偏压对磁控溅射沉积铌膜表面性能的影响

利用直流磁控溅射在钢基体上沉积了铌薄膜,分别采用扫描电镜、原子力显微镜、X射线衍射仪和电化学分析仪研究了不同偏压下铌膜表面形貌、相结构以及耐蚀性。实验结果表明:在低于300 V偏压下,偏压的变化并没有使得铌膜的晶体结构发生改变,但对铌膜的表面形貌影响很大。随着偏压的提高,Nb膜表面先变得平坦,晶粒细小致密,孔隙减少;偏压升到300 V时,晶粒粗大,膜层变得疏松。偏压的增大使得铌膜的显微硬度和结合力相应提高。150 V偏压下沉积得到的铌膜耐蚀性最为出色,这主要缘于其较低的孔隙率和高的膜基结合力。

压强对磁控溅射沉积铌膜耐磨和耐蚀性的影响

采用直流磁控溅射在钢基体上制备了铌薄膜,分别采用扫描电镜、原子力显微镜、X射线衍射仪、球盘式摩擦磨损实验机和电化学分析仪研究了不同溅射气压下铌膜表面形貌、相结构、耐磨性以及耐蚀性。结果表明:低压强下,晶粒细小,膜层平滑,晶粒择优取向为(110)晶面;压强升高使得晶粒粗大,粗糙度明显提高,择优取向转变为(211)晶面。较高的和较低的溅射压强对耐磨性和耐蚀性的提高较大,适中的压强对铌膜的性能提高反而较小,这可能是由于表面缺陷和组织结构的不同造成的。

超导铌膜的制备及其性能的研究

本文详细分析了制备工艺条件对超导铌膜转变温度Ｔｃ的影响，严格控制溅射条件和溅射过程，成功地淀积出室温─液氮电阻比（β）优于２．２的超导铌膜。

超导铌膜的制备及其性能的研究

本文详细分析了工艺条件对铌膜超导转变温度Tc的影响,通过严格控制溅射条件和溅射过程,成功地淀积出室温——液氮电阻比(β值)优于2.2的超导铌膜。

氢、氘在铌膜中的渗透性研究

难熔金属铌具有机械强度好、选择渗氢速率高、成本低等优点,被认为是可以取代金属钯的渗氢分离材料。有效去除铌表面氧化层是获得快速渗氢性能的关键。采用机械磨抛和高温氢还原方法去除铌膜表面氧化物,并对处理后的铌膜进行了渗氢、渗氘实验。结果表明:机械磨抛和高温氢还原相结合能有效去除铌膜表面氧化物;600~800℃范围内氢、氘在铌膜中的渗透率(Φ)分别为ΦH=4.98×10-6exp(-6 406.9/T)mol·m-1·s-1·Pa-0.5和ΦD=3.51×10-6exp(-6 418.8/T)mol·m-1·s-1·Pa-0.5,相同温度下,铌中氢同位素渗透率高于CLAM钢,而低于Pd8.5Y0.19Ru合金,这归因于表面残余氧化物对氢同位素的渗透有一定阻滞作用。

铌膜的反应离子束刻蚀

反应离子束刻蚀(RIE)是制备以铌为上、下电极的SIS结的重要步骤。本方研究了反应气体为CF_4/O_2,阳极和阴极表面材料分别为聚四氟乙烯和石英时的铌及光刻胶的刻蚀情况,测出了氧气含量与铌及光刻胶的刻蚀速率的关系曲线及总溅射气压与铌的刻蚀速率的关系曲线,其结果对制备Nb/Al—AlO/Nb SIS隧道结有一定的参考价值。

