负偏压对磁控溅射制备Ru薄膜微结构、膜基结合力及耐蚀性能的影响

采用磁控溅射法在Mo衬底上制备了不同负偏压的Ru薄膜,利用XRD、台阶仪、XPS、AFM、纳米划痕仪和电化学工作站对薄膜相结构、表面形貌、膜基结合力以及腐蚀电化学性能进行了研究.结果表明：当负偏压在0~100 V时,薄膜六方结构（hcp）,具有（002）择优取向.随负偏压的升高,薄膜中出现面心立方（fcc）Ru O2相,此时薄膜两相共存,即hcp-Ru＋fcc-Ru O2.薄膜表面粗糙度随负偏压的升高先降低后升高,当负偏压为100 V时,薄膜表面粗糙度最低,其最低值为0.639 nm.薄膜的膜基结合力及在3.5%Na Cl溶液中的耐蚀性能先升高后降低,当负偏压为100 V时,膜基结合力及耐蚀性能最佳.

Ru非磁性中间层的制备及其结构研究

以不同晶面的Si片作为基底,室温下,采用射频磁控溅射的方法制备得到Ru非磁性薄膜。利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和原子力显微镜(AFM)分析薄膜的结构和形貌。研究不同基底材料对Ru中间层结构和形貌的影响。结果表明:以单晶Si(100)、Si(110)、Si(111)片作为基底制备的Ru薄膜均呈(002)晶面的择优取向生长;Ru-Si(100)、Ru-Si(110)和Ru-Si(111)薄膜表面均由细小的圆形晶粒组成。Si(111)面上生长的Ru薄膜表面颗粒尺寸最小,表面粗糙度最大,有利于磁记录层磁学性能的提高。

磁控溅射制备Ru-B薄膜的研究

采用射频磁控溅射技术制备了Ru-B薄膜,利用掠入射X射线衍射(GIXRD)、高分辨透射电子显微镜(HRTEM)、原子力显微镜(AFM)等分析技术对薄膜的相结构、沉积速率以及表面形貌进行了研究分析。结果表明:在室温下制备的Ru-B薄膜均为非晶态。薄膜的沉积速率不随溅射时间变化,但随溅射功率的增加而增大。薄膜表面光滑致密质量良好,随着溅射时间的延长,薄膜表面晶粒大小和粗糙度增大。溅射功率影响着基片表面粒子的形核长大和迁移扩散速率,进而影响薄膜的表面形貌。

Ru籽晶层对CoCrPt-SiO_2垂直记录层形貌及结构的影响

采用磁控溅射方法,制备了以不同厚度Ru薄膜为籽晶层的CoCrPt-SiO2垂直磁记录薄膜。利用原子力显微镜(AFM)、透射电镜(TEM)分析Ru薄膜的结构和形貌,并研究了其结构对CoCrPt-SiO2薄膜表面形貌、粗糙度及结构的影响。结果表明,CoCrPt-SiO2记录层的晶粒尺寸和粗糙度均随着Ru籽晶层厚度的增加而增加,薄而粗糙的籽晶层适合于高密度磁记录介质。对于CoCrPt-SiO2记录层晶粒的优化,厚度为70nm的Ru籽晶层有利于记录层薄膜晶粒的完全隔离,从而提高了磁记录性能。

PbS/Ru(Ⅱ)配合物敏化Cd(Ⅱ)掺杂TiO_2纳米晶电极的光电化学

合成了Ｃｄ（Ⅱ）掺杂ＴｉＯ２纳米粒子（掺杂５％Ｃｄ（Ⅱ）），用光电化学方法测定了ＰｂＳ、ＲｕＬ２（ＮＣＳ）２（Ｌ＝２，２′联吡啶４，４′二羧酸）分别敏化及ＰｂＳ／ＲｕＬ２（ＮＣＳ）２复合敏化该纳米晶膜电极的光电化学行为，实验证明，ＰｂＳ、ＲｕＬ２（ＮＣＳ）２单独敏化和ＰｂＳ／ＲｕＬ２（ＮＣＳ）２复合敏化的Ｃｄ掺杂电极比纯的ＴｉＯ２电极的光电流产生的起始波长都向长波方向移动；在３８０～６００ｎｍ范围内。

