具有Al_2O_3阻挡层的HfO_2栅介质膜的界面和电学性能的表征(英文)

研究了经过700℃快速热退火的并在Si界面处插入Al2O3阻挡层的HfO2栅介质膜的界面结构和电学性能。X射线光电子谱表明,退火后,界面层中的SiOx转化为化学当量的SiO2,而且未发现铪基硅酸盐和铪基酸化物。由电学测试提取出等效栅氧厚度为2.5nm,固定电荷密度为–4.5×1011/cm2。发现Al2O3阻挡层能有效地阻止Si原子扩散进入HfO2薄膜,进而改善HfO2栅介质膜的界面和电学性能。

陷阱分布对Al_2O_3陶瓷介质在真空中沿面闪络特性的影响

真空中绝缘介质的沿面闪络一直是制约真空中电绝缘强度的重要因素。文中采用等温衰减电流法(IDC)研究了在不同烧结温度和掺有不同添加剂情况下氧化铝陶瓷试样的陷阱分布,利用试验装置测量了陶瓷试样的沿面闪络特性。试验结果表明,烧结温度和添加剂显著影响了氧化铝陶瓷的陷阱分布:不同的陷阱分布影响着绝缘介质的沿面闪络特性。根据试验结果,笔者从固体能带理论出发,将陷阱分布和氧化铝陶瓷的沿面闪络特性联系在一起,解释了一些沿面闪络发展过程中的疑难问题。

PVDF/纳米Al_2O_3共混超滤膜的制备及其性能

为提高聚偏氟乙烯超滤膜的亲水性,增强其在水处理中的抗污染能力,以无机纳米氧化铝粒子作为共混剂与聚偏氟乙烯(PVDF)共混,采用相转化法流延工艺制得共混超滤膜.用透射电镜观察纳米氧化铝粒子在膜中的分布;用扫描电镜对膜表面、断面孔结构及孔径进行观测.改性前后超滤膜的测试结果表明,纳米A l2O3的加入改善了PVDF超滤膜的强度、通量、亲水性和抗污染性.

射频磁控溅射沉积Al/Al_2O_3纳米多层膜的结构及性能

运用射频磁控溅射技术在Si（100）基片及40Cr钢基体上制备了调制周期λ=60 nm,调制比η=0.25~3的Al/A12O3纳米多层膜。通过X射线衍射、X射线光电子能谱、扫描电镜、原子力显微镜、维氏显微硬度仪及MFT-4000多功能材料表面性能测试仪对多层膜的结构、硬度、膜基结合强度及摩擦性能进行了研究。结果表明：Al/A12O3多层膜中Al层呈现（111）择优取向,A12O3层以非晶形式存在,多层膜呈现良好的调制结构。薄膜与衬底之间的结合强度较高,均在40 N左右,摩擦系数均低于衬底的摩擦系数,表明Al/A12O3多层膜具有一定的减摩作用。η=0.25的Al/A12O3多层膜具有最高的硬度值（16.1GPa）,摩擦系数最低（0.21）,耐磨性能最好。

Al_2O_3-SiO_2复合膜的制备与结构表征

以异丙醇铝和正硅酸乙酯为主要原料,用溶胶-凝胶法制备无支撑体Al2O3-SiO2复合膜.应用XRD、DTA-TGA、IR、BET等测试手段对复合膜的物相组成、热稳定性、孔结构进行表征.并且讨论了化学组成和煅烧温度对复合膜孔结构的影响.研究结果表明:550℃煅烧10h的复合膜物相组成为无定形的SiO2和γ-Al2O3晶体,粒度大小在2-4nm之间,化学组成为Al2O3/SiO2=3:2的复合膜在不同煅烧温度时,400℃煅烧的物相为γ-AlOOH和,γ-Al2O3,550-1150℃煅烧的物相为γ-Al2O3,1220℃煅烧的物相为γ-Al2O3和α-Al2O3,1300℃煅烧的物相为莫来石相和α-Al2O3;化学组成不同的复合膜主要是由Al-O网络和Si-O网络构成,没有形成Al-O-Si网络结构;复合膜具有良好的热稳定性;化学组成和煅烧温度对复合膜的孔结构有一定的影响.