铌-铬复合溅射膜对锆合金基体的附着性

研究了铬膜和铌膜的复合对锆合金基体上制备的直流磁控溅射薄膜附着性的影响。使用扫描电镜(SEM)观察了膜层界面,用原子力显微镜(AFM)观察了膜层表面,用划痕法测定了薄膜的附着性。结果表明:膜/基界面结合良好,界面成分升降区狭窄;铬膜与铌膜组成的复合薄膜结合紧密;铬膜的组织为致密、边界孔洞少的纤维状晶粒,铬膜厚度为2 靘时,晶粒仍为亚微米级,但晶粒顶面已出现拱形;膜厚同为2 靘时,外层1 靘铌膜+内层1 靘铬膜组成的复合膜的附着性分别是外层1 靘铬膜+内层1 靘铌膜组成的复合膜的2.35倍、2 靘铬膜附着性的3倍,其原因在于膜层组织及力学性能变化、铌膜韧性好和复合顺序。因此,依靠铬膜厚度的增加来提高铬膜保护性的方法具有较大局限性,通过在一定厚度的铬膜外复合铌膜的方法则有较好的可行性。

铀铌合金真空热氧化膜的俄歇电子能谱研究

用俄歇电子能谱(AES)研究了高真空下,环境温度对铀铌合金真空氧化膜的影响。当温度高于603K时,氧化膜表面结构发生明显改变,表面主要由铀碳化合物、金属态的U和Nb组成。利用Ar+溅射铀铌合金真空热氧化膜进行深度分布分析,发现在热氧化膜的表面氧含量很小,而在热氧化膜的内部有氧增多的现象。

超高真空磁控溅射生长铌薄膜

金属铌的超导转变温度高,在超导电子学和超导量子电路中有着广泛的应用。铌膜通常采用常规磁控溅射设备进行制备。为了改善铌膜的质量,利用超高背景真空的磁控溅射设备进行铌膜制备工艺的研究非常重要。结合真空分析表征、低温输运测量等技术系统性地研究了溅射参数对铌膜表面粗糙度和晶粒大小的调控,并分析了生长条件对铌膜超导转变温度和剩余电阻比的影响。利用硅上铌膜制备的共面波导谐振器,在10 mK温度,单光子激励下,本征品质因子超过一百万,表明超高真空磁控溅射生长的铌膜微波损耗极低。

聚合溶胶粒径对铌掺杂的有机无机杂化SiO_2膜气体分离性能的影响

以1,2-二(三乙氧基硅基)乙烷(BTESE)和五正丁氧基铌为前驱体,采用聚合溶胶路线,制备出3种粒径分布(平均粒径为5,8,11nm)的铌掺杂的有机无机杂化SiO2(Nb-Hybrid SiO2)聚合溶胶.通过TG/DSC、XRD、CO2吸附和单组分气体渗透实验等手段,详细考察了聚合溶胶粒径对铌掺杂的有机无机杂化SiO2粉体和气体分离膜性能的影响.结果表明:采用平均粒径为5nm的聚合溶胶,制备得到完整无缺陷的气体分离膜,膜的H2渗透率为8.36×10-8 mol/(m2·s·Pa),H2/CO2的理想分离因子为23.当采用平均粒径大于8nm的溶胶制膜时,膜的H2/CO2理想分离因子降低.

透氢铌基钯合金膜

目前商用的致密型钯合金膜是钯银合金膜,较高的使用成本限制了其大规模的应用。而铌基钯合金膜因其较高的透氢率,机械性能及较低的使用成本等诸多优势受到了广泛关注。本文简要介绍了钯膜的透氢机理和影响钯膜透氢性能的因素,重点综述了以Pd/Nb/Pd复合膜为代表的新型夹层型复合膜透氢性能的研究进展,并对未来铌基钯合金膜的研究方向作出了展望。

Ti表面磁控溅射Nb膜的研究

Ti表面磁控溅射Nb膜作为Ti与其他金属连接的合金层或过渡层有着重要的研究意义和实用价值.本文研究了基体温度、薄膜厚度、真空退火对Nb膜附着性和组织结构的影响,应用扫描电镜观察了膜层表面和界面,用X射线衍射分析研究了膜层物相组成,用划痕法测试了薄膜的附着性.结果表明:薄膜组织为纤维状晶粒;溅射时对基体适当加热有利于成膜的致密性;一定温度范围内的真空退火可以提高附着性,但不显著,温度达到500 ℃后,薄膜发生剥落;Nb膜厚度从500 nm增加到2000 nm,晶粒变大,附着性变差;溅射及退火过程中均无新相生成.

