γ′-Fe_4N纳米晶薄膜的结构及低温磁性

采用直流磁控溅射方法，在Si（100）单晶衬底上制备γ＇-Fe4N纳米晶薄膜样品，并利用X射线衍射（XRD）和振动样品磁强计（VSM）对样品的结构和磁性进行测试分析，给出了比饱和磁化强度及矫顽力与温度的关系．结果表明，样品沿（111）晶面择优生长，具有单一的易磁化方向，且易磁化方向平行于（111）晶面．随着测量温度的降低，γ＇-Fe4N纳米晶薄膜样品的比饱和磁化强度σs增加，矫顽力风增大，剩磁比σr／σs减小．通过理论拟合确定了比饱和磁化强度与矫顽力随温度的变化关系，矫顽力随温度的变化满足T^1/2规律，比饱和磁化强度σs与温度不满足Bloch的T^3/2规律，表明在80～350K温度范围内自旋波之间存在较强的相互作用．．

纳米晶Co_(1-x)Zn_xFe_2O_4薄膜的结构、磁性及温度特性

采用sol-gel方法制备了纳米晶Co1-xZnxFe2O4（x=0-0.3）薄膜。样品的结构、磁性及表面形貌分别用X射线衍射仪（XRD）、振动样品磁强计（VSM）和原子力显微镜（AFM）进行了表征。研究结果表明,400℃退火薄膜已生成单一的尖晶石结构,且样品的晶粒尺寸较小,平均晶粒尺寸在35nm以下。Zn^2＋离子含量的增加使样品的晶格常数有少许增大。Zn^2＋离子含量对样品的磁性能有较强的影响,样品的比饱和磁化强度在Zn^2＋离子含量x=0.2时达极大值（74.3（A·m^2）/kg）。变温测量显示,样品的磁化强度随温度升高呈下降趋势。当Zn^2＋含量从零增加到0.3,居里温度从530.0℃降至341.6℃。

Cu_2ZnSn(S,Se)_4纳米晶薄膜太阳能电池的研究进展

Cu2Zn Sn(S,Se)4(CZTSSe)材料因其光吸收系数高,具有理想的带隙,且所含元素丰度高、无毒等特性,非常适合作为太阳能电池的吸收层材料,有望成为低成本和高性能光伏发电的材料之一,引起广泛的关注.介绍了CZTSSe材料的基本物理性质及其纳米晶的生长机制,重点介绍了热注入方法合成CZTSSe纳米晶的过程,概述了目前CZTSSe纳米晶薄膜太阳能电池的现状,最后探讨了CZTSSe薄膜太阳电池中存在的问题及以后的发展方向.

TiN／Si_3N_4纳米晶复合膜的微结构和强化机制

采用高分辨透射电子显微镜对高硬度的TiN／Si3N4纳米晶复合膜的观察发现,这类薄膜的微结构与Veprek提出的nc-TiN／a-Si3N4模型有很大不同;复合膜中的TiN晶粒为平均直径约10nm的柱状晶,存在于柱晶之间的Si3N4界面相厚度为0．5-0．7nm,呈现晶体态,并与TiN形成共格界面．进一步采用二维结构的TiN／Si3N4纳米多层膜的模拟研究表明,Si3N4层在厚度约<0．7nm时因TiN层晶体结构的模板作用而晶化,并与TiN层形成共格外延生长结构,多层膜相应产生硬度升高的超硬效应．由于TiN晶体层模板效应的短程性,Si3N4层随厚度微小增加到1．0nm后即转变为非晶态,其与TiN的共格界面因而遭到破坏,多层膜的硬度也随之迅速降低．基于以上结果,本文对TiN／Si3N4纳米晶复合膜的强化机制提出了一种不同于nc-TiN／a-Si3N4模型的新解释．

脉冲激光诱导液-固界面反应制备立方相C_3N_4纳米晶

β－Ｃ３Ｎ４是由Ｌｉｕ和Ｃｏｈｅｎ等［１～３］从第一性原理出发计算而预言的一种新型超硬材料，据Ｌｉｕ等提出的经验公式计算认为，β－Ｃ３Ｎ４的硬度为４２７ＧＰａ，具有接近金刚石的体模量（理论值为４３５ＧＰａ，实验值为４４３ＧＰａ）．Ｌｉｕ采用可变晶格模...