中频反应磁控溅射Al_2O_3薄膜的光学性质

采用中频反应磁控溅射技术在玻璃基片上制备了Al2O3薄膜,提出了一种利用透射光谱来简单有效地分析弱吸收薄膜的光学特性及与光学相关的其他物理特性的方法.对Al2O3薄膜进行透射谱测量,通过对薄膜折射率、吸收系数、膜厚度与入射光波长相互关系的分析,获得了Al2O3薄膜在400-1100 nm区域内的折射率、吸收系数与入射光波长的关系式,以及Al2O3薄膜厚度的计算公式.

Al_2O_3-ZrO_2复合膜的制备与表征

以异丙醇铝和氧氯化锆为原料,用溶胶-凝胶法在Al2O3中空纤维上制备了Al2O3-ZrO2复合膜。应用TG、DTA、XRD、SEM等测试手段对复合膜的热稳定性、结构、形貌进行了表征。结果表明复合膜的热稳定性比单一由氧化铝或氧化锆制成的膜有显著的提高,在1100℃之前,复合膜以t-ZrO2存在,1200℃时,出现了m-ZrO2和α-Al2O3相。扫描电镜分析表明,膜表面完整、无缺陷。气体渗透实验进一步表明所得膜具有一定的气体选择性,0.3MPa和0.5MPa下对氮气和氩气的分离因子α分别为1.191和1.185,和氮气与氩气的理论分离因子(α=1.194)相当,说明气体通过膜的扩散以Knudsen扩散传质为主。用等温氮气吸附实验测定了非担载膜的孔径大小和分布,最可几孔径约为4.3nm。

纳米Al_2O_3改性PVDF超滤膜处理含油污水研究

在有机高聚物聚偏氟乙烯(PVDF)铸膜液中加入适量无机纳米Al2O3,采用相转化法合成无机改性有机超滤膜。改性PVDF膜的亲水性得到显著改善,进而提高了其通量和抗污染性能。用改性纳米Al2O3-PVDF管式膜装置处理含油污水,出水含油质量浓度0.2 mg/L,悬浮固体质量浓度为0.2 mg/L,TOC去除率达98.86%,COD和浊度的去除率均达90%以上,粒径中值小于2μm。研究表明,改性膜处理含油污水的出水指标均高于未改性膜。用扫描电镜对PVDF膜改性前后的污染情况进行观察和分析,并用不同的洗液对污染膜进行清洗,表明纳米Al2O3的加入明显改善了PVDF膜的抗污染性。用1%OP-10(pH值为10)表面活性剂洗液反冲洗,可使改性膜的通量恢复率达100%。

Cr_2O_3微粒对Ti6Al4V微弧氧化膜结构及磨损行为的影响

在电解液中加入Cr2O3微粒对Ti6A14V合金进行微弧氧化处理，通过SEM、XRD及摩擦试验分析Cr2O3微粒复合对微弧氧化膜微观结构及摩擦磨损行为的影响。结果表明：加入Cr2O3微粒后，复合膜表面孔隙减少，耐磨性提高，膜层中出现了Cr2O3相。随着电解液中Cr2O3微粒的增加，复合膜厚度增加，Cr2O3相衍射峰不断增强，TiO2相逐渐减少，A1：TiO2相趋于消失。在0．5～1．5g／L内，复合膜的摩擦系数随Cr2O3微粒的增加而减小；加入量为1．5g／Lcr，0，微粒时，复合膜的耐磨性最好。

氨化Si基Ga_2O_3/Al_2O_3制备GaN薄膜

研究了 Ga_2O_3/Al_2O_3 膜反应自组装制备 GaN 薄膜。首先利用磁控溅射法在硅衬底上制备 Ga_2O_3/Al2O3膜,再将Ga_2O_3/Al_2O_3 膜在高纯氨气气氛中氨化反应得到了 GaN 薄膜。用 X 射线衍射(XRD),X 光光电子能谱(XPS)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)和 荧光光谱(PL)对样品进行结构、组分、形貌和发光特性的分析。测试结果表明:用此方法得到了六方纤锌矿结构的 GaN 晶体膜。

