Ni在Ni(100)面的薄膜生长的蒙特卡罗模拟

采用晶格动力学蒙特卡罗(KLMC)方法模拟Ni在Ni(100)面的薄膜生长,对原子的沉积、吸附、扩散、成核、生长等微观过程采用了合理的模型,研究基板温度和沉积速率对薄膜的生长形貌和表面粗糙度的影响.模拟结果表明:沉积在基板上的原子逐步由各个离散型变成紧致型的近四方形的岛,并由二维向三维岛转变,最后连接成膜;基板温度越高,沉积速率越低,生成的薄膜越平整,粗糙度越小;沉积速率一定,表面粗糙度随着基板温度的增加而减小,当基板温度达到一定值时粗糙度降为零.     

Cu原子在表面台阶扩散的Ehrlich-Schwoebel势垒的计算

利用分子动力学中的静态结构弛豫方法对Cu原子在面心立方铜的台阶表面扩散过程中的Ehrlich-Schwoebel(ES)势垒进行了模拟计算,研究了二维和三维ES势垒的差别,并将Cu与面心立方Al的结果进行了比较.结果表明: 1)与Al相似,Cu的二维和三维ES势垒存在明显的差别;三维ES势垒随着台阶高度的增加而增加,最终趋于定值,定值的大小及其ES势垒从二维到三维的转变与台阶的类型有关.2)对于某些情况,Cu的ES势比同种情况下Al的ES势小.     

输运层对双层器件电致发光效率的影响

建立了双层器件载流子输运与复合发光的多势垒的理论模型,用以描述高场下载流子输运与复合发光的机理,并详细讨论了输运层势垒及外加电压对器件复合效率的影响.结果表明:双层器件的发光是载流子隧穿内界面后在两有机层(输运层)中的复合发光,输运层的势垒宽度和高度对器件发光效率的影响很大,且阴极区(阳极区)的势垒宽度双势垒高度对其影响更大;同时也可看到电场对复合区域具有调制作用.     

亚单层铜薄膜生长的动力学蒙特卡罗模拟

建立了亚单层铜薄膜生长的三维模型,用动力学蒙特卡罗方法对亚单层铜薄膜的生长过程进行了模拟,研究了衬底温度和沉积速率对亚单层铜薄膜生长的影响,结果表明,随衬底温度升高和沉积速率降低,岛形状由离散型逐渐转变为紧致型,形成近四方形的岛,岛的平均尺寸急剧增大,岛的数目迅速减少,衬底温度达到一定值之后,岛的数目基本不变.     

沉积温度对TiN/SiN_x多层膜结构及力学性能的影响

采用反应磁控溅射方法,在不同沉积温度条件下制备了一系列多晶TiN/SiNx纳米多层膜,并用X射线衍射仪（XRD）、X射线反射仪（XRR）及纳米压痕仪（Nanoindenter）表征了材料的微观结构及力学性能。结果表明,沉积温度对多层膜的界面结构、择优取向及力学性能有显著影响：当沉积温度为室温时,多层膜的界面较高温条件下粗糙;而多层膜的择优取向在沉积温度为400℃时呈现强烈的TiN（200）织构;多层膜的硬度及弹性模量在室温至400℃温度范围内变化不大。     

磁场调制下单层石墨烯势垒结构的隧穿特性

利用传递矩阵方法,在多方势垒基础上,采用渐近手段,研究了单层石墨烯不同势垒结构(方势垒和劈形势垒)的隧穿特性,结果发现势垒形状影响隧穿特性.对于2种形状的势垒结构,无论是透射系数还是平均电导率,既展现出相同的特点,又有明显不同之处.通过比较透射系数与平均电导率,得出各自的特点,为实际设计纳米器件提供理论基础.     

热浸镀铝工艺参数变化对合金层影响的研究

分析了热浸镀时间(t)、温度(T)、待镀件成分、相结构变化对镀层中合金层形貌、厚度(H)、合金层的重熔产生的影响.实验结果表明,合金层的形貌、厚度、重熔与热浸镀温度有密切关系,钢基成分对合金层形貌、厚度也产生一定的影响,而合金层厚度和形貌对热浸镀时的时间因素不敏感,在合金层达到一定厚度后,就基本上不再随时间的延长而改变.     

双势垒结构单层石墨烯的隧穿特性和电导

利用传递矩阵的方法研究了含有2个方势垒的单层石墨烯的隧穿特性,得到了透射概率与入射粒子费米能以及势垒宽度、势垒高度的变化关系,并计算了势垒的结构参数及入射粒子费米能对电导的影响.     

