水热反应条件对ZnO纳米结构薄膜性能的影响

采用水热合成方法制备了ZnO纳米结构薄膜,研究水热反应温度和反应时间对纳米结构薄膜的影响。利用SEM和XRD对样品进行了分析和表征,结果表明:当水热温度为90℃,反应时间为4 h时,ZnO具有纤锌矿结构,结晶良好,纳米针状结构致密均匀;进一步探讨了水热合成ZnO纳米结构的机理。

LPPP异质结构薄膜发光器性能增强的研究

研究了以空穴型梯型聚次苯基（LPPP）和电子型八羟基喹啉铝（Alq3）组成的光发射器发射效率提高的方法，发光器的结构为Au／LPPP／Alq3／Al，测试结果表明这种发光器微腔调谐效应显著，净发射效率得到提高。

低温静电自组装法制备贵金属修饰TiO_2纳米结构薄膜及其增强的光催化性能(英文)

以碱-水热法在金属Ti片上原位生长了TiO2纳米结构(纳米花和纳米线)薄膜,并采用低温静电自组装方法将超细贵金属(金、铂、钯)纳米颗粒均匀沉积于多孔TiO2薄膜上.负载于Ti片上的贵金属/TiO2纳米结构薄膜具有一体化结构、多孔架构和高光催化活性.超高分辨率场发射扫描电子显微镜(FESEM)直接观察表明贵金属纳米颗粒在TiO2表面分布均匀,且颗粒之间相互分离,金、铂、钯纳米颗粒的平均粒径分别约为4.0、2.0和10.0nm.俄歇电子能谱(AES)纵深成分分析表明贵金属不仅沉积于薄膜表面,且大量分布于TiO2纳米结构薄膜内部,其深度超过580 nm.X射线光电子能谱(XPS)分析表明,经300°C下在空气中热处理后,纳米金仍保持金属态,纳米铂部分被氧化成PtOabs,而钯粒子则完全被氧化成氧化钯(PdO).以低温静电自组装法沉积贵金属,贵金属负载量可通过调节组装时间与溶胶pH值来控制.光催化降解甲基橙的结果表明,沉积的纳米金和铂能显著增加TiO2纳米结构薄膜的光催化活性,说明金和铂粒子可促进光生载流子的分离;但负载的PdO对TiO2薄膜的光催化性能增强几乎无作用.

FDTD法研究镀纳米结构薄膜光纤探针近场分布的特性

利用时域有限差分法(finite difference time domain,FDTD),对镀纳米结构薄膜光纤探针的成像特性进行数值模拟。讨论了探针尖端纳米颗粒以及薄膜中粒间距对探针分辨率和灵敏度的影响。结果发现,镀膜中颗粒分散且针尖端20 nm内有一个纳米颗粒时,分辨率可以提高数十纳米,灵敏度提高数十倍。

三明治结构薄膜GMI效应的频率特性

利用一定边界条件下的Maxwell方程、Landau-Lifshitz方程和欧姆定律,解出了三明治结构薄膜的阻抗公式,式中包含了各向异性和交换作用等因素.利用MATLAB进行了数值计算,得出三明治薄膜阻抗与外磁场和频率的关系曲线.结果表明中间夹高导电材料的三明治薄膜的巨磁阻抗效应比单层磁性薄膜大,铁磁层为横向各向异性时阻抗的峰值将出现在外磁场与各向异性场相等的位置,并存在某一最佳频率使阻抗达最大值.

氧化辅助脱合金法制备Cu_xO多孔纳米结构薄膜

采用课题组新发展的氧化辅助脱合金(OAD)技术,对由磁控溅射设备在不锈钢衬底上沉积的Cu0.54Al0.46合金薄膜进行化学腐蚀处理,从而得到CuxO多孔纳米结构薄膜。利用粉末X射线衍射仪、扫描电子显微镜和透射电子显微镜对腐蚀产物的晶体结构、微观形貌和化学成分进行了表征分析。研究结果表明,腐蚀产物为一大面积且均匀的CuxO多孔纳米结构薄膜,它主要由片状结构的Cu8O7和棒状结构的Cu2O共同组成。进一步地,对CuxO多孔纳米结构薄膜的形成机理进行了初步探讨。