Al_2O_3-聚砜复合超滤膜用于中水处理的研究

为了节约用水,对住宅区的分质排水和城市污水厂的污水(中水)进行处理回用是较为可行的方法．膜分离技术是进行中水回用的有效方法之一,但膜容易被污染,造成通量下降．为此,研究了自制的耐污染Al2O3-聚砜复合膜在中水处理中的应用．分析了操作压力、水温、操作时间和膜清洗对水通量的影响,并对产水水质进行了测试．结果表明,该复合膜的水通量随着操作压力的提高而增大,在相同操作压力下,复合膜的水通量要高于聚砜膜的水通量;复合膜在操作24 h后水通量保持较高;随着水温的升高,复合膜的水通量逐渐加大;适当的清洗工艺可使复合膜具有较长的使用寿命;产水水质达到生活杂用水的水质标准．

Al_2O_3/DLC复合膜摩擦磨损性能的研究

为了提高铝合金零部件的摩擦磨损性能,采用微弧氧化和磁过滤阴极真空弧技术,在其表面制备了Al2O3/DLC复合膜.用X射线衍射分析(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、扫描电镜(SEM)、原子力显微镜(AFM)以及摩擦试验对复合膜的化学成分、结构、表面形貌及其对铝合金摩擦磨损性能的影响进行了研究.结果表明,在铝合金表面形成了120μm厚的多孔Al2O3陶瓷膜,与基体结合紧密.外层0.1.μm厚的DLC不改变膜的表面形貌,但是降低摩擦因素,并且进一步提高膜的耐磨性.Al2O3/DLC复合膜为铝合金作为耐磨工件使用提供了很好的承载支持,并且使铝合金表面摩擦磨损性能大大提高.

Al_2O_3膜表面包覆LiNi_(1／3)Co_(1／3)Mn_(1／3)O_2的微观结构和电化学特性

采用液相浸渍法在球形颗粒LiNi_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3)O_2的表面包覆上了一层Al_2O_3膜.结构分析表明,表面Al_2O_3膜的厚度约100nm,具有一定的无定形结构,核体材料具有纯六方相结构.实验结果证明,表面Al_2O_3膜能够有效提高正极材料的耐过充能力和循环稳定性.在截止电压为3.0～4.5V,充放电倍率为1C的条件下,Al_2O_3表面包覆膜后正极活性物质50次循环的容量保持率提高了11.5%.

Al_2O_3和Cr过渡层对Ag膜光学性质及其附着力的影响

研究了在玻璃基底上镀制Al_2O_3和Cr过渡层对Ag膜反射率及附着力的影响．分光光度计测试了Ag膜的反射率,结果表明,与Cr过渡层相比,Al_2O_3过渡层对Ag膜反射率的降低相对较小;而且,随着Al_2O_3厚度的增加,Ag膜的反射率先增大后减小．XRD与AES测试表明,引入Al_2O_3或Cr可明显细化Ag晶粒,减弱Ag膜(111)织构;Al_2O_3作过渡层时,Al原子向Ag层中扩散显著;而Cr作过渡层时,只有少量Cr原子扩散进入Ag层．因此,Al_2O_3作过渡层能显著增强薄膜与玻璃基体之间的附着力．

TiO_2改性Al_2O_3微滤膜荷电性及其对膜水通量的影响

以硫酸钛、尿素为主要原料,采用均相沉淀法在Al2O3微滤膜孔表面成功制备了一层纳米TiO2改性涂层。采用显微电泳法通过测定Al2O3微滤膜颗粒表面TiO2涂层的zeta电位表征了TiO2涂层改性Al2O3微滤膜表面的荷电性,并探讨了微滤膜荷电性其对其水通量的影响。宏观电泳测试和Zeta电位分析表明,经TiO2改性后,Al2O3微滤膜表面荷电性能发生了明显改变,未改性膜Zeta电位等电点为pH=6.3,而改性后膜在pH=2～12时均荷负电。经TiO2改性Al2O3微滤膜的纯净水渗透通量较未改性时明显提高;当pH=6.6时,经TiO2改性后Al2O3微滤膜表面zeta电位绝对值的变化规律与相应的改性Al2O3微滤膜的纯净水渗透通量的变化趋势完全一致,表明微滤膜水过滤通量的提高与改性涂层改变了膜孔表面的电动性质密切相关。

