铝纳米薄膜对铜纳米薄膜的防护作用

铜纳米薄膜在微电子器件中应用广泛。然而,纳米尺度的铜表面极易发生氧化,影响铜纳米薄膜的电学性能。利用物理气相沉积方法制备了铜纳米薄膜,研究了基底粗糙度对铜纳米薄膜电学性能退化的影响,发现基底粗糙度越大,铜的电学性能退化越快。通过在铜纳米薄膜的表面蒸镀铝纳米薄膜对铜纳米薄膜进行防护,研究了铝纳米薄膜厚度对其在不同环境下防护效果的影响,结果显示铝膜厚度越大,对铜纳米薄膜的防护效果越好。通过高温破坏测试,发现铝纳米薄膜能有效地提高铜纳米薄膜的极限工作温度,当铝纳米薄膜厚度为10 nm时,可将铜纳米薄膜的极限工作温度提高2.5倍。

尺度效应下太赫兹非局部二维纳米薄膜结构涟漪动力学建模方法

本研究通过非局部理论和分子动力学模拟,深入探讨了尺度效应下二维纳米薄膜涟漪动力学特性.首先,基于非局部Kirchhoff板理论,构建了太赫兹激励下二维纳米薄膜涟漪动力学模型,揭示了涟漪波数与太赫兹激励频率的关系.其次,通过与分子动力学模拟对比,验证了非局部涟漪动力学模型的准确性,并对非局部参数进行了辨识.进一步,分析了小尺度范围下二维薄膜结构离散分子动力学模型和连续介质理论模型的差异性,讨论了等效厚度,手性和非局部参数等重要参数对涟漪波数和相速度的影响.研究表明:当涟漪波长接近碳-碳键尺度时,原子的离散特性破坏了相邻涟漪的均匀性,论证了考虑原子分布的离散特性对太赫兹高频激励下二维纳米薄膜跨尺度涟漪动力学建模的重要性.此外,本研究还发现了锯齿方向的相速度大于扶手椅方向的相速度,且随着中心激励频率的增加,闭合涟漪的波型从环形转变为六边形.

基于GaN纳米薄膜的室温三甲胺气体传感器

三甲胺在实验室和工业生产中被广泛使用,由于其具有毒性和挥发性,开发能够在室温下对其进行检测的传感器尤为重要。采用气喷旋涂和高温氮化的方法制备出GaN纳米薄膜,再利用磁控溅射仪对薄膜的两端溅射覆盖一层金作为电极制作成气体传感器单元并进行了一系列气敏测试。在室温条件下,GaN纳米薄膜传感器对10ppm三甲胺的响应值为2.54,响应/恢复时间分别为41 s和139 s,检测下限为1ppm。传感器在1ppm~50ppm三甲胺浓度范围内也呈现出良好的线性响应,并具有优异的重复性、稳定性和选择性。GaN纳米薄膜传感器的表面堆积覆盖有许多的纳米颗粒,形成的独特结构有利于气体分子的吸附。纳米薄膜表面存在大量的化学吸附氧,使得传感器对三甲胺展现出良好的传感性能。

LBM晶格结构对纳米薄膜超快传热过程影响

超快激光加热技术在微纳米器件制造中发挥着重要作用,研究超快激光作用在靶体内部的超快传热过程对器件的热设计有着重要意义。文章基于格子玻尔兹曼方法研究了纳米薄膜的超快传热过程,围绕不同晶格结构对比分析了纳米薄膜内部的能量密度分布,探索了薄膜内部的声子输运特性。结果表明:纳米薄膜受到激光加热后,在应用D2Q9和D2Q5模型得到的结果中,薄膜内部能量均以“波状”形式传递且整体趋势相同,但D2Q9模型得到的数值要略低于D2Q5模型;通过对比应用D1Q3与D2Q9模型得到的结果,发现沿薄膜厚度方向上的能量密度差异较大,说明研究纳米薄膜内部超快传热过程时,不能忽略沿薄膜径向传递的能量。

Ag纳米颗粒增强SnO_(2)纳米薄膜的室温气敏性能研究

采用磁控溅射法在p-Si衬底上沉积二氧化锡(SnO_(2))纳米薄膜并在其上负载银(Ag)纳米颗粒作为气体传感器的敏感材料。实验结果表明:负载Ag纳米颗粒提高了SnO_(2)纳米薄膜的灵敏度。Ag溅射时间为80 s,负载量为6%质量分数的SnO_(2)纳米薄膜对乙醇气体的响应值较未负载Ag纳米颗粒时提高了78.7%,这可以归因于Ag纳米颗粒与SnO_(2)纳米薄膜之间形成了异质结。实验测试了工作电压对SnO_(2)纳米薄膜灵敏度的影响,当工作电压均为5.5 V时,传感器对乙醇和丙酮气体的响应最佳,响应值分别为3.49和4.51。