带Nb膜中间层的Cu/α-Al_2O_3的扩散焊接

采用扫描和透射电镜、能谱分析、X射线衍射和 4点弯曲试验研究了Nb膜中间层对单晶Cu与单晶α -Al2 O3 的扩散焊接特性以及接头组织和性能的影响。结果表明 ,通过电子束蒸镀获得的多晶Nb膜中间层扩散焊后具有织构组织 ,其密排面 (110 )平行于Al2 O3 的 (0 0 0 1)基面。Nb膜中间层的加入显著提高了Cu/Al2 O3 扩散焊接头的断裂能量 ,而扩散焊接温度可以与无Nb膜中间层时保持不变。带Nb膜中间层的Cu/Al2 O3接头所具有的高断裂能量是由于Nb与Al2 O3 较强的键合以及断裂时金属侧较大的塑性变形功二者综合作用的结果。透射电镜观察表明 ,在Cu/Al2 O3 扩散焊接头的界面附近存在大量位错。

分离靶多弧离子Nb-Al/Mo-Al合金薄膜及其腐蚀行为研究

本文采用分离靶多弧离子镀技术 ,通过改变基片负偏压和分离靶弧电流等参数 ,在 310 SS(stainlesssteel)基片上制备了多种成分的 Nb1 - x Alx(0 .38<x<0 .6 4) / Mo1 - y Aly(0 .6 <y<0 .78)合金薄膜。结果表明 ,选择适当的基片负偏压和分离靶弧电流可制得所需成分的二元合金薄膜。对所制备的 Nb1 - x Alx 薄膜做了6 0 0℃、90 0℃的热腐蚀实验 ,结果表明 ,该薄膜具有较好的抗热腐蚀能力 ,对部分 Nb1 - x Alx/ Mo1 - y Aly 薄膜样品做了 6 0 0℃下 2 .3% SO2 / S2 / 8.8% N2 环境中 (气氛总压为 1atm)的高温气体腐蚀实验 ,结果表明 :310 SS多弧离子镀 Al、Mo- Al薄膜提高了样品的抗高温气体腐蚀能力 ;而多弧离子镀 Mo、Nb、Nb- Al样品抗高温气体腐蚀能力下降 ,其中镀 Mo样品最差。

新型介质夹持杆薄膜衰减器Nb_2O_5的制备

采用高效磁控溅射连续镀膜技术,在介质夹持杆上溅射Nb膜,然后在真空室里放入O2对膜层进行氧化,得到Nb2O5膜层,用测量电阻来控制膜层厚度,即可制备各种膜系。所得到的膜层具有密度高、吸收大、热稳定性好等优点。

基于AZO/Ag/AZO透明导电薄膜的染料敏化太阳电池研究

采用化学气相沉积和直流溅射沉积方法成功制备了与基体附着力高的不同Pt厚度的Pt/碳纳米管(CNT)膜层。通过扫描电子显微镜(SEM)和能谱分析(EDS)分别对薄膜厚度和表面形貌以及膜层中Pt的含量进行了研究;通过电化学阻抗谱和循环伏安曲线分别对Pt和Pt/CNT对电极的光电催化性进行了研究。结果表明:CNT与基体具有良好的接触性,并且随Pt沉积时间的增加,Pt在CNT薄膜中的含量增加,染料敏化太阳电池(DSSC)的光电转化效率随Pt厚度的增加而增加;与单纯的Pt对电极相比,Pt/CNT对电极具有更高的活性比表面,更低的电子迁移电阻以及更高的还原电流密度;以Pt(80 nm)/CNT为对电极的DSSC具有最高的光电转化效率8.54%;另外,与Pt(80 nm)对电极相比,以Pt(40 nm)/CNT为对电极制备的DSSC具有更高的光电转化效率,因此,该新型对电极结构可大大节省贵金属Pt的用量,在DSSC的应用中具有很大的潜力。