反应溅射Ti-Si-N纳米晶复合薄膜的微结构与力学性能

采用Ar、N2 和SiH4混合气体反应溅射制备了一系列不同Si含量的Ti Si N复合膜 ,用EDS、XRD、TEM和微力学探针研究了复合膜的微结构和力学性能。结果表明 ,通过控制混合气体中SiH4分压可以方便地获得不同Si含量的Ti Si N复合膜。当Si含量为 (4～ 9)at%时 ,复合膜得到强化 ,最高硬度和弹性模量分别为 34 2GPa和 398GPa。进一步增加Si含量 ,复合膜的力学性能逐步降低。微结构研究发现 ,高硬度的Ti Si N复合膜呈现Si3 N4界面相分隔TiN纳米晶的微结构特征 ,其中TiN纳米晶的直径约为 2 0nm ,Si3 N4界面相的厚度小于 1nm。

4H-SiC纳米薄膜的晶化研究

采用新电极结构的PECVD技术 ,在高功率密度、高氢稀释比、低温、偏压及低反应气压的条件下 ,在SiO2 玻璃表面形成双等离子流 ,增加了SiO2 表面SiC的成核几率 ,增强成核作用 ,形成纳米晶。采用高H2 等离子体刻蚀弱的、扭曲的、非晶Si-C及Si-Si和Si-H等键时 ,由于H等离子体对纳米SiC晶粒与非晶态键的差异刻蚀作用 ,产生自组织生长 ,发生晶化。Raman光谱和透射电子衍射 (TEM )的测试结果表明 ,纳米晶SiC是 4H -SiC多型结构。实验结果指出 ,SiC纳米晶的形成必须经过偏压预处理成核 ,并且其晶化存在一个功率密度阈值 ;当低于这一功率密度阈值时 ,晶化消失 ;当超过这一阈值时 ,纳米晶含量随功率密度的提高而增加 ,晶粒尺寸加大。电子显微照片表明晶粒尺寸为 1 0～ 2 8nm ,形状为微柱体。随着晶化作用的加强 ,电导率增加 。

磁控溅射(Ti,Al)N纳米晶薄膜的结构和性能

通过在N2气氛和600℃基体温度下交替溅射Ti和Al靶并通过沉积过程中Ti和Al原子间的互扩散制备了(Ti,Al)N纳米晶薄膜.采用场发射扫描电镜、X射线衍射和纳米压痕技术研究了薄膜的微结构和力学性能.结果表明,(Ti,Al)N膜具有细小、致密和光滑的表面结构.在交替沉积过程中Ti原子会被较小的Al原子取代,形成面心立方结构的(Ti,Al)N薄膜,并存在(200)面择优取向.与TiN薄膜相比,(Ti,Al)N薄膜的晶粒尺寸和晶格常数均有所下降;(Ti,Al)N薄膜的硬度H明显提高,而弹性模量E却稍有降低,其结果使H3/E2比值大幅提高,薄膜的抗塑性变形能力增强.(Ti,Al)N纳米晶薄膜的高性能主要归因于固溶强化机制.

FDTD优化a-Si∶H薄膜太阳电池Si_3N_4纳米柱陷光结构（英文）

采用有限时域分析法研究了采用电介质Si3N4纳米柱为氢化非晶硅薄膜太阳电池的陷光结构时，其光吸收增强的情况。实验结果表明，电介质Si3N4纳米柱为氢化非晶硅薄膜太阳电池的陷光结构时，不仅可以增加吸收率和加宽吸收谱范围，而且在短波长范围内的吸收高于金属纳米颗粒。对于80nm和100nm厚的氢化非晶硅薄膜太阳电池，当达到最大吸收增强比1．60和1．53时，对应的电介质Si3N4纳米柱高度分别为90和95nm。当Si3N4纳米柱的直径D：160nm，间距P=240nm，高度H=90nm，而氢化非晶硅薄膜太阳电池的厚度在70-120nm变化时，吸收增强比在厚度为100nm时达到最大值1．60。总之，可以通过优化Si3N4纳米柱的尺寸来提高电池的转换效率。

Ag纳米晶对La2O3/g-C3N4催化剂光催化性能影响

使用简单光还原方法将Ag纳米晶与La2O3/g-C3N4光催化剂复合.使用XRD、FESEM、TEM、FTIR、XPS、PL和DRS等技术表征光催化剂的表面特性和光电化学性质.通过Ag-La2O3/g-C3N4在氙灯照射下降解盐酸四环素的实验,考察了Ag纳米晶的引入对催化剂光催化性能的影响.研究表明,Ag-La2O3/g-C3N4复合光催化剂对盐酸四环素的光催化降解率达到92.32%.这一反应过程可分为高浓度和低浓度阶段,分别遵循零级和一级动力学模型.通过进一步推测,指出空穴、电子衍生的超氧自由基和羟基自由基是降解盐酸四环素的重要活性物质.Ag纳米晶的表面等离子共振(SPR)效应和电子聚集能力促进活性物质生成.

