ITO/AgNWs/ITO薄膜的制备及其性能研究

随着显示面板向超大尺寸、超高清、可触控的方向发展,单一的氧化铟锡(ITO)薄膜难以满足显示器件越来越高的光电性能要求,因此复合导电薄膜得以发展。本文制备了以二维银纳米线(AgNWs)导电网络嵌入ITO薄膜形成的ITO(222)/AgNWs/ITO(400)复合薄膜结构,系统研究了AgNWs添加量和上层ITO薄膜溅射温度对复合薄膜结构与光电性能的影响,AgNWs金属导电网络不仅提升了薄膜的电学性能,还保持了优良的光学性能。结果表明,在旋涂600μL的AgNWs分散液、上层ITO薄膜的溅射温度为175℃时,制备的复合ITO薄膜方阻为7.13Ω/□,在550 nm处透过率为91.52%,且品质因数为57.82×10^(-3)Ω^(-1),实现了超低电阻率和高可见光透过率复合ITO薄膜的制备。

基于反射光谱的薄膜光学常数和厚度测试

薄膜的光学常数(折射率、消光系数)和厚度决定了镀膜零件的光学性能,因此根据实际条件掌握薄膜的光学常数和厚度是膜系结构设计和性能优化的重要环节。本文采用傅里叶红外光谱仪测试薄膜样品的反射光谱曲线,通过单纯形优化算法拟合反射光谱曲线,借助不同色散模型,构建目标优化函数,获得薄膜光学常数和厚度,拟合结果与采用椭偏仪测试的结果具有较好的一致性。将拟合得到的薄膜光学参数及厚度代入反射率理论计算模型,通过理论计算模型得到的反射率曲线和实验测试曲线吻合良好,折射率测试结果与计算结果的最大相对误差小于1.8%,厚度测试结果的相对误差不大于0.4%,考虑消光系数的反射光谱拟合曲线与测试曲线相对误差的最大值小于2%。该方法只需测量薄膜的反射光谱曲线,通过计算就能得到薄膜的光学常数及厚度。该方法测试计算简单、精度高、适用范围广,对光学薄膜结构设计、优化和加工具有一定的实际应用价值。

聚丙烯腈基多层异质柔性复合薄膜制备及其压电特性

为了解决压电纳米发电机的柔性和压电输出特性不能协同提高的难题,采用旋涂法制备纯聚丙烯腈(PAN)压电薄膜和PAN/氧化石墨烯(rGO)复合压电薄膜,通过堆叠热压法制备PAN-PAN/rGO-PAN和PAN/rGO-PANPAN/rGO两种典型的三明治异质压电纳米发电机。系统研究了rGO掺杂质量分数对PAN/rGO复合压电薄膜和两种典型异质复合薄膜的压电输出性能的影响。研究结果表明,三层异质PAN-PAN/rGO-PAN型和PAN/rGO-PANPAN/rGO型复合薄膜压电纳米发电机输出最大的电压分别达到4.61 V和5.80 V,比三层同质PAN-PAN-PAN复合压电纳米发电机输出电压分别提高34.0%和68.6%。当负载电阻为10 MΩ时,PAN/rGO_(0.4)-PAN-PAN/rGO_(0.4)复合薄膜压电纳米发电机的输出功率最大值为2.02μW。经过4500次循环测试表明,本文制备的三层异质复合薄膜输出性能稳定。该纳米发电机有望作为自供能微型压力传感器在柔性可穿戴电子设备和电子皮肤中广泛应用。

氧化锌锡薄膜晶体管的制备与性能研究

为了提高薄膜晶体管的性能,本文基于射频磁控溅射技术,采用氧化锌锡(ZTO)材料作为沟道层,在SiO2/p-Si衬底上制备高性能ZTO薄膜晶体管。采用AFM、XRD、UV-Vis研究了溅射功率对ZTO薄膜的表面形貌和光学性能的影响。使用半导体参数仪对ZTO薄膜晶体管进行电学性能的测试,利用XPS分析研究溅射功率对ZTO薄膜中元素组成和价态的影响,探索高性能薄膜晶体管的原理机制。实验结果表明,所有ZTO薄膜样品是非晶结构,表面致密,透光率均大于90%。适当增加溅射功率能够改善ZTO薄膜晶体管的电学性能。在90 W溅射功率下制备的薄膜晶体管综合性能较好,其饱和迁移率达到了15.61 cm^(2)/(V·s),亚阈值摆幅为0.30 V/decade,阈值电压为-5.06 V,电流开关比为8.92×10^(9)。

