MoS2薄膜负极材料的制备及其电化学行为

采用射频磁控溅射技术,以MoS2为溅射靶材,在不同溅射功率下制备了系列MoS2薄膜。利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)和X射线光电子能谱(XPS)等测试手段对薄膜进行表征,探讨循环过程中薄膜结构与形貌变化及其对电池循环性能的影响。结果表明,所制备的薄膜为富S的MoS2非晶态薄膜;SEM分析表明薄膜中S与Mo元素分布均匀,不存在偏聚现象;XPS分析表明所制备的薄膜中存在单质S相,单质S相在整体薄膜中含量大体占14%(原子分数)左右。在初始充放电循环过程中,这些均匀分布的单质S和Li^+反应生成多硫化锂,产生不可逆损耗,从而原位形成分布均匀的多孔结构,可有效缓解薄膜后续循环过程中的体膨胀,同时增加活性材料比表面积,有利于改善薄膜比容量及循环稳定性。当靶功率为100 W时,薄膜电极循环20圈,放电比容量为429.8 mAh/g,经300圈循环,放电比容量仍可保持在420.4 mAh/g,表现出优异的循环稳定性。

垂直型MoS2/C60范德华异质结的研究

研究了采用垂直堆垛方式构筑的MoS2/C60范德华异质结的特性。利用直流磁控溅射法制备Mo薄膜,对Mo薄膜进行硫化退火处理得到MoS2薄膜,采用真空蒸镀法在MoS2薄膜上沉积C60进而形成MoS2/C60范德华异质结,并制备了Au/MoS2/C60/Al结构的器件。对MoS2薄膜的晶体结构进行了分析,对MoS2,C60及MoS2/C60薄膜的喇曼光谱及光吸收特性进行了测试和表征。结果表明:经过750℃退火后的MoS2晶型为2H型;由于在MoS2和C60薄膜之间范德华力的存在,相对于生长在Si/SiO2衬底上,沉积在MoS2上的C60薄膜喇曼特征峰发生红移;MoS2/C60薄膜在可见光范围内具有明显的光吸收特性;异质结表现出良好的整流特性,通过电子导电模型分析得出电子的传输机制包含热电子发射,空间电荷限制电流传导(SCLC)和隧穿现象。

磁控溅射MoS_2薄膜的结构和微观摩擦磨损特性

利用磁控溅射法制取了MoS_2薄膜,通过X光电子能谱、X射线衍射和AFM/FFM方法对薄膜的表面形貌、成分、化学价态、结构和微观摩擦磨损性能进行了研究.实验结果表明:MoS_2薄膜表面呈蠕虫状,微观结构为(100)面平行于基面的非晶态,表面膜由MoS_2和少量的MoO_3组成.在微观摩擦磨损过程中,MoS_2薄膜的摩擦系数较大,且而磨性能高;微摩擦过程中没有磨合阶段,不存在摩擦机理的转变.

磁控溅射W-T-iN/MoS_2薄膜及其摩擦学性能研究

采用W靶、Ti靶及MoS2靶,先制备W-T-iN薄膜,然后再在其上面沉积MoS2纳米薄膜得到W-T-iN/MoS2纳米双层薄膜,通过多次实验得到溅射W-T-iN/MoS2薄膜的最佳工艺如下:溅射气压1.0 Pa,靶基距为100 mm,溅射功率为:W靶,Ti靶均为200W,MoS2靶为150 W;制备W-T-iN薄膜溅射时间为1 h,样品台加热600℃;制备MoS2纳米层时间为0.5 h。使用X射线衍射仪,扫描电子显微镜对薄膜的成分和结构进行分析。采用纳米压痕测试系统测试薄膜的纳米硬度和弹性模量,采用VEECOWYKONT1100非接触光学表面轮廓仪测试薄膜的表面及磨痕粗糙度;UMT-3摩擦磨损试验机在大气、室温、无润滑条件下对薄膜摩擦磨损性能分析,结果表明:在大气环境中,W-T-iN/MoS2薄膜摩擦性能要优于纯W-T-iN薄膜。

基于薄膜退火的MoS_2/SiO_2/Si异质结太阳能电池光伏性能提高

为了制备高效的MoSi/SiO_2/Si异质结太阳能电池,利用磁控溅射技术制备MoS_2薄膜,并在硫气氛下对MoS_2薄膜进行退火处理。分别用退火和未退火的MoS_2薄膜制备MoS_2/SiO_2/Si异质结太阳能电池,研究了退火对MoS_2薄膜的微观结构和MoS_2/SiO_2/Si异质结太阳能电池光电性能的影响。实验结果显示,相比于未退火的,经过退火处理的MoS_2薄膜的拉曼峰半高宽(FWHM)变窄,峰强增强,显微荧光光谱中也出现明显的激子发光峰。由此表明,退火处理使MoS_2薄膜由非晶向晶态转变,薄膜的体缺陷减少,异质结太阳能电池的开路电压和填充因子得到提升,器件转换效率从0.94%提高到1.66%。不同光照强度下的J-V测量和暗态的J-V测量结果表明,经退火处理的MoS_2薄膜的异质结太阳能电池具有较高的收集电压和更接近于1的理想因子,这归因于退火导致MoS_2薄膜的体缺陷的减少,近而降低了MoS_2/SiO_2/Si异质结太阳能电池器件的体缺陷复合。

