退火温度对Ta_(2)O_(5)薄膜光学和表面特性的影响

针对退火温度影响Ta_(2)O_(5)薄膜的光学和表面特性的问题,采用电子束蒸发技术在石英基底上制备了该薄膜,并将薄膜样品分别在200℃、400℃和600℃下进行退火。利用光谱仪测试了薄膜的透射率并反演计算得到薄膜的折射率和消光系数的变化规律,采用X射线衍射仪和原子力显微镜表征了薄膜的表面性能。研究表明,薄膜透射率曲线的峰值随退火温度升高而显著提升。随着退火温度升高,薄膜的折射率和消光系数均逐渐变大,表面粗糙度呈现下降的趋势,表面变得致密。退火前后薄膜均为非晶态。该研究为进一步提高Ta_(2)O_(5)薄膜的性能提供了试验数据。

电极间距对防原子氧聚硅氧烷薄膜性能的影响

与传统制备防护薄膜的方法相比,等离子体聚合法是一种更高效、干燥和简易的制备方法,可以在各种基底上制备数百纳米厚的致密薄膜涂层。采用等离子增强化学气相沉积(PECVD)法在大面积柔性聚酰亚胺Kapton基底上制备了聚硅氧烷防原子氧薄膜。用SEM、AFM、FTIR和XPS等表征分析了电极间距对聚硅氧烷薄膜性能的影响。结果表明,减小电极间距加速了单体的解离和碳基成分的氧化。随着电极距离的减小,薄膜的沉积速度增大,薄膜从有机无机聚硅氧烷薄膜(SiO_(x)C_(y)H_(z))向无机薄膜(SiO_(2))转化。薄膜中高解离能Si-O键的增多,降低了原子氧的侵蚀率。研究结果为用PECVD方法制备其他有机硅功能薄膜奠定了技术基础。

石墨烯导热纸研究进展

由于依靠声子进行热传导的特性,石墨烯具有异乎寻常的高热导率。理论和实验研究均已证明,单层石墨烯的热导率可达5000 W·m^(-1)·K^(-1)以上,是目前已知热导率最高的一种材料。然而,单层石墨烯由于厚度薄、片径小等几何尺寸上的原因而很难在宏观尺度上获得实际应用。得益于化学方法制备高质量石墨烯粉体的快速发展,将石墨烯粉体制备成柔性的高导热石墨烯纸是近几年的热点研究方向之一。虽然石墨烯纸的面内热导率已经能够达到1000 W·m^(-1)·K^(-1)以上,但与单层石墨烯的热导率仍存在较大的差距,且纵向热导率低。近几年,科研人员从大尺寸石墨烯粉体的采用、石墨烯纸微观结构的优化、还原处理方法的改进、石墨烯与其他物质混合等方面进行了研究,在提高石墨烯纸的热导率上取得了比较显著的效果。本文综述了有关石墨烯纸的研究进展,介绍了石墨烯纸的制备方法,并分析影响石墨烯纸热导率的因素,讨论增强石墨烯纸热导率的方法,总结了提高石墨烯纸热导率的研究思路和发展趋势,最后展望了石墨烯纸在热管理领域的应用。

纳米金刚石薄膜紫外探测器研究

利用微波等离子体化学气相沉积(MPCVD)技术,制备了高表面光洁度(其表面的高度标准偏差约为8.6nm)的纳米金刚石薄膜,在其表面上制作了共平面MSM结构的紫外探测器。电荷-深能级瞬态谱(Q-DLTS)测试表明,纳米金刚石薄膜的带隙中引入了一个能级,能级激活能E_a=0.134eV,俘获截面σ_s=2.81×10^(-22)cm^2,能级密度N_I～10^(12)cm^(-2)。利用脉冲氙灯作为光源对器件的紫外探测性能进行了测试,器件在10V偏压下的脉冲光电流峰值可达9μA,光电流的响应时间为ms量级。分析得出,纳米金刚石薄膜中存在的这个浅能级,由于其低的激活能和小的俘获截面起到非平衡载流子的陷阱作用,导致紫外探测器具有较慢的响应速度和较高的光电流。