Ti掺杂非晶碳复合光热转换薄膜的制备及性能研究

光热转换薄膜是太阳能光热利用的核心部件,直接影响光热转换效率。采用反应磁控溅射技术,使用Ti靶和石墨靶制备了Ti/a-C:H/Ti(H)/a-C:H/Ti(L)/a-C:H复合光热转换薄膜,研究讨论了薄膜的形貌特征和结构组成,并对其光吸收特性进行了分析。结果显示:复合薄膜具有显著的光谱选择性特性,其中Ti和C以TiC形式存在于吸收层中;薄膜较高的表面粗糙度有助于增强光的吸收能力;复合薄膜的吸收率为0.91,发射率为0.13,具有优异的光学性能。

接枝聚丙烯电容薄膜的高温储能特性

随着海上风电、电动汽车和油气勘探的迅速发展,对薄膜电容器的工作温度提出更高的要求。然而,当环境温度达到120℃时,目前使用最为广泛的双向拉伸聚丙烯电容薄膜充放电效率急剧下降,不能满足应用需求。该文制备了苯乙烯接枝聚丙烯(PP-g-St)双向拉伸电介质薄膜,在120℃下,PP-g-St可以将能量密度从0.23 J/cm^(3)提高到1.67 J/cm^(3)(储能效率在90%以上),同时接枝后击穿场强大幅提升,高温泄漏电流得到有效抑制,这源自于接枝后引入的深陷阱限制了载流子的输运。接枝样品中的自聚相经拉伸后与基体具有良好的相容性。该文研究为适用于高温高场条件的聚丙烯基电容器薄膜材料的大规模制备提供可能。

电容器用超净聚丙烯薄膜综合性能比较

研究了不同聚丙烯粒料、不同薄膜生产厂家制备的一系列电容器用超净聚丙烯薄膜的主要性能指标;对比了不同聚丙烯粒子制备电容器膜的结晶特性、热性能、介电性能和绝缘性能等各项性能差异。测试结果表明,部分国产电容器用聚丙烯薄膜性能已达到进口薄膜标准,但仍存在国产膜结晶度偏低、薄型膜质量较差的问题。国产电容器用聚丙烯薄膜距离世界领先水平仍有差距,需要进一步提高国产粒料性能,优化薄膜制备工艺。

高回弹性压阻式薄膜压力传感器的研究进展

压阻式薄膜压力传感器作为薄膜压力传感器的重要分支,具有灵敏度高、响应快、弹性好等优点,如何同时实现高灵敏度、宽工作范围、快速响应和快速回弹是未来所面临的挑战,而新型材料、结构设计、传感器制备方式及动态特性建模是高回弹性传感器研制的关键。本文归纳了基底及活性层材料制备及其相应单一微结构、仿生结构、皱褶结构的设计,同时阐述了高回弹性压阻式薄膜的制备技术,总结了薄膜压力传感器动态建模和动态补偿的方法,最后对薄膜压力传感器发展中的新需求做了展望。

日光温室薄膜全自动清洗机研制与试验

针对日光温室薄膜人工清洗劳动强度大、自动化清洗设备缺乏的现状,该研究设计了一种日光温室薄膜全自动清洗机。为减小整机质量并降低成本,采用双蜗轮蜗杆电机分别驱动清洗主机的毛刷与爬升轴;设计地面移位换行装置,用以承载清洗主机沿温室长度方向移动;为实现自动换行清洗,设计棚顶移位换行装置,调整棚顶吊绳安装高度,避免吊绳在换行作业时与棚面产生干涉而影响换行质量或损伤薄膜。基于多传感器融合与数据校验技术,保证清洗主机、棚顶与地面移位装置间的协作实时性、一致性及可靠性。为验证设计方案的合理性与可行性,以参照日光温室跨度、脊高、肩高参数10:1制作模型温室,按外形尺寸5:1加工清洗样机,并进行对齐、倾斜偏移及清洗效果验证试验。结果表明,清洗主机升降时的水平偏移量在±3°以内,左右偏移量在±7 mm以内(换行操作时各偏移量无累积);地面与棚顶移位换行装置的单次换行误差与多次换行累计误差均在1 mm左右;毛刷材料选型与关键参数设计合理,可对薄膜表面灰尘进行有效清洗,洗净率为95.4%,清洗效果明显。该清洗机在丰富国内日光温室清洗装备类型的同时,有效解决了团队前期研发清洗机质量大、易伤膜、自动化水平低等问题,为温室大棚薄膜相关清洗设备的设计研发提供了参考。