混合表面纳米化制备钛表面Ru/Ti薄膜的结构及耐蚀性能

钛及钛合金具有比强度高、加工性好、抗冲击震动、耐海水腐蚀及海洋大气腐蚀等优点,使其成为一种优良的船用金属结构材料。但在具有侵蚀性的高浓度氯离子和氟离子的工况下,钛及钛合金易加速腐蚀。此外,高腐蚀电位的钛及钛合金与其他低腐蚀电位金属(如铜、铁)接触时会发生电偶腐蚀,易使其他金属腐蚀失效。目前,可采用多种表面处理方法来提高钛及钛合金的表面耐腐蚀性能以拓展其适用范围。但目前关于钛及钛合金的表面改性研究主要集中在单一表面处理方法对腐蚀性能的影响,鲜见关于复合表面处理后钛及钛合金的耐腐蚀性能研究。采用表面机械研磨处理(SMAT)、磁控溅射以及热氧化处理在工业纯钛(TA2)表面制备了Ru/Ti薄膜,并研究了其在模拟海水中的腐蚀性能。借助X射线衍射仪(XRD)、场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)、电化学工作站等仪器对薄膜的物相组成、微观形貌及耐腐蚀性能进行了研究。结果表明,工业纯钛表面获得的Ru/Ti薄膜均匀致密,无明显缺陷,Ru/Ti薄膜中的Ti为α-Ti、fcc-Ti双相结构;与未处理样品相比,具有Ti-Ru薄膜的工业纯钛在模拟海水中的耐蚀性能显著提高。

氮分压对Ta-Ru-N薄膜微观组织和性能的影响

采用反应磁控溅射技术,在单晶Si(100)面基底上制备了4个氮分压条件下Ta-Ru-N扩散阻挡层薄膜。通过X射线衍射(XRD)、场发射扫描电子显微镜(FESEM)、能谱(EDS)、透射电子显微镜(TEM)、原子力显微镜(AFM)以及四探针电阻测试仪(FPP),对所制备薄膜的相结构、表面形貌和电学性能进行了表征,研究了氮分压对薄膜微观组织和性能的影响。研究结果表明:制备的Ta-Ru-N薄膜为非晶态,适量氮气的加入能够提高薄膜表面的平整度,薄膜方阻随着氮分压的增加而逐渐增加。

磁性多层膜中保护层Ru对磁性层NiFe的影响

主要研究了不同保护层Ta和Ru对磁性薄膜NiFe的厚度及磁性的影响。通过观察可以看出,NiFe/Ta,NiFe/Ru界面间产生了磁矩为零的部分层即所谓的"死层",其厚度分别为(1.5±0.2)nm,(1.2±0.2)nm(厚度误差在0.2nm范围内)。利用两种保护层时虽然避免不了"死层"现象的出现,但是发现,Ru作为保护层时产生的"死层"厚度比Ta作为保护层时的小。为了进一步证实这一点,我们采用X射线衍射仪及X射线光电子能谱仪对该两种薄膜进行了结构测试和深度剖析,并且运用XPSPeak 4.1拟合软件对获得的Ta4f和Ru3d的高分辨XPS谱进行了计算机拟合分析;结果表明,Ru较Ta更加适合于做保护层,渴望在自旋电子器件上得到应用。