疏水性Al_2O_3膜表面的化学稳定性

采用长链烷基的硅氧烷对片式对称多孔Al2O3膜进行改性,制备疏水性Al2O3膜.考察在不同环境下疏水Al2O3膜的化学稳定性,采用接触角和红外光谱表征膜表面性质的变化.结果表明:制备的疏水膜的水接触角约为142°;在室温下的浓H2SO4和NaOH溶液中,疏水膜具有良好的稳定性,但是在120℃的浓H2SO4和80℃的NaOH溶中,疏水表面很快被破坏,转变成亲水表面;疏水Al2O3膜在多种有机溶剂中浸泡20 d仍保持良好的稳定性.

Al_2O_3的添加对聚砜膜性能的影响

报导了用相转化法 (sol- gel)制备聚砜 - Al2 O3共混膜。该膜是将 Al2 O3微粒填充到聚砜中制成的。对该膜的机械性能 ,对含油污水的超滤性能 ,扫描电镜 (SEM) ,亲水性和孔隙率进行了测试。对分散剂和制膜工艺对共混膜性能的影响作了分析。

阴极微弧放电制备TiAl合金表面Al_2O_3膜的高温氧化性能

在Al(NO3)3溶液中利用阴极微弧放电沉积方法,制备了TiAl合金表面的Al2O3膜,膜的厚度为80μm。空气环境下,在900℃下进行高温氧化实验。利用扫描电镜(SEM)和X射线衍射(XRD)分析了样品在高温氧化前后的形貌和物相变化。100h高温氧化后,Al2O3膜保持完整,与基体有较好的结合。高温氧化前后物相均为γ-Al2O3和少量的α-Al2O3,但是氧化后的膜层中出现了少量的Rutile-TiO2。阴极微弧沉积方法在TiAl合金表面制备的Al2O3膜能够有效地提高基体在900℃时的抗氧化性能。

Al_2O_3/CrN_x复合膜的摩擦磨损特性

为改善铝合金零部件的摩擦磨损特性,采用微弧氧化和射频磁控溅射技术,在2A12铝合金表面制备Al2O3/CrNx复合膜。用X射线衍射仪、涡流测厚仪、纳米硬度仪、微摩擦磨损试验机、非接触表面三维形貌仪及扫描电镜对Al2O3涂层及复合膜的相组成、膜厚、纳米硬度、摩擦磨损特性和磨痕形貌等进行了研究。实验结果表明:32μm厚的多孔Al2O3陶瓷涂层由α-Al2O3和γ-Al2O3相组成,外层1.2μm厚的CrNx膜由单质Cr,Cr2N和CrN相组成;Al2O3涂层及Al2O3/CrNx复合膜的摩擦因数和磨损率都随法向载荷的增加而增大,在相同实验参数下,复合膜的摩擦因数和磨损率都远小于Al2O3涂层的,这表明在Al2O3涂层表面沉积CrNx膜能明显改善其摩擦磨损特性,将延长对偶件的使用寿命。

TiAl合金表面阴极微弧制备的Al2O3膜结构与性能

以Al(NO3)3乙醇溶液为电解液,采用阴极微弧放电沉积方法,在TiAl合金表面制备连续的Al2O3薄膜,并对膜的结构与性能进行研究。利用扫描电镜(SEM)观察到样品表面分布着熔融状颗粒,颗粒的平均直径约20μm,颗粒中间有小孔存在。X射线衍射(XRD)分析表明氧化膜的相成分主要为α-Al2O3和γ-Al2O3相,还有少量的ε-Al2O3相;氧化膜中α-Al2O3和γ-Al2O3的相对含量随着制备电压改变而变化。显微划痕实验测得膜与TiAl基体之间结合力大于20 N,表明制得的氧化膜与基体有良好的结合力。900℃的高温氧化实验表明氧化膜能够有效地提高基体的抗氧化性能。