钽酸锂单晶薄膜的退火处理与微结构分析

离子注入剥离技术制备的钽酸锂单晶薄膜可用于高品质因数和低热漂移窄带射频滤波器,但高能离子注入使钽酸锂薄膜存在缺陷及晶格损伤,限制了器件性能的提升,无法充分发挥单晶薄膜的性能优势。使用退火工艺对钽酸锂薄膜进行损伤修复,采用拉曼光谱对不同温度退火的钽酸锂薄膜进行表征测试,分析了退火温度对钽酸锂薄膜成分和缺陷的影响。结果表明,退火处理修复了钽酸锂薄膜的锂空位缺陷,降低了钽酸锂薄膜的氧空位等成分偏析。

银纳米线透明导电薄膜仿真研究现状

银纳米线薄膜作为新型柔性透明导电薄膜,具有导电性能好、透光率高、成本低和柔性良好等优点。本文从电学、力学和光学三个方面介绍了银纳米线薄膜的仿真原理、仿真工具及发展现状。目前,银纳米线薄膜的电学性能仿真已研究得比较完善,能够从微观到宏观尺度建立精确的模型,常用的节点主导假设(JDA)模型、多节点表示(MNR)模型能够较好地模拟、预测银纳米线薄膜的方阻。银纳米线薄膜力学仿真尚未能建立起完美的宏观模型,只能通过分子动力学方法等对单根或多根银纳米线之间的力学性能进行仿真模拟。银纳米线薄膜的光学性能的仿真主要依靠时域有限差分方法来模拟光与材料的相互作用,依靠该方法能够模拟少量银纳米线的光学性能,并且目前已有建立大型复杂银纳米线薄膜光学模型的尝试。此外,多物理场耦合且能够反映整个银纳米线薄膜的光-电-热-力综合性能的仿真模型仍未建立,未来研究者们还需于此继续深耕。

基于产学研协同育人的薄膜物理与技术课程教学模式探索——以长春理工大学为例

在产学研协同育人培养技能型和应用型全面人才的背景下,以长春理工大学薄膜物理与技术课程为例,通过课程内容优化、线上教学资源建设、课内实验及竞赛联合项目设置,教学设计改革、课程测试与评价建设及课程思政建设几方面对产学研协同育人的课程教学模式进行探索,最终提高学生实践创新能力、科研能力及自身就业竞争力。同时,其也是培养合格员工且缩短人才培养周期的最佳途径,另外,也为高校产学研协同育人的课堂教学改革及实践提供一定的参考。

PVA-甜玉米芯多糖纳米银复合薄膜的制备及草莓保鲜应用

以聚乙烯醇(PVA)和可溶性淀粉为成膜基质、甘油为增塑剂、甜玉米芯多糖(SCP)为原料制备的纳米银(AgNPs)为填料,通过流延成膜法制备了复合薄膜PVA-AgNPs。以抗拉伸强度为指标,通过单因素实验和响应面实验探究了PVA-AgNPs的最佳制备工艺,采用FTIR、SEM对PVA-AgNPs进行了表征,对其性能进行了测试,评价了PVA-AgNPs在草莓保鲜中的应用。结果表明,PVA、可溶性淀粉、甘油和AgNPs用量分别为2.3 g、2.0 g、4.0 mL和4.0 mg时制备的PVA-AgNPs具有最高抗拉伸强度〔(14.08±0.58)MPa〕和断裂伸长率(223.10%±5.29%),其水接触角(50.04°±0.03°)高于PVA薄膜(25.72°±0.69°),其在水中的溶解率(61.87%±0.17%)低于PVA薄膜(69.44%±0.16%),PVA-AgNPs的水蒸气透过率(2.0%~2.5%)比PVA薄膜(0.8%~2.3%)更稳定,其在室温土壤中30 d的降解率为44.67%±2.51%。用PVA-AgNPs包覆草莓,降低了草莓的失重率、腐败率,减少了草莓硬度、可溶性固形物含量与VC含量的损失,稳定了草莓的pH。PVA-AgNPs表面粗糙,有轻微的褶皱,内部存在部分孔隙和裂纹;AgNPs通过覆盖PVA表面亲水性基团增强了复合薄膜疏水性,通过改变水蒸气透过的通路,降低了PVA-AgNPs在水中的溶解率,通过对可见光的吸收,加深了复合薄膜的颜色,降低了其透光率;AgNPs的添加改善了PVA-AgNPs对可见光、水与氧气的阻隔性,实现了对草莓的保鲜。