沉积温度对AlTiN/AlTiSiN多层复合涂层的影响

为了优化AlTiN和AlTiSiN的沉积温度，兼顾2种涂层的性能，采用电弧离子镀膜技术，在不同沉积温度下，制备一系列AlTiN/AlTiSiN多层复合涂层，并采用SEM、XRD、EDS、纳米压痕仪、划痕仪、摩擦磨损试验机和轮廓仪等仪器对复合涂层的微观结构、力学性能以及摩擦学性能进行表征和测试，探究沉积温度对AlTiN/AlTiSiN多层复合涂层的影响.结果表明：(1)随着沉积温度升高，多层复合涂层的表面质量逐渐改善，组织结构更加致密；(2)随着沉积温度升高，涂层的纳米硬度和膜基结合强度先增大后减小，摩擦系数和磨损率先减小后增大；(3)当沉积温度为430℃时，涂层综合性能最好，硬度为30.9GPa，临界载荷为89N，摩擦系数为0.72，磨损率为7.1×10^-3μm³/(N·μm).     

缓冲层对银薄膜光电特性的影响

研究铜、铝作为银薄膜的缓冲层对银薄膜的光电学性质的影响.利用热蒸发技术在BK-7玻璃基底上沉积Ag(220 nm)/Al(20 nm)和Ag(220 nm)/Cu(20 nm)薄膜,沉积薄膜在温度为400、500℃的大气条件下退火处理1 h.样品的表面形貌用原子力显微镜观测,光学和电学性质分别用分光光度计和vander Pauw方法测量.实验结果表明,相对于同等条件下制备的纯银薄膜,附加缓冲层大大提高了退火态薄膜的光电性质,改善了银薄膜的热稳定性.不同的缓冲层对银薄膜光电性质影响程度不同:在同一退火温度下,在可见光谱区域,Ag/Al薄膜的反射率大于Ag/Cu薄膜;Ag/Cu薄膜的电阻率ρ小于Ag/Al薄膜,且在退火温度为500℃时Ag/Cu薄膜的ρ最小.     

NdB2Cu3O7-x/YBa2Cu3O7-y高温超导薄膜的稳定性研究

采用脉冲激光沉积方法 ,在钇稳定氧化锆 (YSZ)衬底上制备了YBa2 Cu3 O7-y高温超导薄膜和NdB2 Cu3 O7-x/YBa2 Cu3 O7-y双层高温超导薄膜。X射线衍射分析结果表明 ,NdB2 Cu3 O7-x/YBa2 Cu3 O7-y双层膜在结晶度、表面光滑平整度和稳定性方面优于YBa2 Cu3 O7-y薄膜 ;电阻温度曲线测量结果表明 ,NdB2 Cu3 O7-x/YBa2 Cu3 O7-y双层膜的转变温度为 87.6 6K ,转变宽度为 0 .34K ;YBa2 Cu3 O7-y薄膜的则分别为 86 .6 4K和 0 .95K。与YBa2 Cu3 O7-y薄膜相比 ,NdB2 Cu3 O7-x/YBa2 Cu3 O7-y双层膜稳定性更高 ,在超导电子器件领域更具有应用潜力。     

单层石墨烯温度效应的分子动力学模拟

在不同温度条件（0 K-3000K）下,采用AIREBO势函数对单层石墨烯薄膜的弛豫性能和拉伸性能进行分子动力学模拟,研究单层石墨烯在弛豫过程中温度效应对其原子结构的影响以及单层石墨烯在拉伸过程中力学性能与温度效应的关系.研究结果表明：单层石墨烯的弛豫性能和拉伸性能均对温度具有很强的依赖性.理想状态下,单层石墨烯的弛豫是一个原子结构的动态平衡过程,随着温度升高,石墨烯稳定性降低,弛豫过程中原子的波动起伏变得不规则和剧烈起来.在温度从0K上升到3000K的过程中,单层石墨烯的拉伸强度、拉伸极限应变和弹性模量值均呈现下降趋势,且锯齿型石墨烯的弹性模量对温度的依赖程度比扶手椅型大,薄膜的拉伸随温度变化表现出不同的破坏形态.     

门极换向晶闸管(GCT)扩散阻挡层的研究

通过对多种阻挡层特性的分析,选定了熔点高、化学稳定性好、电阻率低的TiN薄膜作为门极换向晶闸管阳极的阻挡层.采用磁控溅射技术生长的TiN,经俄歇电子谱仪分析表明,TiN阻挡层系统能有效地阻挡硅和铝的相互扩散,可作为门极换向晶闸管阳极理想的阻挡层材料.     

非晶硅a-Si:H膜中氢含量的深度分布研究

用弹性反冲法对氢化非晶硅(a-Si:H)作了氢剖析.测量了(本征)I-a-Si:H单层膜及PIN-a-Si:H多层膜.结果表明,在～1000A—～1500(?)表面层中,氢含量从外到内急剧下降,而在内部维持一稳定值,并且随着衬底温度增加,膜中氢含量线性减少.氢含量的总误差小于10％,探测深度为～5000.     