钛合金纳米薄膜压力传感器非线性及灵敏度研究

为了满足钛合金纳米薄膜压力传感器高精度测量要求,基于薄膜厚度、凸岛、电阻形状和排列位置对传感器非线性、灵敏度的影响分析,设计并优化了以钛合金薄膜为敏感元件的两种量程的压力传感器。结果表明,有无凸岛,传感器的最大应力均出现在膜片边缘处。增加凸岛后,最大应力降低,位置基本保持不变。增加凸岛或随着凸岛直径增大,非线性降低,灵敏度相应增加。理论上,为了保证传感器灵敏度不小于2.5 mV/V,2 MPa量程时,增加Φ2 mm凸岛后,非线性降低至0.05%,灵敏度约为2.67 mV/V。4 MPa量程时,增加Φ3 mm凸岛后,非线性降低至0.02%,灵敏度约为2.89 mV/V。制备了两种量程传感器并测试分析,2 MPa量程时,其灵敏度及非线性与理论值最大偏差分别为0.01 mV/V及0.01%。4 MPa量程时,其灵敏度及非线性与理论值最大偏差分别为0.16 mV/V及0.02%。本研究为钛合金纳米薄膜压力传感器关键参数设计提供重要依据。

新技术可高速大面积沉积纳米薄膜

日本名古屋大学领导的团队研发了一种突破性方法,可高速大面积沉积二维(2D)材料,有望彻底改变纳米片的生产方式。这种创新技术生产的纳米片,如拼好的拼图般均匀而密集,且质量极高。研究结果发表在最新一期《Small》杂志上。纳米片仅几个原子厚,具有出色的电子、光学、机械和化学特性,被认为将彻底改变现代电子和材料科学。然而,传统制造纳米片的方法存在重大障碍,包括难以实现均匀、大面积沉积,以及基底转移过程过于复杂。

GaN衬底上ZnS纳米薄膜的结构、光学和电学特性

采用脉冲激光沉积技术在GaN衬底上制备了ZnS纳米薄膜。通过XRD和SEM对薄膜结晶情况和截面结构进行了表征,并测量了ZnS纳米薄膜的透射光谱和ZnS/GaN异质结的Ⅰ-Ⅴ特性曲线。ZnS纳米薄膜在可见光区的透过率较高,平均透过率在80%以上,经过退火处理,透过率增大。Ⅰ-Ⅴ特性曲线表明,ZnS/GaN形成了异质结,具有和普通二极管相似的整流特性。在正向偏压下电流随着电压的增加而增大。退火处理后异质结的导通电压减小。这些特性表明,ZnS纳米薄膜在无人机载传感器和航空电子系统中的光电二极管、光电探测器、光伏电池等领域有着潜在的应用价值。

掺杂浓度对多晶硅纳米薄膜应变系数的影响

为有效利用多晶硅纳米薄膜研制MEMS压阻器件,本文对LPCVD多晶硅纳米薄膜应变系数与掺硼浓度的关系进行了研究,并利用扫描电镜和X射线衍射实验分析了薄膜的结构特点.结果表明:在重掺杂情况下,纳米薄膜的应变系数明显大于相同掺杂浓度下单晶硅的应变系数,而且掺杂浓度在2.5×1020cm-3左右时,应变系数具有随掺杂浓度升高而增大的趋势.对这种实验结果依据隧道效应原理进行了理论解释,提出了多晶硅压阻特性的修正模型.

TiO_2纳米薄膜的溶胶-凝胶工艺制备和表征

通过sol-gel工艺在普通钠钙玻璃表面制备了均匀透明的锐钛矿型TiO2纳米薄膜.TiO2薄膜的X射线衍射分析表明，当薄膜的厚度小于0.46μm时,薄膜中未出现锐钛矿的衍射峰.随着镀膜次数或薄膜厚度的增加，薄膜中TiO2纳米微晶的平均晶粒大小逐渐增大，TiO2薄膜的透光率略有减小，其吸收阈值发生了明显的红移.XPS实验结果表明：薄膜中除含有Ti、O元素外，还有一定量来自有机前驱物中未完全燃烧的碳和少量从玻璃表面扩散到薄膜中的Na和Ca元素.

