四(二甲氨基)锡(TDMASn)脉冲以及不同温度下水脉冲对钙钛矿薄膜结构的影响,分析了不同前驱体源的脉冲及吹扫时间对薄膜沉积模式的影响,获得了与钙钛矿材料相兼容的SnO₂和TiO₂薄膜的优化ALD工艺.将优化后的SnO₂和TiO₂薄膜ALD工艺应用于倒置PSC制备,对电池的J-V曲线和大气环境下的稳定性测试结果表明,基于ALD技术沉积的SnO₂和TiO₂缓冲层的引入,使得PSC的稳定性明显改善,而且其功率转换效率也有所提高.     

Bi2O3电致变色薄膜的膜厚甄选

为了得到能够呈现出合理电致变色性能的Bi₂O₃薄膜,需要筛选其膜厚.通过磁控溅射法制备得到厚度为20～300 nm的Bi₂O₃薄膜,并利用UH4150紫外可见(ultravioletvisible,UV-Vis)分光光度计和CHI-660e电化学工作站测试薄膜的电致变色性能.采用扫描电子显微镜(scanning electron microscope,SEM)和X射线衍射仪(X-ray diffraction,XRD)分别检测了薄膜的表面形貌和物相结构.对变色对比度(?T_{λ=550 nm})、电致变色效率(η)以及性能保留度(R_?T、R_η)的表现进行综合甄别,发现膜厚介于60～120 nm之间的Bi₂O₃薄膜的?T和η分别达到25%和10 cm²/C,并且具有较高的电致变色性能保留度(R_?T=20%、R_η=44.6%).这可能与...     

耐湿性有序介孔SiO2减反射膜的制备及光学性能分析

采用氟硅烷链对有序介孔SiO₂光学减反射薄膜进行表面改性,有效提高其在潮湿环境中的稳定性。以三嵌段共聚物F127为模板剂,以正硅酸四乙酯为前驱物,在酸催化的醇体系中制备SiO₂溶胶。采用提拉法在石英基底上镀制薄膜,经350℃热处理后得到有序介孔SiO₂薄膜,薄膜对中心波长的透射率达到99.83%。通过嫁接氟硅烷链对薄膜表面进行改性,以有效阻止羟基和微孔开口对水蒸气的吸附。薄膜耐湿性测试在相对湿度80%、温度40℃的可控环境中进行,每隔15天进行一次薄膜透射光谱测试,采用光谱拟合方法分析薄膜的光学常数随测试时间的变化。结果表明,在湿度环境下,薄膜结构沿厚度方向具有非均匀性,薄膜折射率由靠近基底的边界到薄膜-空气界面呈非线性下降趋势。     

锐钛矿相TiO2纳米棒阵列的制备及其应用

为系统研究锐钛矿相的TiO₂纳米棒阵列的转化时间对其微结构与相应Sb₂S₃太阳电池光伏性能的影响,通过使用水热法在FTO导电玻璃/TiO₂致密层衬底上沉积了长度、直径、面密度分别为510nm、45nm、250μm^-1的ZnO纳米棒阵列,以FTO导电玻璃/TiO₂致密层/ZnO纳米棒阵列为模板,利用(NH₄)₂TiF₆和H₃BO₃,将ZnO纳米棒阵列成功地转化为锐钛矿相TiO₂纳米棒阵列。使用SbCl₃与Tu配合物的DMF溶液作为前驱体溶液,通过旋涂热解法在所得锐钛矿相TiO₂纳米棒阵列上沉积了Sb₂S₃薄膜,以spiro-OMeTAD作为空穴传输层,组装了Sb₂S₃敏化TiO₂