具有优良隔热和力学性能的低热导率W/Al2O3纳米多层功能膜的构建

本研究以高纯W与Al2O3为靶材,在常温下采用磁控溅射法在钠钙硅玻璃表面交替镀制了W及Al2O3纳米多层膜。在多层膜总厚度相同的条件下,研究了不同W/Al2O3周期厚度对隔热性能的影响。采用台阶仪、扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、场发射透射电镜(TEM)等对多层膜的形貌及结构进行了表征。采用瞬态热反射法(TTR)、纳米压痕仪分别分析了多层膜的隔热性能和力学性能。结果表明,实验沉积的多层膜中各单层均匀连续,不存在断层现象,且层间界面清晰。Al2O3膜层呈非晶形态,W膜层具有亚稳态β-W(210)的择优取向,并在周期厚度为5 nm时呈现明显的非晶态。随着膜层界面密度的增大,多层膜的热阻增大,热导率减小,硬度增大。周期厚度为5 nm、膜层数为41层的W/Al2O3多层膜具有较为优异的隔热性能与力学性能,其热阻为3.14×10^-7 m^2·K·W^-1,有效热导率为0.36 W·m^-1·K^-1,硬度为8.53 GPa,膜/基结合力为42.20 mN。所制备的多层膜在室温到500℃之间具有良好的热稳定性。

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．

原子层淀积Al_2O_3薄膜的热稳定性研究

以Al(CH3)3和H2O为反应源,在270℃下用原子层淀积(ALD)技术在Si衬底上生长了Al2O3薄膜．采用X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、原子力显微镜(AFM)和傅立叶变换红外光谱(FTIR)等分析手段对Al2O3薄膜的热稳定性进行了研究．结果表明刚淀积的薄膜中含有少量Al-OH基团,高温退火后,Al-OH基团几乎消失,这归因于Al-OH基团之间发生反应而脱水．退火后的薄膜中O和Al元素的相对比例(1．52)比退火前的(1．57)更接近化学计量比的Al2O3．FTIR分析表明,在刚淀积的Al2O3中有少量的-CH3存在,-CH3含量会随热处理温度的升高而减少．此外,在高温快速热退火后,Al2O3薄膜的表面平均粗糙度(RMS)明显改善,900℃热退火后其RMS达到1．15nm．

Ti/Cu/Ti复合中间层扩散连接TiC-Al_2O_3/W18Cr4V接头组织分析

通过添加Ti/Cu/Ti复合中间层,控制加热温度1 130℃,保温1 h,连接压力15 MPa,实现陶瓷基复合材料TiC-Al2O3与高速钢W18Cr4V的真空扩散连接,TiC-Al2O3/W18Cr4V接头抗剪强度达103 MPa。采用扫描电镜、X射线衍射、电子探针等测试方法分析了TiC-Al2O3/W18Cr4V扩散连接接头的微观组织结构和显微硬度分布。结果表明,Ti/Cu/Ti复合中间层与两侧基体TiC-Al2O3和W18Cr4V发生扩散结合,形成均匀致密、宽度为90μm的扩散过渡区,过渡区显微硬度从3 400 HM逐渐降低到1 000 HM,形成的相结构主要有Ti3Al,CuTi2,Cu和TiC。

基于超薄Al2O3栅绝缘层的低工作电压IGZO薄膜晶体管及其在共源极放大器中的应用

随着薄膜晶体管(Thin-film transistor,TFT)在各类新兴电子产品中得到广泛应用,作为各类电子设备的关键组件,其工作电压和稳定性面临着巨大挑战。为了满足未来高度集成化、功能复杂的应用场合,实现其低工作电压和高稳定性就变得异常重要。我们在150 mm×150 mm大面积玻璃基底上,采用磁控溅射非晶铟镓锌氧化物(amorphous indium-gallium-zinc-oxide,a-IGZO)作为有源层,以原子层沉积(ALD)Al2O3为栅绝缘层,制备了底栅顶接触型a-IGZO TFT,并研究了50,40,30,20 nm超薄Al2O3栅绝缘层对TFT器件的影响。其中,20 nm超薄Al2O3栅绝缘层TFT具有最优综合性能:1 V的低工作电压、接近0 V的阈值电压和仅为65.21 mV/dec的亚阈值摆幅,还具有15.52 cm^2/(V·s)的高载流子迁移率以及5.85×10^7的高开关比。同时,器件还表现出优异的稳定性:栅极±5 V偏压1 h阈值电压波动最小仅为0.09 V以及优良的150 mm×150 mm大面积分布均一性。实现了TFT器件的低工作电压和高稳定性。最后,以该TFT器件为基础设计了共源极放大器,得到14 dB的放大增益。