离子束增强沉积和磁控溅射硫化钼薄膜的摩擦磨损性能研究

在离子束增强沉积的Ｓｉ３Ｎ４膜和ＴｉＮ膜的表面，分别利用离子束增强沉积法和磁控溅射法制取了ＭｏＳｘ薄膜．在ＳＲＶ摩擦磨损试验机上，对几种薄膜试样与５２１００钢试样作了对比试验研究，结果表明，两种ＭｏＳｘ薄膜都具有良好的摩擦磨损性能．其中，磁控溅射ＭｏＳｘ膜的减摩性能更好，而减摩持久性则是以离子束增强沉积ＭｏＳｘ膜的更好；两种ＭｏＳｘ膜的耐磨性比Ｓｉ３Ｎ４膜和ＴｉＮ膜的高３－４倍，比５２１００钢的高８－２０倍．两种ＭｏＳｘ薄膜显示出不同的减摩性能和耐磨寿命，主要原因在于ＭｏＳｘ溅射膜中的ｘ值（ｘ＜２）不同，以及膜的微观结构和界面成分的混合状态不同．

复合薄膜表面技术研究进展

概述了复合薄膜表面技术研究进展以及在航空、航天等方面的应用，并提出了有待深入研究的问题。

纳米二硫化钨和二硫化钼薄膜制备方法概述

二硫化钨和二硫化钼作为新型的优质固体润滑材料,具有很高的实用价值,国内外许多学者就二硫化钨和二硫化钼薄膜的性能及其结构的理论进行了研究。本文对纳米二硫化钨和二硫化钼薄膜的几种主要制备方法进行了一个系统的总结和论述,并进行了对比,为实验室实际操作提供一个参考。

MoS_2薄膜制备和表征及光伏器件应用综合研究型实验设计

为了让学生更好地认识二维层状半导体的特性,设计了二硫化钼(MoS_2)薄膜制备、表征及光伏器件应用综合研究型实验。该实验包括磁控溅射技术制备MoS_2薄膜、薄膜太阳能电池器件制作、晶格结构和表面形貌分析、电光性能测量等实验内容,形象展示了MoS_2薄膜生长、独特结构和优异器件性能之间的内在联系,让学生对MoS_2新材料特征有整体的认知。该实验选题新颖,实验内容涵盖材料学、半导体物理、电子器件等知识点。教学实践表明,该综合研究实验全面培养了学生的综合素质和创新研究能力。

原子层沉积二硫化钼薄膜的机理及生长薄膜的质量

选择MoCl_5和H_2S作为前躯体,Si和Al_2O_3作为基底,利用原子层沉积制备高质量的MoS_2薄膜.利用X射线能谱仪,对在温度450~490℃下所生长的薄膜进行分析,分析结果表明,氧化铝更适合薄膜的生长,460℃是最佳的生长温度.利用扫描电子显微镜、X射线衍射仪、拉曼光谱和透射电子显微镜对所生长薄膜的形态和晶体结构进行研究.结果表明,所生长的薄膜厚度均匀一致,100个循环后,薄膜厚度约为20 nm,薄膜的平均生长率为0.2 nm,表面成花瓣片状结构.所生长的2H-MoS_2薄膜,其(002)晶面平行于基底,(002)、(100)、(110)晶面的间距分别为0.62,0.28和0.17 nm,具有完美的六方晶体结构.

MoS_2/Si异质薄膜综合实验研究

为了让学生更好地了解研究前沿和激发学生对科研探索的兴趣,在大量科学研究工作基础上,设计了MoS_2/Si异质薄膜的制备、微结构表征和气敏性能测量综合实验。该实验选题新颖,涵盖知识点丰富,实验各环节联系紧密,有利于深化学生对理论知识的理解和培养学生的创新思想,有利于培养学生综合运用所学知识独立进行科学研究的素质能力。

All-optical modulator based on MoS_2-PVA thin film

The all-optical approach plays an important role in ultrafast all-optical signal processing, and the all-fiber scheme has a wide application in optical communications. In this letter, we investigate an all-optical modulator using few-layer molybdenum disulfide（MoS2）-polyvinyl alcohol（PVA） thin films based on the thermo-optic effect and obtain a long-time stable modulated output by applying polarization interference. By absorbing the injected 980 nm pump（control light）, MoS2 generates heat, changes the refractive index of MoS2, and modulates the polarization of light. The obtained thermal all-optical modulator has a rise time of 526 μs.