TiO_2/SiO_2纳米薄膜的光催化活性和亲水性

通过 sol-gel工艺在钠钙玻璃表面制备了均匀透明的 TiO_2/SiO_2复合纳米薄膜 .实验结果表明 :当 SiO_2添加量较高时 , TiO_2/SiO_2复合纳米薄膜的光催化活性明显降低 ;当 SiO_2添加量较低时 ,TiO_2/SiO_2复合薄膜的光催化活性无明显变化 .在 TiO_2薄膜中添加 SiO_2,可以抑制薄膜中 TiO_2晶粒的长大 ,同时薄膜表面的羟基含量增加 ,水在复合薄膜表面的润湿角下降 ,亲水能力增强 .当 SiO_2含量为 10％－ 20％（摩尔分数）时获得了润湿角为 0°的超亲水性薄膜 .

溶胶-凝胶法制备纳米薄膜的研究进展

溶胶-凝胶法是制备纳米薄膜的常用方法。综述了溶胶-凝胶法制备纳米薄膜的原理与特点及其最新研究进展,最后指出了溶胶-凝胶法制备纳米薄膜今后急需解决的问题。

掺镧TiO_2纳米薄膜材料的制备与光催化性能研究

用溶胶-凝胶法研究了掺镧TiO_2纳米薄膜材料。在钛醇盐溶液前驱体中,通过提拉方式镀膜在玻璃上,从而形成自净玻璃。论文对不同的掺镧量、不同的聚乙二醇加入量以及不同镀膜次数的TiO_2材料的透光性、光催化降解性分别进行了测试和研究,并对相关机理进行了探讨。研究表明:对于单层膜的TiO_2材料,掺镧与不掺镧对透光性的影响不大,但掺镧后光催化活性大大提高;对于单层膜的TiO_2材料,随着聚乙二醇的增多,透光率整体呈下降趋势,催化活性先增加后减小。对于多层膜的TiO_2材料,随着层数增加,在紫外光区,透光性变化不大,在可见光区,透光性有所下降。在两层膜后,层数的增多对催化活性影响不大。由实验知:在100mL基体溶液中,当掺入0.5gLa(NQ_3)_3·nH_2O,加入0.2g聚乙二醇,镀膜两层时,透光性好且光催化活性也高。

钇离子掺杂对二氧化钛纳米薄膜光诱导超亲水性能的影响及其机理

用溶胶-凝胶法和浸渍-提拉法工艺,在玻璃表面上制备了均匀、透明的钇离子(Y3+)掺杂二氧化钛纳米薄膜。用XRD分析了样品的晶相及其与热处理温度的关系,用X射线光电子能谱(XPS)分析了薄膜表面氧的状态,用可见光吸收光谱分析了涂膜层数对透光率的影响,用接触角仪测定了其亲水性。研究了Y3+掺杂本身和具体的掺杂量、光照强度和时间对薄膜亲水性的影响。研究结果表明,掺杂Y3+的二氧化钛纳米薄膜,在物质的量分数x(Y3+/Ti4+)=1.5%时,经紫外光照30min或自然光照1h后,与水的接触角小于5°,表现出超亲水性;与纯二氧化钛纳米薄膜相比,其超亲水性对光诱导更为敏感;在有实用意义的超亲水性的稳定方面也有明显的改善;这应部分地与固体化学所描述的Y3+掺杂所造成固定、额外并且是高浓度的氧空位有关。

不锈钢金属丝网上TiO_2纳米薄膜光催化剂的研究

以钛酸正丁酯为原料 ,采用溶胶 -凝胶法在金属丝网上制备了 Ti O2 薄膜光催化剂 .利用 SEM,TEM,AES和 Raman光谱研究了薄膜的表面及结构特性 .以甲醛的光催化氧化反应为试验反应 ,考察了提拉次数、PEG浓度和焙烧温度对 Ti O2 薄膜光催化剂活性的影响 .将 Ti O2 薄膜的结构特性与其光催化活性进行了关联 .结果表明 ,在前驱体溶胶中加入 1 0 % PEG4 0 0 ,提拉 3次并于 4 0 0℃下焙烧可制得具有中孔结构和结晶完好的锐钛矿型 Ti O2 薄膜 。

