用薄膜氧化法指导生产1号AH-70道路沥青的研究

根据薄膜烘箱试验的氧化历程建立了一种能评价和预测用氧化法生产 70号沥青时产品膜后性能的试验方法 ,经过实验室和工业的验证 :该种薄膜氧化法用来模拟和预测浅度氧化生产 70号沥青时产品的软化点、膜后低温延度和针入度比具有较好的准确性 ,这一特点在指导 A原油生产 1号

FePt薄膜氧化的电子显微学表征

电子束蒸发沉淀法制备的Fe Pt多层膜在N2气氛下经550℃退火可获得有序L10 FePt相。截面样品形貌像表明退火600s的样品形成了双层结构,样品选区电子衍射谱、X射线能谱及电子能量损失谱中O K边吸收峰形状分析表明该样品的上层结构主要为尖晶石相Fe3O4的氧化产物,下层结构主要为有序L10 FePt相。由于Fe的选择性氧化造成FePt相的成分偏离设计要求,从而对FePt超薄膜的磁学性能产生很大影响。

多彩结构色氧化铝薄膜氧化机制的研究

在草酸电解液中,球形碳点电极作为阴极,铝箔作为阳极,利用一次氧化工艺成功的制备出了单一色彩和虹彩环形结构色的氧化铝薄膜.实验结果显示,球形碳点电极下制备的氧化铝薄膜厚度由薄膜中心向外呈对称性递减.当薄膜的径向厚度差在某一波长光的覆盖范围内时,薄膜呈现单一结构色,而当径向厚度差超出某一波长光的覆盖范围时,薄膜呈现虹彩环形结构色.本文详细的讨论了电极间距、氧化电压和氧化时间对薄膜结构色的影响,并从理论上分析了球形碳点电极下多孔氧化铝薄膜的氧化机制.

超声波对石英表面薄膜氧化铁的脱除

石英砂表面氧化铁薄膜的脱除多采用磁选、擦洗、酸处理等工艺,不同工艺存在对氧化铁薄膜的脱除率低、污染等局限性。以某河砂为试验样,采用超声波法脱除试验样表面氧化铁薄膜,研究了超声波功率、给矿质量分数、处理时间、搅拌作用对试验样中Fe2O3含量的影响。结果表明,超声波功率为550 W,给矿质量分数为45%,处理时间为6 min,磁力搅拌转速为90 r/min时,该试验样中Fe2O3含量可由0.15%降低至0.091%。

五氧化二钒薄膜材料制备方法研究进展

由于V^(5+)的饱和氧化态,五氧化二钒成为钒体系中最稳定的氧化物。作为功能材料,五氧化二钒薄膜在众多科学领域有着巨大的应用潜力,因而受到越来越多的关注。这主要归功于其特殊的层状结构、高能量密度、良好的化学和热稳定性以及优异的光学和电学性能。五氧化二钒薄膜的制备方法很多,采用不同的实验方法在不同衬底上制备的五氧化二钒薄膜因化学成分和组织结构差异而造成其电学、光学性能也存在显著的差异。本文详细阐述了五氧化二钒薄膜现有的制备技术,并对五氧化二钒薄膜材料应用的发展趋势进行了展望,以期为五氧化二钒薄膜产业的发展提供参考。

超薄非晶氧化物半导体薄膜的制备及光学带隙调控综合实验设计

为提升学生创新素养,通过将科研内容融入实验教学,设计了超薄非晶氧化物半导体薄膜的制备及光学带隙调控实验。采用磁控溅射的方法在石英衬底上制备非晶铟锡氧化物半导体薄膜,通过材料表征研究厚度对薄膜晶体结构、表面形貌和光学特性的影响。实验结果表明,薄膜厚度影响成膜的表面粗糙度,同时薄膜的光学带隙随膜厚增加而减小。该创新实验涵盖了材料制备、表征及机理分析,涉及半导体、材料学、光电子等多个学科领域,且结合实际科研内容,提高了学生的科研积极性,有助于培养学生创新思维,提高理论与实践相结合的能力。

气相沉积技术制备氧化锰薄膜及其组分调控的研究进展

本文介绍了利用气相沉积技术,包括物理气相沉积、化学气相沉积、原子层沉积等技术制备氧化锰薄膜以及组分调控的研究现状,重点介绍了等离子体辅助化学气相沉积/原子层沉积氧化锰薄膜的研究进展,对所使用的锰前驱体做了总结,并展望了氧化锰薄膜的发展趋势。