热退火γ-Al_2O_3/Si异质结构薄膜质量改进

采用高真空 MOCVD外延技术 ,利用 TMA( Al( CH3) 3)和 O2 作为反应源 ,在 Si( 10 0 )衬底上外延生长γ-Al2 O3 绝缘膜形成 γ-Al2 O3/ Si异质结构材料 .同时 ,引入外延后退火工艺以便改善 γ-Al2 O3 薄膜的晶体质量及电学性能 .测试结果表明 ,通过在 O2 常压下的退火工艺可以有效地消除γ-Al2 O3 外延层的残余热应力及孪晶缺陷 ,改善外延层的晶体质量 ,同时可以提高 MOS电容的抗击穿能力 。

脉冲电压对Al掺杂ZnO纳米结构薄膜的影响

采用脉冲电磁场辅助水热合成方法制备了Al掺杂ZnO纳米结构薄膜,分析了脉冲电压对纳米结构薄膜形貌和结构的影响,利用SEM和XRD对样品进行了分析和表征,结果表明:当脉冲电压为500V时,ZnO具有纤锌矿结构,结晶良好,纳米结构组织致密,均匀;较未施加脉冲电磁场,ZnO的长径比提高了1.8倍。并进一步探讨脉冲电磁场对ZnO纳米结构的作用机理。

溅射与水热混合法制备ZnO纳米结构薄膜的异常光致发光特性(英文)

用一种混合方法用来制备ZnO纳米结构薄膜,首先利用射频磁控溅射法在玻璃衬底上沉积ZnO薄膜作为种子层,然后用水热方法合成ZnO纳米结构薄膜.为研究ZnO纳米结构薄膜的特性,利用X——射线衍射(XRD)及扫描电子显微镜(SEM)对薄膜的结构和形貌进行分析,并用X——光电子能谱技术(XPS)对薄膜的化学组份进行分析,最后利用光致发光方法(PL)对ZnO薄膜的发光性能进行了研究.从XRD谱图中可以看出,无论溅射的ZnO种子层还是水热合成ZnO纳米结构薄膜均为良好c轴(002)结晶状态的六角纤锌矿结构.从SEM图像看出,磁控溅射ZnO种子层为连续平整的膜状结构;而经过水热处理后则得到垂直于衬底的六角纳米棒和纳米片两种不同形貌的结构.XPS分析现示,在ZnO种子层中,锌和氧的比例基本上为1,说明磁控溅射ZnO晶体质量较好;而ZnO纳米结构薄膜中存在明显的氧空位缺陷.值得提出的是ZnO纳米薄膜光致发光谱存在异常的特性,采用波长为325 nm的He-Cd激光激发出可见光范围(500~700 nm)内的发光带,强度最强的是橙——红色的光(~600 nm),且肉眼可直接观察到.随着激发光波长在280~380 nm范围内变化,橙——红色光的强度首先增加后减小,在激发光波长350 nm处,强度达到极大,且极大发射的波长出现红移.进一步,结合上述XPS结果以解释这种强可见光的发射,可以认为主要是由薄膜中与氧空位有关的缺陷造成.

基于光学光刻技术的PDMS微纳敏感结构薄膜加工工艺研究

利用光学光刻技术进行多种形状规格聚二甲基硅氧烷(PDMS)微纳敏感结构的并行加工。研究了基于光学光刻技术的PDMS微纳敏感结构薄膜加工工艺,并加工出不同形状、、不同大小的PDMS微纳敏感结构。此外,对加工后的PDMS微纳敏感结构薄膜进行表征,观察了不同形状、不同大小的PDMS微纳敏感结构的形貌特征。结果表明:基于光学光刻技术的PDMS微纳敏感结构薄膜加工工艺具有加工效率高,加工过程中不需要刻蚀、激光加工等复杂工艺和昂贵设备的特点,并且实现了大批量PDMS微纳敏感结构的并行加工。同时,掩模板上的微纳图案较好地转移到PDMS薄膜上,具有较好的图案曝光成像和图形转移效果。此外,制备的PDMS微纳敏感结构形状较规则、排列整齐,并且不同形状,不同大小的PDMS微纳敏感结构都具有高度一致性较好,侧面轮廓分明,侧壁角接近90°的特征。

氟碳纳米结构薄膜调控干式电抗器二次电子发射特性研究

当前,广泛采用的修饰方法包括粗糙化处理构建微/纳米级陷阱和沉积以银、氮化钛、阿洛丁为代表的低二次电子发射系数镀层,然而由于表面氧化、吸附水分子和羟基自由基等原因,内二次电子的平均散射自由程延长,逸出能力增强,导致上述金属和半导体镀层抑制二次电子发射的效果欠佳。本文针对上述问题提出以低表面能的氟碳薄膜为镀层材料,结合绝缘材料二次电子发射特性的微观影响因素,提出氟碳薄膜的二次电子发射特性宏观调控方法。