环形桁架式空间薄膜展开机构运动精度可靠性建模与分析

空间薄膜展开机构的姿态和位置精度会对薄膜索网的工作形态产生影响。文章首先构建环形桁架式空间薄膜展开机构运动精度可靠性理论模型,然后基于ADAMS建立考虑展开机构杆长误差的参数化仿真模型,并采用蒙特卡罗法对展开机构进行运动精度可靠性仿真分析,求解运动精度可靠度。结果表明,以机构展开到位时折展杆支撑点所拟合的空间圆心坐标位置误差及半径误差作为其运动精度可靠性量化评价指标是正确的。该研究可为空间薄膜展开机构的可靠性设计提供参考。

基于石英薄膜工艺的D波段固定衰减器设计及实现

薄膜电阻具有较为精确的电阻值,可用于微波固定衰减器设计。然而随着工作频率的升高,薄膜电阻的寄生参数随之增大,影响固定衰减器的衰减精度及回波性能。本文基于传统微波频段薄膜电阻等效电路模型,提出了一种十四元件等效电路模型。采用Ansys HFSS软件对薄膜电阻进行三维电磁场仿真并提取其S参数,通过S参数曲线拟合,最终确定各元件参数值。仿真结果表明,该等效电路模型在0.1~180.0 GHz可有效表征薄膜电阻的电气特性。在此基础上,采用石英薄膜工艺研制了三款不同衰减值的D波段(110~170 GHz)固定衰减器,并通过在片匹配电路补偿键合金丝和薄膜电阻寄生参量的影响。此外,还设计了波导-微带转换电路,将微带模式转换为标准波导模式进行衰减器性能的测量。测试结果表明,在110~170 GHz频带内,3 dB衰减器的衰减典型值为4 dB,回波损耗大于13.3 dB;6 dB衰减器的衰减典型值为5.5 dB,回波损耗大于11.4 dB;9 dB衰减器的衰减典型值为8 dB,回波损耗大于11.4 dB。研制的固定衰减器可将现有固定衰减器的工作频率拓宽至110 GHz以上,用于信号功率调节及改善器件级间回波的影响。

磁控溅射制备LiNi_(0.8)Co_(0.1)Mn_(0.1)O_(2)薄膜工艺研究

目的探究了磁控溅射法制备符合化学计量比且循环性能良好的LiNi_(0.8)Co_(0.1)Mn_(0.1)O_(2)(NCM811)薄膜工艺,有利于进一步提高全固态薄膜电池能量密度。方法从溅射功率、氩氧比、衬底温度中各选取3个水平组成L9(34)正交试验,在不锈钢衬底上沉积制备NCM811薄膜。利用X射线衍射仪和扫描电子显微镜对薄膜进行表征。利用EDS和ICP对薄膜成分进行分析。利用蓝电测试系统对以NCM811为正极的电池进行循环曲线测试。结果根据极差分析结果发现,影响前50圈放电容量保持率的因素从大到小依次为:温度>功率>氩氧比。其中功率和温度对循环性能有很大的影响,极差R值分别为18.45和26.79;氩氧比对循环性能影响较小,极差R值为3.17。增大溅射功率、提高衬底加热温度、增加氩氧比中氩气的含量有利于制备出符合化学计量比的NCM811薄膜。随着溅射功率的提升,NCM811薄膜的结晶度增强,材料中Ni^(2+)/Li^(+)阳离子的混排程度降低;随着衬底温度升高,薄膜由非晶逐渐转化为晶态,表面由无序非晶形貌过渡到小三角片状晶粒,厚度变薄,且更加致密。薄膜的循环性能也随着功率和衬底温度的增加有着明显的提升。结论正交试验结果表明,薄膜制备的最优工艺条件为:溅射功率110 W,衬底温度650℃,Ar∶O_(2)=2∶1(体积流量比),验证试验表明NCM811薄膜中主元素原子数占比Ni∶Co∶Mn=79.9∶10.2∶9.9,接近理想原子数占比8∶1∶1,且前50圈放电容量保持率达到72.33%。