X射线自由电子激光与金属钌相互作用双温模型的数值分析

金属钌(Ru)具有优异的力学性能和化学稳定性,同时具有高反射率、较大临界角等优异性能,是自由电子激光装置中光学元件的候选镀层材料之一。本文对X射线自由电子激光(X-ray Free-electron Lasers,XFEL)脉冲与金属钌薄膜相互作用过程进行了模拟,采用数值方法求解双温模型(Two-temperature Model,TTM),得到了电子和晶格温度随时间的演化规律。获得激光的脉冲宽度、能量密度、穿透深度、材料的电声子耦合系数等对激光与金属钌相互作用过程中热效应的影响规律。通过对X射线自由电子激光脉冲与金属相互作用过程的双温模型数值解,可以获得材料中电子和晶格温度随时间的演化规律,并探究光源的参数对其热传输过程的影响。研究发现,金属钌晶格平衡温度与能量密度呈正相关;金属钌电子最高温度随脉冲宽度的增加而降低;金属钌的晶格平衡温度随穿透深度的减小而增加,最终趋于稳定;电子-声子平衡时间与电声子耦合系数呈负相关。本文获得X射线自由电子激光脉冲与金属钌相互作用的相关数据及基本演化规律,有助于进一步理解金属钌在激光辐照作用下材料的热效应演化机制,为自由电子激光装置光学元件薄膜材料的选取及辐照性能分析提供理论依据。

直流、射频磁控溅射制备钌薄膜的微观结构及电学性能分析

为了探索直流和射频磁控溅射制备钌薄膜的微观结构及性能差异,进而指导薄膜制备工艺优化。采用直流和射频磁控溅射法在SiO_(2)/Si(100)衬底上沉积不同时间和温度的钌薄膜;通过高分辨场发射扫描电镜、X射线衍射仪、原子力显微镜、四探针等方法研究不同溅射电源下制备的钌薄膜的微观结构和电学性能。结果表明,在相同溅射条件下,DC-Ru薄膜的结晶性优于RF-Ru薄膜;其厚度大于RF-Ru薄膜,满足tDC≈2tRF;其沉积速率高于RF-Ru薄膜,满足vDC≈2vRF。然而,其电阻率却高于RF-Ru薄膜,这主要得益于RF-Ru薄膜的致密度较高,从而降低了电子对缺陷的散射效应。

钉基厚膜电阻中钽钌酸铅颗粒尺寸效应的研究

本文研究了钌基厚膜电阻导电相图钌酸铅(Pb_2(Ta_x,Ru_(2-x))O_σ+σ)(δ=0.1)颗粒尺寸对其阻值和电阻温度系数(TCR)的影响。发现适当控制颗粒度大小,可获得具有稳定阻值和TCR的厚膜电阻。

溶胶—凝胶法制备钌系薄膜电阻

利用醋酸铅、氯化钌、正硅酸乙酯为主要原料,采用溶胶—凝胶工艺制备了以钌酸铅为主晶相的钌系薄膜电阻材料,运用DTA、XRD和IR等手段对样品的结构和晶化规律进行了研究。薄膜在热处理过程中析出钌酸铅晶相,薄膜电阻方阻值随热处理峰值温度升高先减少再增加。

组份可控的钌螯合物功能单分子膜

用作“表面离子”的钌螯合物Ru(dpphen)2+3与脂肪酸类成膜分子以1:2混合时能够得到稳定的混合单分子膜.以十八烷基三氯硅烷(octadecayltrichlorosilane,OTS)分子部分取代Ru(dpphen)2+3,得到功能分子组份可控的混合单分子膜.研究表明,OTS分子在纯水表面上可以形成交联网状单分子膜结构,混入硬脂酸(SA)分子后,网状结构逐渐被破坏.SA含量增加,破坏的程度就增大,直至SA/OTS为3:1时,完全没有网状交联结构,形成可以用来沉积LB膜的均匀致密的单分子膜.表面离子Ru(dpphen)2+3与OTS和SA一起构成三组份混合单分子膜,OTS和Ru(dpphen)2+3为表面离子.单分子膜中混有Ru(dpphen)2+3分子,可以有效地阻止OTS的交联发生,同时Ru(dpphen)2+3/SA基团与OTS/SA基团是均匀共混的.改变Ru(dpphen)2+3/SA基团与OTS/SA基团的混合比,即可以做到Ru(dpphen)2+的组份精确可控,得到可用来沉积LB膜的均一、稳定的单分子膜.