使用电子回旋波共振等离子体源辅助中频磁控溅射沉积氧化铌薄膜

中频磁控溅射虽相较于电子束蒸发成膜质量更好,但不可避免仍然存在一部分颗粒物,将严重影响光学薄膜的质量和光学特性。研究了使用电子回旋波共振(ECWR)等离子体源作为辅助设备与中频磁控溅射相配合沉积的氧化铌薄膜,进行了等离子体诊断和薄膜表征。结果表明:在相同条件下,ECWR等离子体放电的氧化效果明显优于传统的感应耦合等离子体放电。ECWR等离子体源能够在较低压强的纯氧环境下稳定产生高密度等离子体,无须通过氩气作“引子”来激发维持氧气的稳定放电,展示了电子回旋波共振放电结构的优越性。沉积得到的非晶氧化铌薄膜光滑均匀且透射率达91%,能有效消除中频磁控溅射产生的颗粒物问题。通过透射率波峰位置对比发现纯氧ECWR放电样片出现红移,原因是其放电得到的薄膜均匀而致密,使光学禁带宽度向低能方向漂移出现带隙窄化。研究结果还揭示了离子源高密度、低能量特性与薄膜表面和光学特性之间的关系,为精密光学薄膜应用提供了新的解决方案。

Li_(7)La_(3)Zr_(2)O_(12)基氧化铝薄膜的制备及对固态电解质应用性能的影响

Li_(7)La_(3)Zr_(2)O_(12)(LLZO)具有离子电导率高、电化学窗口宽、与锂负极相容性好的特点,在锂离子电池领域成为了传统有机液态电解质的潜在替代品。然而,LLZO极易与空气中的CO_(2)、H_(2)O反应生成副产物Li_(2)CO_(3),致使LLZO离子电导率降低,甚至丧失。针对这一问题,本研究采用先旋涂后烧结的方法在LLZO表面构筑氧化铝薄膜,借助致密氧化铝薄膜阻隔LLZO与空气的直接接触的特性,改善和提高LLZO的空气-水稳定性。结果表明,采用该方法可在LLZO表面构筑厚度约为13.34μm的无定形氧化铝薄膜层。该薄膜层有效提高了LLZO对气体的阻隔性,增大了LLZO表面疏水特性,在一定程度上抑制了Li_(2)CO_(3)的生成。同时,由于渗入LLZO中氧化铝对空隙的填充作用,强化了离子传输特性,使负载薄膜后LLZO的离子传导的活化能从0.40 eV降低至0.28eV,离子电导率从4.48×10^(5)S·cm^(-1)提高到5.06×10^(-5)S·cm^(-1),提高了13%。

掺杂氧化铪基薄膜铁电性能的研究进展

铁电薄膜的研究多集中于钙钛矿结构材料,然而,这些传统的铁电材料存在与硅Si兼容性差、含铅而污染环境、物理厚度大、电阻低、带隙小等问题。不同的掺杂剂,如Si、Zr、Al、Y、Gd、Sr和La可以在HfO_(2)薄膜中诱导铁电或反铁电性,使其剩余极化率达到45µC·cm-2,矫顽力(1~2 MV·cm^(-1))比传统铁电薄膜大约1个数量级。同时,HfO_(2)薄膜厚度可以非常薄(低于10 nm),并具有很大的带隙(约5 eV)。这些优于传统铁电材料的特质可以克服包括铁电场效应晶体管和三维电容传统铁电材料等在薄膜存储器应用中的障碍。除此之外,反铁电薄膜的热电耦合性将有望用于能量收集、存储、固态冷却和红外传感器等多种应用中。HfO_(2)掺杂薄膜可以通过不同的沉积技术如ALD、溅射和CSD来制备,其中ALD技术沉积的薄膜优势更加明显。本文综述了近年来掺杂HfO_(2)薄膜材料铁电性和反铁电性的研究进展,详细介绍了不同掺杂元素、薄膜厚度、晶粒尺寸、电极、退火及应力等对薄膜铁电性的影响。

高浓度掺杂非晶铟镓锌氧化物薄膜的态密度模型研究

针对背沟道刻蚀(Back Channel Etch,BCE)技术的非晶铟镓锌氧化物(a-IGZO)薄膜晶体管(Thin Film Transistor,TFTs),建立了一种高浓度掺杂态密度模型(High Concentration Doping Density Of States model,HCD-DOS model),并通过数值模拟研究态密度关键参数对器件性能的影响,以此揭示a-IGZO TFTs中制备工艺对导电沟道修复的物理机理.首先,采用结合强度较高的钼/铜双层结构作为栅/源/漏电极,引入BCE方法制备了底栅顶接触(BottomGate Top-Contact,BG-TC)TFTs.其次,建立了适用于BCE技术的a-IGZO TFTs的HCD-DOS模型.随后,基于TCAD(Technology Computer Aided Design)仿真器对态密度关键参数进行数值研究,结果表明,不同态密度参数对a-IGZO TFTs器件转移特性曲线、电学特性以及沟道内部电子浓度分布的影响有所差异.最后,基于HCD-DOS模型探索SiO_(x)钝化层沉积和N_(2)O等离子体处理对器件内部机理的影响.研究发现,N2O等离子体处理对态密度分布和沟道载流子浓度有显著影响,进而导致阈值电压正向漂移.

