表面纳米织构多晶硅太阳电池光电性能研究

通过降低多晶硅太阳电池的表面反射率,实现提高器件光电性能的目标,一直受到工业界和科研界的广泛关注。利用简单的银催化化学腐蚀法和碱溶液表面修饰,制备了基于纳米多孔和倒金字塔表面结构的多晶硅太阳电池。通过对电池的光电转换参数测试和器件模拟,重点研究了纳米结构太阳电池的光电性能,并对这些电池的后期性能优化提出了探索性的建议。

等离子体纳米织构化聚丙烯表面的超疏水稳定性研究

等离子体纳米织构化方法可在聚合物表面制备纳米结构,与等离子体聚合沉积具有低表面能的氟碳聚合物薄膜相结合,是制备超疏水聚合物表面的有效方法之一。外界因素作用对超疏水稳定性的影响是制约超疏水表面应用的主要因素。采用等离子体纳米织构化方法对聚丙烯表面进行改性,制备出具有纳米柱结构的超疏水表面,研究了在不同温度下的水滴蒸发过程和在不同初始速度下的水滴撞击过程。在温度30℃和60℃下水滴蒸发过程中的浸润状态变化相似,当液滴体积从4.0μL减小到0.7μL时,水滴从低黏附性Cassie态转变为高黏附性Wenzel态。水滴以1.24 m/s速度撞击到水平聚丙烯表面时液滴完全回弹,当水滴速度为1.39 m/s时,水滴发生部分回弹,表面黏滞0.2μL小液滴,水滴撞击到弯曲表面上发生小液滴黏滞的临界速度增加到2.79 m/s。小液滴在表面经自然振荡作用发生去润湿过程,黏滞液滴可以从高黏附性Wenzel态恢复至低黏附性Cassie态,使超疏水表面依旧能够保持良好的稳定性。

介电层表面纳米织构化及其电润湿行为影响研究

为了更好地调控液滴的形状,探讨了纳米织构化介电层表面的电润湿行为.采用刻蚀和软压印方法在导电基底上实现了紫外光固化聚合物(NOA61)介电层的纳米织构;搭建了实验平台,观察对比了厚度相同而形貌不同的介电层表面的电润湿响应.结果表明,平整光滑介电层在电压较低时表现为不可逆的电润湿响应,当方波电压大于200V时则表现为可逆的电润湿响应;网格纳米织构介电层的可逆转变临界电压为350V,而纳米锥织构介电层则在高达500V以上直至产生接触角饱和现象也仍保持不可逆的电润湿响应;几种介电层的饱和接触角趋于一致.之所以水滴在纳米织构化的介电层表面发生了不可逆的Wenzel接触模式润湿转变,是由于水滴在电场下与织构微观表面之间具有较高的粘滞作用.

Au纳米颗粒织构化表面的黏着和摩擦学行为研究

利用自组装技术在单晶硅(100)面制备了Au纳米颗粒织构化表面(nanoparticle-textured surfaces,NPTS),采用原子力显微镜(AFM)和UMT-2MT摩擦磨损试验机考察了Au纳米颗粒织构化对表面微/纳尺度黏着与摩擦性能的影响机理.结果表明:在颗粒堆积密度较低的表面,接触力学符合连续接触力学模式;在颗粒堆积密度较高的表面,形成多峰接触,有效地减少了接触面积,降低了黏着和摩擦.与光滑硅表面相比,组装时间为3.0 h的Au纳米颗粒织构化表面的黏着力降低了77%,在试验载荷为7 nN时,其摩擦力降低了42%.

纳米晶金刚石织构粒子增强银基电接触复合镀层的研究

采用具有纳米晶织构的金刚石微粒强化银基电接触复合镀层。研究了金刚石微粒的粒度和浓度对复合镀层外观、微观形貌、硬度、耐磨性、接触电阻及电磨损率的影响。结果表明 ,金刚石粒子的加入能有效提高银镀层的耐磨性和电接触使用寿命。与压机合成的单晶金刚石微粒相比 ,纳米晶金刚石粒子与银基体的结合力更强。

离子束轰击改性对基底表面织构形成规律的影响研究

利用氩离子束对硅基底表面进行轰击,形成了不同规则的纳米织构,对不同织构的变化规律进行系统的研究,采用原子力显微镜分析表面形貌。结果表明,随着氩离子垂直轰击基底表面的时间从0增加到15 min,表面粗糙度由0.205增大到0.490 nm,且当垂直轰击基底15 min时,表面呈现出纳米点阵织构;当氩离子与基底呈一定夹角轰击时,基底表面呈现波纹纳米织构,且随着轰击角度的增加,表面逐渐变得粗糙。当离子束轰击时间继续增加时,基底表面织构基本维持不变。研究结果为进一步探索离子束表面改性技术对不同基底表面形貌产生的影响、提高沉积薄膜附着力、以及离子束刻蚀等工作提供了理论参考。

基体表面纳织构化对AlCrN涂层刀具界面结合强度影响的研究

为了探讨基体表面不同预处理工艺对涂层界面结合强度的影响,利用研磨抛光、喷砂和织构化等三种不同的预处理工艺对基体表面进行处理后涂覆Al Cr N涂层,制备出三种不同的Al Cr N涂层试样。对试样进行划痕试验,研究并比较各试样的界面结合强度。研究结果表明:与研磨抛光和喷砂两种预处理方式相比,织构化工艺能在基体表面有效加工出规则、连续的纹理,增加基体表面的粗糙度,有利于增加涂层与基体间的界面结合强度。

冲击合成金刚石中的纳米级多晶结构

冲击合成的金刚石微粉中存在一种晶粒沿一定方向排列的纳米级织构组织。织构晶粒的尺寸厚度为5～10nm,长度20～50nm。这种织构通常是立方和六方金刚石的共生晶体。

离子液体图案化表面制备及胶体探针法实验研究

介绍一种新型表面黏着力可控的表面的制备方法,通过局部阳极氧化结合离子液体离子交换技术,在纳米尺度下制备复合图案化织构表面以及测量其表面力学特征。采用基于导电原子力显微的局部阳极氧化技术制备出各种形状和尺寸的纳米二氧化硅图案阵列,利用自组装技术对织构化图案进行分子自组装。通过对表面离子液体分子自组装薄膜的表面阴离子进行离子交换就可以对表面黏着力进行控制。另外,采用新颖的胶体探针技术对实际的复合表面的黏着力学进行表征。表征参数数据表明该实验方法能普遍用于半导体基底表面改性。