功能化三联吡啶钌配合物的电化学聚合及其电致变色性质

合成了4-[对-(N-正丁基-N-苯基)苯胺基]-2,2′∶6′,2″-三联吡啶钌配合物{[Ru(L)2](PF6)2},利用电化学沉积法在0.1mol/L Bu4NClO4/CH3CN溶液中制备了导电聚[Ru(L)2]2+膜,并用SEM表征了膜的形貌。交流阻抗谱研究表明,聚合物膜的厚度随扫描圈数的增加而增大,光谱电化学方法研究表明聚[Ru(L)2]2+膜处于中性态是红色而在完全氧化态则几乎无色。研究了聚合物膜的电致变色性质,表明聚[Ru(L)2]2+膜是一种具有潜在应用价值的电致变色材料。

聚酰亚胺/钌纳米簇杂化膜的制备与性能研究

制备了一系列不同结构的聚酰亚胺膜及其负载钌纳米簇杂化膜,利用傅里叶变换红外光谱仪、透射电子显微镜、X射线光电子能谱、差示扫描量热仪、WSM-20kN、气体透过率测定仪等对钌纳米簇、聚酰亚胺膜以及杂化膜进行了结构表征及性能测试。结果表明,钌纳米簇分散均匀,平均粒径1.01nm;杂化膜中的Ru与聚酰亚胺上的N和O之间存在一定程度的配位;杂化膜与纯聚酰亚胺膜相比,热性能、机械性能均提高,透气性能(H2和CO)下降。

钽掺杂的钌基厚膜电阻导电相和玻璃相颗粒尺寸效应的研究

本文报道了钽掺杂钌基厚膜电阻制备过程中导电相和玻璃相颗粒尺寸效应的实验研究结果。当导电相和玻璃相颗粒尺寸分别达到25和50nm时,电阻阻值和电阻温度系数也随之发生显著变化,并尝试根据厚膜电阻导电机理对其产生的原因进行定性的分析。

烧结过程中毛细作用对钌基厚膜应变电阻的影响(英文)

通过应用毛细作用的的基本公式得到钉基厚膜应变电阻烧结阶段的模型。用Bi_2O_3和RuO_2合成Bi_2Ru_2O_7并进行试验,发现方阻随烧结时间和导电相粒径的增大而增大。用该模型解释了该现象,同时解释了导电相不同的体系,应尽导电相含量一样,但方阻不同,以及方阻随玻璃粘度增大而减小。

化学法制备超细玻璃粉及其在LTCC用厚膜电阻浆料中的应用(英文)

用正硅酸乙酯、硝酸铝、硝酸钙、硝酸镁经化学反应,添加燃烧剂烧结后研磨制成了超细玻璃粉原料;用水合三氯化钌高温脱水法制备了氧化钌粉原料;采用低温共烧(LTCC)制成了混有这两种原料的钌厚膜电阻。采用差热分析仪、激光粒度仪和扫描电子显微镜进行了分析表征。结果表明,制备的电阻浆料与LTCC生瓷烧结性能相匹配,稳定性好,温度系数在±200×10-6/℃以内,制备的电阻器平均方阻为88.5Ω/□。

毛细作用钌基厚膜应变电阻烧结过程中的作用和影响

本文将毛细作用的基本公式应用于钌基厚膜应变电阻的烧结过程,建立厚膜应变电阻玻璃扩散、渗透的数学模型,并用该模型对一些试验现象进行了分析,较好地解释和探讨了导电相粒径、烧结时间等对方阻的影响。

基于三联吡啶钌修饰的介孔二氧化钛膜光致电化学检测抗坏血酸

建立了一种新型的[Ru(bpy)3]2+敏化的介孔TiO2薄膜检测抗坏血酸(aa)光电化学传感器。利用透射电镜(TEM)、扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)和拉曼光谱(Raman)对介孔TiO2膜进行了表征。利用在一定范围内[Ru(bpy)3]2+/TiO2/ITO电极的光电流会随抗坏血酸浓度的增加而增强这一现象对抗坏血酸进行了定量检测,抗坏血酸浓度在0.002~20.0mmol·L-1范围内与光电强度呈良好的线性相应关系,其检测限可达1.0μmol·L-1。该方法成功用于水果中抗坏血酸含量的检测。