用于电致变色技术的氧化钨薄膜最佳厚度的探索

WO_(3)薄膜在小直流电压作用下,通过阳离子的嵌入/脱出可以在深蓝色和透明态之间进行可逆变色.注入离子的迁移路程(即薄膜厚度)对WO_(3)电致变色性能和循环稳定性有极大影响.因此,本文采用直流反应磁控溅射制备WO_(3)薄膜,通过控制溅射时间制备得到200 nm、500 nm、800 nm、1100 nm、1400 nm 5种厚度的薄膜样品,分别测试其初始态和1000圈CV循环后的电荷储量、调制率、响应时间及记忆时间,探究用于电致变色技术的WO_(3)薄膜的最佳厚度.结果表明,800 nm厚度的WO_(3)薄膜表现出的电致变色性能和循环稳定性明显优于其他厚度,在1000圈循环后电荷储量下降了25.1%,在波长550 nm处调制率衰减了1.59%,24 h静置后透过率增加了11.73%.该研究可为WO_(3)薄膜的产业化应用提供更为精确的理论指导.

退火温度对溶胶-凝胶法氧化钨薄膜电致变色性能的影响

电致变色是指在外加电场的作用下电解质中离子嵌入材料中,使得材料本身光学特性发生变化的现象。电致变色材料被用于建筑隔热、装饰、信息显示等场景。氧化钨(WO_(3))作为一种被广泛研究的无机电致变色材料,虽其储量丰富,但受制于苛刻的制备工艺,以及透明导电基底的昂贵价格,在光热调控场景中很少大面积使用无机电致变色薄膜。基于此,采用溶胶-凝胶法(Sol-gel),通过改变退火温度制备了结晶态和非晶态的氧化钨(WO_(3))薄膜,同时探索了不同退火温度对其电致变色性能的影响。实验结果表明,随着退火温度(200、250、300和350℃)的增加,薄膜由非晶态逐渐转变为结晶态,且薄膜内部结构趋于致密化。在退火温度200℃下,薄膜呈现出最佳的电致变色性能及良好的反应可逆性,在1 mol·L^(-1)的AlCl3溶液中电压为-0.5 V时,薄膜在633 nm处的光学对比度为79%;而在250、300和350℃退火温度下,随着薄膜内部结构趋向于致密,当施加正向电压时嵌入的离子无法在短时间内脱离出来,使得薄膜的光学性质难以回复到初始的状态,造成着色褪色响应速度下降,导致光学对比度不同程度的降低,在633 nm处的光学对比度分别为39.1%、23.7%和46.1%。其中,350℃退火的样品在光学对比度上呈现差异化,这归因于薄膜结晶,细微的晶界提供了较多的反应位点。本研究提供了一种简易的、低成本的制备WO_(3)薄膜的方法,为大面积应用电致变色材料提供了理论参考。

氧化钒薄膜沉积设备及其电阻均匀性调试方法

介绍一种氧化钒薄膜沉积设备以及电阻均匀性的调试方法。采用反应磁控溅射法在涨有氮化硅薄膜的硅衬底上制备了氧化钒薄膜,采用四探针电阻测试仪测试氧化钒薄膜的方块电阻。结果表明,通过改变氧气在衬底表面的分布,可以实现对氧化钒表面电阻均匀性的实时调控,即通过增加氧气流量提高对应位置的电阻或减小氧气流量来降低对应位置的电阻,从而获得了电阻均匀性良好的氧化钒薄膜。同时也降低设备开腔调试的频率,节约靶材及时间成本。该设备的改造思路也可推广至用于其他薄膜的制备。

