氧化铝多孔膜振动性能的实验研究

电化学氧化法制备的氧化铝多孔膜有六角规则密排的纳米孔,其优良的结构特点使其具有良好的用途,可应用于微粒物质分离,氧化剂的载体,微电子机械系统的组件和纳米器件等。在前期研究了这种氧化铝膜的力学性能如拉伸性能和弯曲性能的基础上,本文实验研究了这种氧化铝多孔膜的振动特性即共振频率特性和振动模态,估算了该氧化铝多孔膜的相当弹性模量,与其他方法测得的相当弹性模量基本一致。

功能性多孔氧化铝膜的应用研究进展

多孔氧化铝膜以其有序的孔排列、可控的孔径和优良的结构形态在其功能性应用中具有独特的优越性,近年来引起了人们的广泛关注,并取得了较大的进展。对多孔性氧化铝膜在催化、磁性材料、光学及光电元件、分离、抗菌和润滑等方面的功能性应用进行了介绍,并对多孔氧化铝膜功能性应用的前景进行了展望。

硅基超薄多孔氧化铝膜的制备

将二次阳极氧化法应用于硅基铝膜的制备,在草酸溶液中得到了厚度可控的硅基超薄多孔氧化铝膜(PAM),厚度小于100nm.实验中记录了氧化电流随时间的实时变化曲线,发现硅衬底的氧化电流在大幅下降前有一小幅波动.对应于Al/Si界面的氧化过程中,孔洞底部之间的残留铝岛被优先氧化,可将此作为终止铝氧化的标志.扫描电镜(SEM)观察表明,二次氧化提高了孔洞分布的均匀性,使得孔在一定的区域内呈现有序六角分布.这种模板可进一步用于硅基纳米器件和纳米结构的制备.

多孔阳极氧化铝膜在纳米功能材料制备中的应用

纳米材料具有一系列不同于块体材料的新异特性 ,在许多领域都有着广阔应用前景。阳极氧化铝膜具有独特的多孔结构 ,可作为制备各种纳米功能材料的模板 ,因而在纳米功能材料制备中占有重要地位。本文综述了多孔阳极氧化铝模板的结构特征、制作方法及由模板合成法制备的多种纳米功能材料的研究与应用现状 。

两步阳极氧化法制备多孔阳极氧化铝膜

直流恒压下,在酸性溶液中对铝实施两步阳极氧化制备了多孔氧化铝膜。采用扫描电镜(SEM)、原子力显微镜(AFM)对制备的多孔氧化铝膜进行形貌分析,孔径在纳米级且孔分布具有高度均匀性。采用SEM对试样进行观察,分析了工艺对多孔氧化铝膜形貌的影响。利用阳极氧化初期电流密度的变化并结合阳极氧化过程中的试样的SEM照片,分析了多孔氧化铝膜的形成机理。

二次阳极氧化方法制备有序多孔氧化铝膜

通过二次阳极氧化方法制备多孔氧化铝膜与一次阳极氧化方法制备多孔氧化铝膜孔排布规律性的对比 ,结果发现 ,二次阳极氧化方法制取的多孔氧化铝膜孔排布规律性明显好于一次阳极氧化法制取的多孔膜 .在几个微米范围内 ,孔呈理想的六角排布 .去除一次阳极氧化膜后 ,二次阳极氧化得以在更良好的表面进行 ,制取的氧化铝膜孔规律性和有序度更高 .

阳极氧化电压对多孔氧化铝膜生长过程的影响

以草酸溶液为电解质,采用两步电化学阳极氧化法制备了氧化铝有序多孔膜,研究了阳极氧化电压对多孔膜生长过程及形貌的影响．结果表明,电流密度、生长速率及孔径、孔间距随电压的升高而增大,而膨胀因子与电压呈线性关系．氧化铝膜的孔隙率保持在12％左右,与电压基本无关．

多孔氧化铝膜的荧光研究

采用电化学方法在草酸溶液中制备铝基多孔阳极氧化铝膜,用原子力显微镜观察其形貌,得到平均孔径为38nm的有序排列.用F-4500型荧光分光光度计测量其三维荧光谱,与未经氧化的铝片作对比,发现前者的激发谱在280nm～340nm有一个较宽的谱带,并且在253.8nm附近有一个肩峰,发射谱有一个以417.4nm为峰值的较宽谱带,而后者却无任何明显的发射峰和激发峰.再分别用波长为248nm的准分子激光器和波长355nm的三倍频YAG激光器激发,得到明亮的蓝光光谱,在同样条件下激发未经阳极氧化的高纯铝片,将二者的光致发光谱进行对比处理.实验认为,这种发光机理可能是来源于薄膜中与氧空位有关的缺陷态,而且,在成膜过程中伴随着草酸根离子的介入,导致多孔阳极氧化铝膜中亦有与草酸根离子相关的发光中心,同时,量子限域效应也使氧化铝薄膜的光学性质发生了变化.