TiN/Si_3N_4纳米多层膜的生长结构与超硬效应

采用磁控溅射方法制备了一系列不同Si3N4和TiN层厚的TiN/Si3N4纳米多层膜,采用X射线衍射、高分辨电子显微分析和微力学探针表征了薄膜的微结构和力学性能,研究了Si3N4和TiN层厚对多层膜生长结构和力学性能的影响。结果表明:当Si3N4层厚小于0.7 nm时,原为非晶的Si3N4在TiN的模板作用下晶化并与之形成共格外延生长的柱状晶,使TiN/Si3N4多层膜产生硬度和弹性模量异常升高的超硬效应。最高硬度和弹性模量分别为34.0 GPa和353.5 GPa。当其厚度大于1.3 nm时,Si3N4呈现非晶态,阻断了TiN的外延生长,多层膜的力学性能明显降低。此外,TiN层厚的增加也会对TiN/Si3N4多层膜的生长结构和力学性能造成影响,随着TiN层厚的增加,多层膜的硬度和弹性模量缓慢下降。

TiN／Si_3N_4纳米多层膜硬度对Si_3N_4层厚敏感性的研究

通过反应磁控溅射制备了一系列不同Si_3N_4层厚的TiN/Si_3N_4纳米多层膜,利用X射线衍射仪、高分辨透射电子显微镜、扫描电子显微镜和微力学探针表征了多层膜的微结构和硬度,研究了其硬度随Si_3N_4层厚微小改变而显著变化的原因．结果表明,在TiN调制层晶体结构的模板作用下,溅射态以非晶存在的Si_3N_4层在其厚度小于0．7nm时被强制晶化为NaCl结构的赝晶体,多层膜形成共格外延生长的{111}择优取向超晶格柱状晶,并相应产生硬度显著升高的超硬效应,最高硬度达到38．5 GPa．Si_3N_4随自身层厚进一步的微小增加便转变为非晶态,多层膜的共格生长结构因而受到破坏,其硬度也随之降低．

反应磁控溅射法制备nc-TiN/a-Si_3N_4薄膜的Young's模量和内耗

利用振簧技术测量了不同退火状态下的nc-TiN/a-Si3N4超硬薄膜的Yong's模量和内耗随温度的变化关系.在280—300℃附近观察到一个弛豫内耗峰.随着退火温度的升高,该内耗峰逐渐减弱,而Young's模量变化不大.750℃退火后,该内耗峰消失,而模量却从未退火时的430 GPa激增至530 GPa.初步认为该内耗峰来源于非稳定界面的弛豫过程.

原位制备细晶Si_3N_4-Si_2N_2O复相陶瓷

以Y2O3和Al2O3纳米陶瓷粉体作为烧结助剂,液相烧结非晶纳米Si3N4陶瓷粉体,制备Si3N4-Si2N2O复相陶瓷。Si2N2O相通过原位反应2Si3N4(s)+1.5O2(g)=3Si2N2O(s)+N2(g)生成。1600℃烧结,烧结体保温30min,Si2N2O体积分数达到52%,基本由细小均匀的球形晶粒构成,平均粒径尺寸210nm,相变过程中,个别颗粒异常长大,长径比达到1.5。保温时间对孔隙、密度和粒径产生重要影响:随着保温时间的延长,孔隙逐渐收缩减小,烧结体的致密度逐渐提高,晶粒逐渐长大,保温60min,孔隙几乎完全闭合,相对密度达到99.1%,平均粒径280nm。当保温时间达到90min时,相对密度增加并不明显,但平均粒径长大到360nm。

用PECVD技术低温低氢稀释快速生长纳米晶硅薄膜的研究

以SiCl4和H2为气源,用等离子体增强化学气相沉积技术,在300℃的低温下,研究不同的氢流量对纳米晶硅薄膜生长特性的影响。实验发现,氢对薄膜生长特性的影响有异于SiH4/H2,在一定功率下,薄膜的晶化率随氢流量的减小而增加;而薄膜的生长速率也强烈依赖于氢流量,随氢流量的减小而增大,与氢流量对薄膜晶化度的变化关系一致。通过调控氢流量,在低氢流量条件下获得了生长速率高达0.35 nm/s,晶化度高达76%的晶化硅薄膜。

衬底偏压对γ-′Fe_4N薄膜磁性的影响

采用直流磁控溅射方法,以Ar/N2(N2/(Ar+N2)=10%)为放电气体,在Si(100)单晶衬底上获得了γ′-Fe4N薄膜样品.利用X射线衍射(XRD)和振动样品磁强计(VSM)研究衬底偏压对γ′-Fe4N薄膜样品的影响.结果表明,随着衬底负偏压的增大,γ′-Fe4N薄膜样品的晶胞参数减小,Fe和N的化合效率与样品的致密度提高,表面缺陷减少,矫顽力降低.

γ'-(Fe_(1-x)Ni_x)_4N薄膜结构及其磁学性能

采用直流磁控溅射方法,在Si(100)单晶衬底上制备不同质量分数Ni掺杂的γ'-(Fe1-xNix)4N纳米晶薄膜样品,并利用能谱分析、X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和振动样品磁强计(VSM)测试分析样品中Fe与Ni的原子比、结构、形貌及磁学性能.结果表明,在样品中掺杂Ni可提高材料的结构稳定性,优化材料的软铁磁性能.