燕尾形轴向槽道热管的蒸发冷凝传热特性

建立了燕尾形轴向槽道热管蒸发和冷凝薄液膜传热特性理论模型,并对模型进行了数值求解.对蒸发薄液膜区液膜厚度、接触面温度和热流密度分布进行了分析,给出了汽液接触面蒸发/冷凝传热系数沿轴向的变化.研究表明:在蒸发薄液膜区域,薄液膜厚度沿槽壁方向呈线性增加;汽液接触面的温度在起点几乎和壁面温度相同,随着薄液膜厚度的增加而迅速降低;在薄液膜的起始段,热流密度快速达到最大值,随即迅速减小.蒸发段的蒸发传热系数大于冷凝段的冷凝传热系数,蒸发/冷凝传热系数在整个绝热段并不都为零.同时,通过实验验证了模型的正确性.     

磁控反应溅射法低温制备氮化硅薄膜

采用射频 (RF)磁控反应溅射法制备出氮化硅薄膜 .从红外吸收光谱可见 ,氮气参加了反应并生成 Si- N键 ,薄膜中含有少量的 Si- O键和 Si- H键 ;薄膜的成分与制备过程中基片温度、射频功率等工艺参数密切相关 ,当基片温度升高到 40 0℃时 ,薄膜中基本不再含 Si- H键 ,氮化硅薄膜的纯度得到提高 .     

波动载荷对直齿轮微观热弹流润滑的影响

根据实测表面形貌数值拟合了一表面形貌函数,计入了波动载荷效应,考虑了表面粗糙度、时变效应和热效应,对直齿轮进行了微观热弹流润滑研究,分析了载荷波动频率和载荷波动幅值对油膜压力、膜厚和温度的影响。结果表明:低频波动载荷对压力、膜厚和最大温度影响较大,波动载荷频率较高时中心油膜压力、中心膜厚、最小膜厚和最大温度基本不受波动频率影响;较低波动频率下双齿啮合变单齿啮合瞬时的接触区中心位置的瞬态温升较大,载荷波动频率的增大引起节点接触区入口处温升减小,随着波动频率的增大节点处接触中心位置的瞬态温升增大明显;载荷波动幅值较大时,接触区中心油膜压力、中心膜厚、最小膜厚和最大温度波动幅度较大。     

表面力仪及油性添加剂薄膜流变特性

为研究超薄润滑膜的摩擦特性和添加剂的影响 ,采用自制的表面力仪进行了润滑剂基础油和油性添加剂的薄膜流变实验。结果表明 :当膜厚减薄到纳米量级时 ,润滑油呈现非牛顿剪切响应 ,即剪切稀释现象 ,其等效粘度随着膜厚变薄而增加 ,并在某个临界膜厚处急剧上升。加入添加剂后 ,润滑油等效粘度降低 ,临界膜厚变小 ,说明薄膜流变特性与界面的摩擦状况有关。指出油性添加剂的功能在于形成摩擦系数小但厚度较薄的吸附层 ,与界于壁面间的润滑流体构成夹层结构 ,从而较好地解释了实验规律     

ISG法制备钙钛矿纳米陶瓷薄膜

采用ＥＳＧ法合成钙钛矿稀土复合氧化物ＬａＭＯ３（Ｍｘ为Ｎｉ＾３＋、Ｃｏ＾３＋或Ｆｅ＾３＋）纳米陶瓷薄膜，研究了ｐＨ值对柠檬酸与Ｌａ＾３＋和Ｍ离子络合的影响及 合方式对形成ＬａＭＯ３的作用，发现ＬａＭＯ３前驱体凝胶膜对形成陶瓷薄膜有很大影响，慢的干燥速度、预处理温度与烧成温度，慢的干燥速度、预处理温度与烧成温度均有利于形成良好的陶瓷薄膜。     

La2/3Pb1/3MnO3外延膜的结构及磁电特性研究

通过射频磁控溅射法在单晶LaAlO3(100)衬底上成功的沉积了膜厚为300 nm的La2/3Pb1/3MnO3外延膜。利用X射线衍射仪、原子力和超导量子干涉仪、直流四探针法对其结构、磁电特性进行了系统的研究。结果表明,薄膜为赝立方钙钛矿结构,沿(100)方向择优生长,具有良好的单晶外延结构。居里温度TC=345 K,在居里温度附近,发生铁磁-顺磁转变。此材料呈现出一种典型的自旋玻璃特性,是由于应力造成的。对于顺磁态、自旋玻璃态及铁磁态时其磁矩分布给予了合理的解释。在1 T磁场下,其磁电阻极大值为23.4%。