纳米纤维素-氧化石墨烯层状薄膜的制备与性能

纳米纤维素是具有可再生性、可降解性的天然高分子材料。基于氧化石墨烯优越的物理性能,采用真空抽滤方法制备纳米纤维素-氧化石墨烯高度有序层状结构以提高纳米纤维素薄膜的力学强度和疏水性能。实验结果表明,当石墨烯质量分数为4%时,纳米纤维素-氧化石墨烯层状薄膜的拉伸强度达到最大值204.4 MPa,比原始CNCs薄膜抗拉强度提升58.8%。层状薄膜的弹性模量随氧化石墨烯质量分数的增加呈现先增加后降低的趋势。通过对层状薄膜进行微观形貌分析和动态热机械性能分析验证了力学试验结果的准确性。对纳米纤维素薄膜和纳米纤维素-氧化石墨烯层状薄膜的接触角进行测定,发现由于纳米纤维素的氢键网络与氧化石墨烯表面游离羟基之间的相互作用,层状薄膜的疏水性能显著提升。

磁控溅射参数对氧化钨薄膜结晶性的影响

氧化钨薄膜的结晶性对于其电致变色、紫外光电效应等特性影响显著.本文研究了射频磁控溅射制备氧化钨薄膜的实验参数对薄膜结晶性的影响.结果发现,升高衬底温度至265℃以上或室温下降低沉积气压至0.5Pa都可以获得含有结晶态的氧化钨薄膜,但前者为(001)择优取向,后者为(111)择优取向,而室温下当沉积气压在1Pa以上时则不能得到择优生长的氧化钨薄膜.此外,我们还发现氩氧流量比对薄膜的结晶性也有影响.这些结果可以为调控射频磁控溅射制备氧化钨薄膜的结晶性提供参考.

外场对拓扑相变氧化物薄膜物性的调控研究进展

钙钛矿型过渡金属氧化物在外场激励下可以通过得失氧离子发生显著的结构拓扑相变,同时伴随着输运、磁性、光学等物性的巨大变化,是近年来被重点关注的研究体系,在固态氧化物燃料电池、氧气传感器、催化活性、智能光学窗口以及神经形态计算器件中具有巨大的应用前景.本工作回顾了近年来国内外研究小组在拓扑相变氧化物薄膜及其物性调控方面的工作进展,详细介绍了这类典型薄膜材料在应力场、电场、光场、温度场等外场激励下呈现出的新奇物性,并讨论了其基本物理机制.本综述旨在进一步认识此类材料中的电荷、晶格、轨道等量子序之间的微观耦合机制及其与宏观物性的关联,相关研究有望为基于功能氧化物的高灵敏度、弱场响应的电子器件提供新材料、新途径和新思路.

基于二氧化钛薄膜的电致变色性能研究实验的教学实践

基于科研引导型的创新实验教学在本科生开放实验教学中越来越受关注,本文以“二氧化钛基薄膜的电致变色性能研究”为例,将前沿热点融入到本科生探索性实验教学中,学习二氧化钛基薄膜的制备方法并研究其电致变色的机理。通过开放性教学实践的方式,引导学生实验探索的自主能动性,拓宽学生获取科学知识的渠道,培养学生的探索能力和科研思维。

硅异质结太阳能电池用透明导电氧化物薄膜的研究现状及发展趋势

硅异质结(SHJ)太阳能电池是目前光伏产业中的重要组成部分,其由于具有高开路电压(V_(oc))等优点而引起了广泛的关注。在硅异质结太阳能电池中,透明导电氧化物(TCO)薄膜层的光学性能和电学性能分别影响着电池的短路电流(J_(sc))、填充因子(FF),进而影响电池的转换效率。近年来,SHJ电池中TCO层的研究主要集中于掺杂的In 2O 3和ZnO体系。本文从硅异质结太阳能电池的不同结构出发,概述了TCO薄膜的光电性能(透过率、禁带宽度、方块电阻、载流子浓度、迁移率和功函数)以及与相邻层的接触对电池性能的影响,介绍了不同体系的透明导电氧化物薄膜在硅异质结太阳能电池中的应用及研究现状,并展望其未来的发展趋势。

射频磁控溅射制备二氧化锡薄膜的气敏特性

采用射频(RF)磁控溅射法在P型硅衬底上制备了具有良好电学特性和气敏特性的二氧化锡(SnO_(2))纳米薄膜。在溅射气压分别为0.1,1.0,2.5 Pa的条件下,制备了不同表面形貌的SnO_(2)薄膜,详细分析了溅射气压对SnO_(2)薄膜表面生长、PN结的伏安特性和气敏特性的影响。实验结果表明:在溅射气压为2.5 Pa时,PN结结晶质量最好;在室温条件下,溅射气压为2.5 Pa时,SnO_(2)纳米薄膜在16×10^(-3)的乙醇环境中的电流灵敏度可达246%。