影响多孔阳极氧化铝膜结构特性因素的研究

酸性电解液中采用电化学方法可在铝表面形成多孔阳极氧化铝膜。研究了影响膜孔径和膜厚的关键因素,包括电解液、氧化电压、温度和时间。此外,通过X-射线衍射和扫描电镜,分析了形成氧化膜的微观形貌和晶体结构。实验结果表明多孔阳极氧化铝膜结构特性依赖于采用的氧化条件、电解液、氧化时间和电压的选择。

多孔阳极氧化铝膜形成机理的研究

为了探讨多孔阳极氧化铝膜的形成机理,在0.3mol/L的草酸溶液中,通过二次阳极氧化法制备了多孔氧化铝膜.X射线衍射和扫描电镜测量表明,本实验制备了高度有序的、非晶态结构的多孔氧化铝膜.通过分析阳极氧化过程中的电解电流随时间变化的关系,研究了多孔氧化铝膜的形成机理.

硅基多孔氧化铝膜的整体发光及其化学修饰

利用电子束蒸发技术在硅衬底上沉积了 5 0 0nm厚的铝膜 ,分别在硫酸、磷酸和草酸中通过阳极氧化技术制备了硅基多孔氧化铝模板 .通过透射电镜 (TEM)观测了形貌 ,并测定了它们的光致发光光谱 (PL) .结果表明利用不同的酸性电解质得到的多孔氧化铝模板的发光现象是不完全相同的 .基于这种思路 ,采用了其它的酸性电解质磺基水杨酸或在酸性电解质中预先加入有机荧光物质罗丹明 6G ,得到了不同发光特性的硅基多孔氧化铝膜 .结合过去的理论 ,对上述荧光光谱的来源以及变化进行了讨论 .多孔氧化铝的发光一般都来自于与氧空位有关的缺陷态F+,但它的复合过程会受到体系中的杂质能级或其它发光物质的影响 .来自电解质中的物质在阳极氧化的过程中会参与氧化铝膜的形成 ,进而改变氧化铝膜的成分 。

大孔径多孔氧化铝膜的制备

本文使用磷酸和草酸的混合溶液为电解液,在90V电压下,控制电解液温度在5～10℃制备了平均孔径高达200nm,开孔密度为1.7×109pores/cm2的多孔阳极氧化铝(AAO)膜。与使用单一酸为电解质相比,使用混合酸制备大孔径氧化铝膜所需的电压较低,电流密度较小,对氧化温度的要求也不苛刻。

多孔阳极氧化铝膜形成过程中电场分布的有限元分析

为了进一步了解多孔阳极氧化铝膜孔洞的形成、发展过程与电场分布的关系,建立了4种模型对多孔阳极氧化铝膜中孔洞形成初始阶段和发展阶段的电场分布情况进行了有限元分析。结果表明:在孔洞初始阶段,孔洞间距较小的孔洞底部电场强度小,而间距较大的孔洞底部电场强度较大,浅孔底部电场强度较小,深孔底部电场强度较大;在孔洞发展阶段,间距不等的孔底部电场分布不均,面向壁厚侧底部电场强度较大,面向壁薄侧底部电场强度较小。这些电场分布情况可为进一步分析孔洞发展以及导致孔洞有序分布因素奠定基础。

硅基多孔氧化铝膜的AES多层结构分析和生长过程研究

将电子束蒸发在硅衬底（Ｐ型，〈１００〉晶向，０－５ Ω·ｃｍ） 上厚度４００ ｎｍ 、纯度９９－９９ ％的铝膜，浸入具有中等溶解能力的１５ ｗｔ％ Ｈ２ＳＯ４ 中，ＤＣ恒压６０ Ｖ、恒温０ ℃条件下，进行多孔型过度阳极氧化处理，从而在Ｓｉ 基上得到包含空隙层的多孔氧化铝膜．通过对样品ＴＥＭ 平面形貌、ＳＥＭ 横断面形貌观察以及ＡＥＳ深度剖析，研究了样品的多层结构。