YBa2Cu3O7—x／La2／3Ca1／3MnO3异质结构薄膜的微结构

本文通过高分辨X射线衍射及掠入射(GID)的实验方法对生长在SrTiO3衬底上的LLa2/3Ca1/3MnO3和YBaCu3O7单层膜及YBa2Cu3O7-x/La2／3Ca1／3MnO3异质结构双层薄膜的微结构进行了研究。结果发现，所有薄膜都呈c向生长。由于热膨胀系数的不同而引起的热应力使得LCMO膜的晶格参数与靶材的相差较大。La2/3Ca1/3MnO3在单层腹及双层膜中都由靶材的立方结构变成了薄膜状态的四方结构。YBa2Cu3O7在单层膜及双层膜中都由靶材的正交结构变成了薄膜状态的四方结构。La2/3Ca1/3MnO3膜与YBa2Cu3O7膜在不同的样品中处于不同的应力状态。

新纳米结构薄膜展现高效转换太阳能前景

在一场让太阳能电池更廉价和更高效的竞赛中，许多科学家和起步阶段的公司正在把希望放在利用纳米结构的新设计上。利用纳米技术，科学家可以测试和控制一种材料如何产生、捕捉、转移和贮存自由电子——这些属性对于把阳光转换成电能非常重要。

基于辛Runge-Kutta方法的棋盘形褶皱二维薄膜-基底结构动力学特性研究

基于力学屈曲原理的褶皱薄膜-基底结构已成功应用于制备可延展无机电子器件。然而,该类电子器件在应用时需要服役于复杂动态环境中,针对棋盘形褶皱薄膜结构的动力学问题鲜有研究,此问题又是该类电子器件走向实际应用需要解决的关键问题之一。本文首先采用能量方法,分别计算了二维薄膜的弯曲能、膜弹性能和柔性基底中的弹性能以及薄膜动能;然后采用拉格朗日方程,推导出了该结构的振动控制方程;而该方程为非线性动力学方程,无法给出其解析解;因此,本文采用辛Runge-Kutta方法对其进行数值求解;数值结果表明,辛数值方法具有长期稳定的特性和系统结构特性,为高精度的可延展电子器件的动力学问题研究提供了优异的数值方法。

可延展压电薄膜基底结构界面脱粘的预测与调控

调控薄膜基底结构的表面不稳定性已被成功应用于制备可延展的新型电子设备中。然而,该类电子器件在工作中需要承受外部载荷作用,致使薄膜-基底结构界面处残余应力集中,容易诱发薄膜电子器件与基底脱粘与分层。该文将从理论分析和数值仿真角度,研究压电薄膜在柔性基底表面上的失稳特性。由于压电薄膜变形具有大位移小应变的特点,该文基于非线性Euler-Bernoulli梁理论与能量最小化原理,建立压电薄膜基底结构无屈曲、褶皱、局部屈曲及全脱层屈曲模式的理论分析模型;从能量角度定量分析了薄膜-基底结构4种模式相互演变的临界条件;通过数值仿真,验证了该文解析结的有效性,定量、定性的讨论了薄膜基底结构的材料、几何参数对4种模式演变的影响。研究结果表明:改变基底弹性模量、预应变、物理场强度和界面粘附系数能够调控压电薄膜基底结构的屈曲模式;通过调控温度变化量和电压的方式,能够实现对压电薄膜基底结构的失稳特性精细化调控。该文的研究结果将为提升薄膜基底型的电子器件的稳定性及优化设计提供理论支持。