真空退火对氧化石墨烯纸的还原特性研究

目的获得真空退火对氧化石墨烯纸的还原特性,为制备石墨烯纸柔性功能材料提供有效的还原方法。方法通过不同温度真空退火对氧化石墨烯纸进行还原。利用X射线光电子能谱仪分析还原氧化石墨烯纸中的含氧基团及其含量,利用X射线衍射仪、拉曼光谱仪和扫描电子显微镜表征还原氧化石墨烯纸的晶体质量,利用高阻计和四探针测试还原氧化石墨烯纸的电阻率。研究了真空退火还原氧化石墨烯纸中含氧基团、晶体质量和电阻率随退火温度的演化规律。结果200℃真空退火可有效去除氧化石墨烯纸中的主要含氧基团——环氧基,使氧化石墨烯纸的电阻率大幅下降;600℃以下真空退火主要以含氧基团相互作用形成羰基,并形成原子空位缺陷;600~1000℃真空退火主要去除缺陷边缘的羰基和羧基,侵蚀原子空位形成较大的孔洞,使晶体质量变差;1200℃真空退火能够使石墨烯重结晶,同时修复缺陷,促进sp^(2)结构的恢复,但仍残留少量含氧基团不易去除,晶体质量和电阻率与石墨比较也存在一定的差距。结论真空退火是一种还原氧化石墨烯纸的有效方法,退火温度在1000℃以上具有良好的还原特性。为了获得深度还原的氧化石墨烯纸,需要进一步提高真空退火温度或发展较低温度下氧化石墨烯纸的增强还原方法。

晶界对AlGaN薄膜紫外探测器时间响应特性的影响

持续光电导(PPC)现象是影响AlxGa1-xN薄膜紫外探测器探测快速变化信号的一个不利因素,它的存在会大大延长探测器的响应时间。文章讨论了晶界对AlxGa1-xN薄膜紫外探测器时间响应性能的影响。实验结果表明,制作在高晶界密度薄膜上的紫外探测器表现出显著的PPC现象,而制作在低晶界密度薄膜上的紫外探测器则具有较快的时间响应,PPC现象明显减弱。这表明存在于晶界的缺陷可能是导致PPC现象的主要原因。通过提高薄膜结晶质量、降低薄膜晶界密度,可大大改善探测器的时间响应特性。

物理气相沉积铜膜本征应力形成机制及影响因素研究进展

在物理气相沉积铜膜的过程中,具有高表面迁移率的铜原子在基底表面以Volmer-Weber方式生长,铜膜通常会产生显著的本征应力(压应力或张应力),宏观表现出铜膜/基底材料整体的弯曲变形,这对后期铜膜在较高精度下的加工和应用造成不利影响。主要综述了近几年在物理气相沉积铜膜本征应力的形成机制、影响因素等方面的研究进展,讨论降低或消除本征应力的技术途径。

高响应度Al_(0.1)Ga_(0.9)N薄膜紫外探测器研究

在有机金属化学气相沉积的Al0.1Ga0.9N薄膜上设计并制作了光导型的紫外探测器。测试表明在波长为345nm光照下器件具有峰值响应度1050A/W,说明Al0.1Ga0.9N薄膜的禁带宽度被调至3.6eV,与计算结果吻合。在时间响应测试中,器件表现出持续光电导(PPC)现象,这使得器件的响应时间延长,然而,器件中可能存在的陷阱效应能够降低载流子复合几率,延长载流子寿命,从而导致了器件的高响应度,这将有利于器件在静态目标的高灵敏度探测领域的应用。

增强石墨烯光电探测器光响应度研究进展

石墨烯具有从紫外到太赫兹波段范围内的超宽吸收光谱、超高载流子迁移率和超快光响应速度,被认为是制作快速光电探测器的理想材料。然而,具有一个原子层厚度的石墨烯的光吸收仅为2.3%,同时石墨烯载流子皮秒量级的超快复合速率,导致石墨烯光电探测器的光响应度较低,为几十甚至零点几mA/W。为此,科研人员提出了多种提高石墨烯光电探测器光响应度的方法,使石墨烯光电探测器的光响应度获得显著提升,目前最高已达到107 A/W。综述近年增强石墨烯光电探测器光响应度的研究进展,分析各种方法的特点,讨论石墨烯光电探测器未来可能的发展趋势和前景。