醋酸处理对TiO_2纳米薄膜光催化性能的影响

用溶胶 -凝胶方法在普通玻璃基体上制备了均匀透明的TiO2 纳米薄膜 ,并经 5 0 0℃煅烧 2h ,煅烧后的TiO2 薄膜在2mol·L-1的CH3 COOH水溶液中处理 2 4h ,最后分别在 10 0和 5 0 0℃进行第二次热处理 .醋酸处理前后的薄膜分别用UV vis ,SEM ,XRD和XPS进行了表征 ,并用甲基橙水溶液的光催化降解评价TiO2 纳米薄膜的光催化性能 .结果发现 :用醋酸处理后的TiO2 纳米薄膜的光催化活性高于处理前薄膜的光催化活性 ;而且 ,酸处理后经 5 0 0℃热处理的TiO2 纳米薄膜的光催化活性明显高于经 10 0℃热处理的TiO2

静电自组装制备CdTe量子点纳米薄膜

以巯基丙酸为稳定剂,在水相中合成了表面带负电荷、具有良好的分散性、平均粒径为5nm的CdTe量子点.通过CdTe量子点与阳离子聚电解质聚二烯丙基二甲基氯化铵(PDDA)和阴离子聚电解质聚苯乙烯磺酸钠(PSS)之间的静电相互作用,在石英基片表面通过层层静电自组装方法制备了多层CdTe量子点纳米薄膜.以荧光分光光度计、UV-Vis、XPS、AFM等测试手段对所得的CdTe量子点纳米薄膜进行了表征.研究结果表明,CdTe量子点自组装多层薄膜的UV-Vis吸光度与组装层数基本呈线性关系,薄膜成膜质量良好.自组装薄膜基本上规整并均匀地覆盖在石英基底表面,但薄膜中存在部分CdTe量子点聚集现象.通过在相邻的两层CdTe量子点之间引入基本结构单元为PDDA/PSS/PDDA的聚电解质复合层,可有效提高CdTe量子点纳米薄膜的成膜质量.所得的CdTe量子点纳米薄膜具有良好的荧光光致发光性.

ZnO纳米薄膜在竹材表面的生长及防护性能

在低温溶液反应体系下,通过晶种形成和晶体生长两步法在竹材表面培育ZnO纳米结构薄膜,应用场发射环境扫描电镜(FESEM)、X射线衍射仪(XRD)和X射线能谱仪(EDAX)对薄膜形态和结构进行表征,重点研究种子液浸渍时间对纳米薄膜形态及竹材防霉和抗光变色性能的影响.研究结果表明,在生长时间一定的前提下,竹材在种子液中经过0.5h、1h和2h的浸渍,其表面可形成壁厚为50～80nm的网状结构薄膜,使竹材的防霉性能和光稳定性得到显著改良;当种子液浸渍时间增加到4h,网状结构薄膜则被大量直径约700nm的ZnO圆片所覆盖,虽然此时竹材的防光变色性能保持不变,但防霉性能下降,表明纳米网状结构对于充分发挥ZnO防护性能起到重要作用.

竹材表面ZnO纳米薄膜的自组装及其抗光变色性能

ZnO纳米棒对紫外线具有超强的吸收能力,有可能大幅度改善竹材抗光变色性能。在低温溶液体系下,通过ZnO晶种形成和晶体生长两道工序在竹材表面自组装形成ZnO纳米薄膜,探索大幅度改善竹材抗光变色性能的可行性,并重点研究了种子液浸渍时间对ZnO纳米薄膜形态的影响。结果表明:在晶体生长条件一致的前提下,竹材表面所形成的薄膜形态与在种子液中的浸渍时间密切相关;0.5和1h浸渍使竹材表面形成了由直径小于20nm的ZnO纳米颗粒组成的薄层;2h浸渍形成微纳米网状和哑铃棒状结构;当浸渍时间增加至4h,表面薄膜则主要为无序的纳米棒和少量微纳米六面体结构;经过120h加速老化试验,发现空白试样总色差是表面生长出ZnO纳米棒试样的3倍,改性试样表观颜色的光稳定性显著增强。

ZnO纳米薄膜的制备及其气敏性质研究

纳米氧化锌薄膜具有光电、压电、压敏和气敏等多种性质，使其在透明导体、发光元件、太阳能电池窗口、光波导器、单色场发射显示器、高频压电转换器、微传感器等方面具有广泛的用途。ZnO是研究最早、应用最广的半导体气敏材料之一，在适宜的温度下对多种气体具有很好的灵敏性。与金属氧化物气敏材料的另外两个系列SnO2和Fe2O3相比，