不同摩擦副条件下二硫化钼薄膜的摩擦学性能研究

为了研究MoS_(2)-Ti薄膜与9Cr18钢、W-DLC和DLC薄膜的摩擦学行为,分别采用磁控溅射技术和等离子体增强化学气相沉积技术在9Cr18钢表面沉积了MoS_(2)-Ti薄膜、W-DLC和DLC薄膜。用扫描电子显微镜(SEM)、能量色散谱仪(EDS)和X射线衍射仪(XRD)研究了薄膜的表面形貌、化学成分和相组成。利用纳米压痕仪和球-盘摩擦试验机对不同薄膜的纳米硬度和摩擦学性能进行了分析。研究结果表明,MoS_(2)-Ti薄膜与DLC薄膜的摩擦因数和磨损率最小。相比MoS_(2)-Ti薄膜与不镀膜的9Cr18钢球摩擦副,MoS_(2)-Ti薄膜与W-DLC薄膜摩擦副的摩擦因数和磨损率没有减小。MoS_(2)-Ti薄膜与W-DLC薄膜摩擦副的磨损机制为磨粒磨损和黏着磨损,与DLC薄膜摩擦副的磨损机制为黏着磨损。摩擦副表面沉积DLC薄膜有助于降低MoS_(2)-Ti薄膜的摩擦因数和磨损率。

基于共溅射ZnO/SnO_(2)异质结薄膜的气体传感器研究

采用射频磁控共溅射法在叉指电极上制备了ZnO/SnO_(2)n-n异质结复合薄膜,系统测试了其气敏特性,并分析了其气敏机理。结果表明,与ZnO薄膜和SnO_(2)薄膜气体传感器相比,ZnO/SnO_(2)异质结薄膜气体传感器具有更低的工作温度、更高的灵敏度以及更快的响应和恢复速度。ZnO/SnO_(2)异质结薄膜气体传感器对乙醇具有较好的选择性,最低检测体积分数为1×10^(-6),最佳工作温度为250℃;对1×10^(-4)乙醇气体的灵敏度可达18.4,响应时间和恢复时间分别为10 s和19 s。

硒化温度对MoSe_(2)薄膜结构和光学带隙的影响

使用射频磁控溅射技术制备了钼(Mo)膜,再利用硒化退火方式生成二硒化钼(MoSe_(2))薄膜.对MoSe_(2)薄膜的表面形貌、晶体结构和光学带隙进行了表征和分析.结果显示,MoSe_(2)薄膜的晶体结构与硒化温度(T_(s))密切相关,随着硒化温度的升高,薄膜的平均晶粒尺寸先略减小后增大,且(002)晶面取向优先生长.MoSe_(2)薄膜对短波长光(600 nm左右)具有较低的吸收率.随着硒化温度升高,MoSe_(2)的直接带隙波发生蓝移,光学带隙随之减小.研究表明,通过改变硒化温度可以有效调控MoSe_(2)结构和光学带隙,为MoSe_(2)薄膜在光学器件应用方面提供更多可能.

C/Sn复合薄膜的磁控溅射制备及其作为锂离子电池负极材料的电化学性能

采用磁控溅射的方法在铜箔上制备了C/Sn复合薄膜并将其作为锂离子电池负极材料,研究了C/Sn复合薄膜中Sn质量分数对其电化学性能的影响。研究发现,随着复合薄膜中Sn质量分数的增加,其首圈放电比容量增加,在一定范围内增加Sn质量分数,首圈库仑效率增加,但当Sn质量分数过多时其库仑效率降低。Sn质量分数分别为89.20%、91.61%、93.85%、95.81%的四种复合薄膜,在电流密度为500 mA/g时的首圈放电比容量分别为1195.4、1372.97、1574.86、1642.30 mA·h/g,首圈库仑效率分别为86.84%、87.88%、94.06%、80.66%。循环200圈后,四种复合薄膜的比容量衰减率分别为0.70%、6.13%、11.32%、18.88%。研究结果表明,当复合薄膜中Sn质量分数为89.20%时,其具有最优的倍率性能和循环稳定性能,随着复合薄膜中Sn质量分数的增加,其倍率性能及循环稳定性变差。