原子氧处理对氧化锌薄膜的结构及光学特性的影响

本文采用脉冲激光沉积方法在Al_2O_3(0001)基底上,500℃的衬底温度条件下,制备出了具有高度C轴择优取向的氧化锌薄膜。用自行研制的同轴源型原子氧地面模拟装置,以1.62×10^(16)AO·cm^(-2)·s^(-1)的原子氧束流强度(氧原子能量约5eV)对制备的薄膜进行了不同时间(30、60、90和120min)的处理。通过X射线衍射(XRD)、透射光谱和拉曼光谱等分析手段对原子氧处理前后薄膜的结构及光学特性进行了分析。氧化锌薄膜的结晶质量随原子氧作用时间增加而显著变好,晶粒尺寸呈变大趋势,缺陷浓度明显降低;氧化锌薄膜的禁带宽度随原子氧作用时间增加而变小。采用本方法处理的氧化锌薄膜,可用于制备高性能的氧化锌基光电器件。

工艺参数对硫化锌薄膜光学性能和结晶特性的影响

目的研究离子源偏压和沉积温度的变化对硫化锌薄膜光学性能和结晶性能的影响规律。方法采用电子束蒸发技术,在K9玻璃基片上制备了硫化锌薄膜。采用分光光度计测试了薄膜的光学性能,利用光谱反演法得出薄膜的折射率和消光系数随波长的变化规律。采用X射线衍射法测试薄膜的结晶状态。结果随着离子源偏压的增加,薄膜折射率逐渐减小,但变化幅度不大,当离子源偏压为160 V时,1000 nm波长处的薄膜折射率达到最小值2.210。开启加热之后,薄膜折射率显著提高,且随着沉积温度的升高,薄膜折射率逐渐增大,沉积温度为210℃时,1000 nm波长处薄膜折射率达到最大值2.312。两种工艺参数下制备的薄膜,其消光系数均很小。单纯的离子源辅助沉积时,薄膜生长择优取向是(220)晶向,而基底加热状态下沉积的薄膜生长择优取向是(111)晶向。随着离子源偏压增加,薄膜(220)峰的衍射强度降低。沉积温度越高,薄膜(111)峰的衍射强度越大。结论硫化锌薄膜的光学特性对沉积温度的变化更为敏感,离子源偏压和沉积温度的改变均能显著影响硫化锌薄膜的结晶状态。

射频交替溅射法制备的NiZn铁氧体薄膜的结构与磁性

使用交替靶射频溅射的方法在不同基底上制备得到了成分为NixZn1-xFe2O4的铁氧体薄膜,研究了NiZn铁氧体薄膜的生长条件,探讨了不同工艺条件对薄膜性能的影响,目的是提高薄膜饱和磁化强度Ms,降低薄膜矫顽力Hc,改善薄膜的软磁性能,以满足其在高频薄膜器件应用方面的需要.实验表明:沉积态薄膜即为尖晶石结构.并且通过不同实验条件对NiZn铁氧体薄膜性能影响的研究,得到了最佳的NiZn铁氧体薄膜的制备条件.

石墨烯太阳能电池透明电极的可行性分析

太阳能电池的光电转换效率仍然较低,并且进一步提高效率非常困难。相对来说,通过提高太阳能电池透明电极的性能是一个简单有效的方法。石墨烯仅有一个sp2碳原子的厚度,超高的载流子迁移率使它可以极大地降低透过率与导电性之间此消彼长关系的影响,同时具备高透光和高导电的特性,因此有望替代目前的商业标准氧化铟锡(ITO)。化学掺杂可以大大降低石墨烯面电阻并调整石墨烯的功函数至合适值。本文的分析表明石墨烯作为太阳能电池透明电极应该是可行的并且具有优越性。

蒸发速率对ZnS薄膜性能的影响

为了研究蒸发速率对ZnS薄膜的折射率、表面形貌和应力等性能的影响,本文采用电子束蒸发技术进行了ZnS薄膜的制备。首先在K9玻璃基片上镀制薄膜,采用分光光度计进行透射率曲线的测试,利用光谱反演法得出薄膜的折射率,采用原子力显微镜表征了样品的表面形貌。最后在聚酰亚胺基底上镀制薄膜,利用Stoney公式计算出薄膜的应力。结果表明,随着蒸发速率的增加,薄膜折射率先增大后减小,在2000nm波长处薄膜的折射率最大值为2.21,最小值为2.07。蒸发速率越大,薄膜样品表面结构越疏松。不同蒸发速率下制备的薄膜均呈现压应力,增大蒸发速率可以显著降低薄膜应力。ZnS薄膜的性能受蒸发速率影响显著,蒸发速率为1.5nm/s时折射率可达到最大值,蒸发速率为2.5nm/s时薄膜应力最小。