硅基多孔氧化铝薄膜中的裂纹

我们利用硫酸阳极氧化硅基铝膜成功地制备了多孔型硅基氧化铝模板。通过HRTEM观察 ,我们发现氧化铝薄膜中主要存在 3种类型的裂纹 :界面裂纹、孔底裂纹和孔壁裂纹。其中界面裂纹呈波浪型 ,其走向平行于硅铝界面 ;而孔底裂纹则基本垂直于硅基表面。由于铝膜中缺陷 (如晶界、位错、空位等 )的影响 ,铝膜腐蚀氧化中体积膨胀具有不均匀性 ,所以局部应力集中并释放是造成这两种裂纹的根本原因。另外 ,裂纹产生使得局域腐蚀面积增大 ,从而造成局域溶液浓度迅速下降 ,这使得局域孔的生长速率变慢。这一效应和应力的共同作用将影响孔的形状并使得有些孔停止生长。我们认为这是孔自组织排列的一个可能机制。值得注意的是孔底裂纹作为原子扩散的通道 ,使得孔底物质和下金属电极层可以穿过氧化铝绝缘层经由扩散而形成的这一金属原子富集区而导通 ,这一结构特征为利用硅基多孔氧化铝模板原位合成高有序度低维纳米量子器件提供了重要保证。

不同分枝结构多孔氧化铝膜的制备和光学特性

在阳极氧化铝的制备过程中,采用二次氧化方法,通过降低二次氧化过程中的电压,使之变为初始电压的1/n～1/2,得到了具有n个分枝结构的纳米孔径的氧化铝膜.利用岛津UV3101分光光度计测试了样品的透射光谱与偏振光谱.结果表明,在可见和近红外波段,线型孔径结构的多孔铝膜比Y型和枝状结构的多孔铝膜具有更好的透射性能,在偏振性能方面也有优势,更适合作含金属微偏振器件的膜板材料.

二次阳极氧化法制备多孔氧化铝膜

文章介绍采用二次阳极氧化法制备孔洞规则、有序的多孔氧化铝膜的工艺。多孔阳极氧化铝（AAO）膜孔径为20～100nm，孔道相互平行且垂直于表面，深度可达50μm。详细分析了第1次阳极氧化、去除氧化层、第2次阳极氧化、扩孔过程中孔结构发生的变化。研究了不同电解液、阳极氧化温度、外加电压等对多孔氧化铝结构的影响。分析了多孔氧化铝膜的表面及侧面形貌、表面微区成分。在草酸溶液中氧化所得的AAO膜孔径相对在硫酸溶液中的较大。在一定范围内，增加氧化温度及氧化电压能提高AA0膜孔径。

退火温度对多孔阳极氧化铝膜形貌的影响

采用二次阳极氧化法制备了有序的氧化铝膜,于800℃、900℃和1000℃对氧化铝膜进行退火处理,经X射线衍射检测发现,其晶相结构由γ-Al2O3向θ-Al2O3结构转变,而且由于相变不彻底导致多晶相结构并存。比较了3种不同的退火温度对氧化铝膜表面有序孔的影响,提出了对于内嵌入氧化铝膜的前驱体材料的退火条件,即退火温度不宜太高,退火时间不宜太长。

阳极氧化法制备有序纳米多孔氧化铝膜的研究

利用电化学阳极氧化的方法,在草酸溶液中,精确控制反应条件,在高纯铝片表面有序生长了纳米多孔氧化铝膜。试验中,分别采用一次阳极氧化和二次阳极氧化方法制备氧化铝膜。利用H3PO4溶液浸泡法对氧化铝膜进行扩孔处理。通过扫描电子显微镜对样品进行表征分析。结果发现,二次阳极氧化制备的氧化铝膜的孔洞分布较一次氧化的更为规则有序,并且孔径大小均匀一致。扫描电镜观察显示,氧化铝膜的扩孔过程可以去掉阻碍层,并调节孔径大小,溶去二次氧化后黏附在氧化层表面的一些杂质,从而使氧化铝模板更为规则有序,孔径均一。这种经过二次阳极氧化和扩孔处理得到多孔阳极氧化铝模板的方法简单,成本较低,可以为后续的纳米材料合成提供高质量的合成模板。

自组织多孔阳极氧化铝膜的研究进展

主要介绍了几种不同多孔氧化铝膜的制作 ,氧化铝膜的光致发光性质及来源 ,最后介绍了多孔氧化铝膜在钠米材料中的应用 ,并对阳极氧化铝膜发展前景进行了展望。