工艺参数、退火温度对钽氮化物薄膜生长速率、相结构及电学性能的影响

钽氮化物(TaNx)因其优秀的物理、化学稳定性及低电阻温度系数(TCR)等特性被广泛运用于薄膜电阻材料。采用反应磁控溅射设备在Si(100)基片上制备钽氮化物(TaNx)薄膜,通过调节不同溅射参数,对比研究了氩氮总流量、氮气含量、溅射功率等条件对薄膜的影响。通过台阶仪、XRD、电学测试等方式表征其薄膜沉积速率、薄膜结构、TCR及电阻率,并总结其影响规律。实验结果表明,薄膜溅射过程中氩氮总流量、氮气含量、溅射功率等工艺参数均会对TaNx薄膜沉积速率产生明显影响;同时工艺参数还会直接改变薄膜的物相结构,影响薄膜结晶质量,从而带来薄膜TCR与电阻率的变化。此外,通过调节退火温度,探究了真空退火温度对薄膜性质的改变规律,并通过SEM表征薄膜形貌。实验结果表明,退火有效提高了薄膜晶粒尺寸,促进了薄膜二次结晶;退火温度的上升使得TaN(111)相强度增大,并在达到300℃后出现TaN(200)相与TaN(111)相;随着退火温度提高,薄膜电阻率呈上升趋势,薄膜TCR的绝对值先减小后增加,在退火温度达到800℃时,膜层出现明显开裂。研究结果表明,通过控制调整制膜工艺可改善TaNx电阻薄膜的沉积速率、物相结构与电学性能。

双层薄膜与弹性梯度基底三层结构表面失稳分析

硬薄膜/软基底结构的表面失稳问题一直是柔性电子器件的难题,基于此,本文考虑了双层结构与弹性梯度基底间的界面剪切力,建立了双层薄膜/弹性梯度基底模型;利用位移协调条件,理论推导得到了双层薄膜/弹性梯度基底结构的临界应变和失稳波长的表达式并通过有限元仿真,验证了本研究解析解的有效性。在此基础上,应用此解析解进一步研究了弹性梯度基底的材料、双层薄膜结构厚度比等参数对临界应变和波长的影响。结果表明:减小器件层的厚度或者增加封装层的厚度,可以提高双层膜/弹性梯度基底结构的稳定性;当弹性梯度材料基底表面“较软”或器件层“较硬”时,器件层与基底界面的剪切力的影响较大,可以提升三层膜/基结构抵抗界面破坏的能力。本研究成果将为硬薄膜/弹性梯度基底结构的柔性电子器件的制备提供理论支撑。

微薄膜超材料复合隔声结构的低频宽带隔声研究

在治理环境噪声方面低频隔声是一个难以解决的顽疾。随着声学超材料的发展,发现由薄膜微结构周期排列构成的轻质隔声材料具有优异的低频隔声性能。研究这种低频隔声材料与传统隔声材料的组合,通过设计这样一种复合结构实现覆盖低频到中高频的高效宽带隔声。在理论上推导出薄膜微结构的隔声量计算公式及简化公式,同时结合传统均质板的隔声理论,实现对复合隔声结构整体隔声的理论预测。通过对所设计样件的测试验证了理论模型的有效性,结果表明该复合结构具有高效的宽带隔声效果。该研究对低频宽带噪声控制具有较大应用价值。

基于常应变单元的空间薄膜结构动力学建模与分析

为了保证薄膜结构构成的充气式可展开天线、网状可展开天线和太阳帆等航天器的表面精度、信号增益等工作性能,需要对空间薄膜结构的动力学展开性能进行分析。由有限元离散方法将整个薄膜反射面离散为众多常应变三角形单元,这些单元的节点可视作质点;考虑这些三角形单元的弹性势能,由最小势能原理得到三角形单元的平衡方程,从而实现单元上点的应变和单元三条斜边线应变之间的转换;最后,为了防止展开过程中单元间接触,建立接触模型,由薄膜反射面的离散拓扑组集结构的质量矩阵和刚度矩阵,并建立动力学方程。基于文中方法对具体算例进行计算和分析,结果表明,动力学模型能够很好的模拟薄膜的展开过程,可应用于薄膜结构的展开性能分析中。

全光谱SiO_(2)结构色薄膜的加色法制备及其光学性能

为解决在制备不同粒径的小球来实现全光谱结构色过程中工作量大的问题,采用溶剂调控法合成粒径均匀的304、260、200 nm的SiO_(2)纳米颗粒,利用三原色加色法原理将3种不同粒径的纳米SiO_(2)悬浮液按照不同质量比两两混合,然后放在烘箱中进行重力沉降自组装,制备出全光谱非晶光子晶体结构色薄膜,探究混合比例对SiO_(2)光子晶体结构色的影响。同时为提高结构色的饱和度,将墨水添加到不同混合比例的SiO_(2)悬浮液中,研究墨水质量分数对光子晶体结构色的影响。结果表明:随着小粒径SiO_(2)比例的增加,结构色会出现蓝移现象;墨水质量分数越高,结构色亮度越低,色度呈先增加后减小趋势,当墨水质量分数为0.4%时,结构色饱和度最好。