氧分子在Mo(110)面吸附的第一性原理研究

采用密度泛函理论和周期平板模型,研究了氧分子在Mo(110)表面的吸附行为.对氧分子在Mo(110)表面的3种吸附位置(顶位、桥位和穴位)的吸附能和几何构型参数进行了对比计算,确定了最稳定的吸附位置.在此基础上,利用原子轨道电荷分布和能态密度(DOS)分析了氧分子与Mo原子的成键机理.结果表明:对于Mo(110)表面,氧分子在桥位的吸附是体系最稳定的几何构型,其吸附能为2.99eV;氧分子吸附于Mo(110)面主要是由于O的2p轨道与Mo的4p轨道发生重叠杂化的结果.

氧化锌半导体薄膜在原子氧探测中的应用

氧化锌半导体薄膜是用于空间原子氧探测的一种敏感材料。采用脉冲激光沉积方法(PLD)在(001)取向的蓝宝石基底上制备出了高质量的氧化锌薄膜,并在地面原子氧模拟设备中考察了其原子氧敏感特性。结果表明,氧化锌薄膜对原子氧有较好的敏感特性,并且在受热后导电性能可以恢复,满足重复探测的要求。

氟化度及单轴应力对氟化石墨烯结构稳定性和能带的影响

采用基于密度泛函数理论的第一性原理,通过计算研究了四种(Chair、Zigzag、Boat、Armchair)双面全氟化石墨烯(NC∶NF=1∶1)构型,发现Chair型氟化后的石墨烯构型最稳定。在此基础上,系统研究了以Chair形式氟化时不同氟化度和单轴应力对氟化石墨烯结构稳定性与能带的影响.计算结果表明:氟化度越高氟化石墨烯结构越稳定,且双面氟化石墨烯较单面氟化更稳定。对构造的全氟化石墨烯体系沿X方向施加压(拉)应变时,石墨烯体系的起伏高度随单轴应变的增加而减小,导带底和价带顶均发生微小移动、带隙逐渐减小,带隙在轴向压应力作用下减小得更快.

硝酸掺杂提高石墨烯透明导电膜导电性研究

石墨烯同时具备高透过率和良好的导电性可作为透明导电材料，然而由于CVD法制备的石墨烯的多畴特性，以及石墨烯本征载流子浓度较低，目前石墨烯透明导电膜方阻偏高，还无法满足实际应用需要，因此探索提高石墨烯的导电性对推进石墨烯透明导电膜应用发展是非常重要的。通过掺杂提高石墨烯的载流子浓度从而提高石墨烯的导电性是其中一条重要途径。采用CVD法在铜箔上制备了石墨烯透明导电膜，并用硝酸处理石墨烯，研究了掺杂作用对石墨烯载流子浓度以及电导率的影响。实验结果证实硝酸处理会在石墨烯中引入P型掺杂，掺杂使得载流子的浓度增加了约2．5倍。方阻从530～205Ω/□，显著改善了石墨烯的导电性能，而石墨烯高透过率特性并未因掺杂而降低。

耐高温抗氧化铱涂层的研究现状

金属铱具有高熔点和良好的抗氧化性能,是1 800℃以上高温抗氧化涂层的首选材料。通过对国内外制备耐高温抗氧化铱涂层的研究现状进行了综述,探讨了铼基底上铱涂层的主要失效机制,分析了复合沉积技术对于制备高致密、高稳定性铱涂层的意义。

高导热金刚石/铜复合热沉的研究

针对功率半导体器件对高导热、绝缘热沉材料的需求,以高温高压法合成了金刚石/铜复合热沉材料,并沉积金刚石薄膜作为绝缘层。研究结果表明:当金刚石颗粒尺寸为80～120μm、金刚石体积百分含量为80%时,复合热沉热导率高达580 W/m·K,并且具有良好的绝缘性。金刚石/铜复合材料在高温高压(6 GPa,1 200℃)下形成了部分金刚石骨架作为有效导热通道。