ZnO和Al_2O_3缓冲层对AZO透明导电膜薄膜性能的影响

采用射频磁控溅射法,以纯度为99.9%,质量分数98%ZnO、2%Al2O3陶瓷靶为溅射靶材,在预先沉积了ZnO和Al2O3的玻璃衬底上制备了Al2O3掺杂的ZnO薄膜。研究并对比了两种不同的缓冲层对ZnO∶Al(AZO)薄膜的微观结构和光电性能的影响。并借助X线衍射(XRD)仪、扫描电子显微镜(SEM)、紫外可见光谱仪(UV-Vis)等方法测试和分析了不同缓冲层,对AZO薄膜的形貌结构、光电学性能的影响。结果表明:加入缓冲层后,在衬底温度为200℃时,溅射30min,负偏压为60V、在氮气气氛下经300℃退火处理后,制得薄膜的可见光透过率为83%～87%,AZO薄膜的最低电阻率,从9.2×10-4Ω.cm(玻璃)分别下降到8.0×10-4Ω.cm(ZnO)和5.4×10-4Ω.cm(Al2O3)。

脉冲电沉积RE-Ni-W-B-PTFE-Al_2O_3复合镀层性能的研究

高性能复合镀层具有优良的耐磨、耐蚀性能,能满足工业生产对材料性能的要求。研究了脉冲电沉积RE Ni W B PTFE Al2O3 复合镀层的成分、形貌及性能。结果表明:脉冲电流及Al2O3 固体颗粒能明显提高RE Ni W B PTFE Al2O3 复合镀层中W和B的含量;与直流电沉积相比,脉冲电沉积RE Ni W B复合镀层的表面裂纹已明显减小,但裂纹仍存在,当Al2O3 耐磨颗粒及PTFE减摩微粒嵌入RE Ni W B复合镀层中以后,在SEM 400倍下观察,RE Ni W B PTFE Al2O3镀层已不存在裂纹, 而且镀液中Al2O3 颗粒含量越多,晶粒就越细;此外,研究表明,镀液中Al2O3 颗粒含量增加, RE Ni W B PTFE Al2O3 复合镀层镀态硬度增加,磨损率降低。

[SiMn(H2O)W11O39]6^-在玻碳电极上的多层组装膜修饰电极及电化学行为

采用电化学生长法制备包含杂多酸[SiMn(H2O)W11O39]6-(SiMnW11)和聚合物阳离子PDDA的多层膜修饰电极,利用循环伏安法研究其电化学行为、扫描速率的影响及其对BrO3-和NO2-体系还原的电催化性能。结果表明:SiMnW11多层膜增长均匀,峰电流随层数的增加而增加;多层膜的峰电流随扫速的增加而增加;SiMnW11修饰电极对BrO3-和NO2-的还原具有良好的电催化作用。在最佳的实验条件下,BrO3-的还原峰电流与其浓度在0.345~5.28 mmol.L-1范围内呈良好的线性关系,相关系数r=0.998,检出限8.8×10-5mol.L-1。

杂多酸K7Fe^3＋P2W17O62H2对硫醇—磷脂杂化双层膜通透性的影响

利用涂抹冷冻法制备了硫醇-磷脂杂化双层膜,采用循环伏安和交流阻抗方法,研究了硫醇-磷脂杂化双层膜与杂多酸K7Fe3+P2W17O62H2作用前后通透性的变化.发现该种杂多酸能够诱导硫醇-磷脂杂化双层膜产生一些孔洞,降低了膜电阻,增加了膜电容,也增加了探针Fe(CN)63-/4-与电极的电子传递.同时对产生该现象的机理进行了初步的探讨.

Al_2O_3过渡层厚度对AZO薄膜性能的影响研究

采用磁控溅射法,在预先沉积了Al2O3过渡层的玻璃衬底上制备了性能优良的AZO薄膜。借助XRD、AFM、四探针仪和分光光度计对AZO薄膜的结构、表面形貌以及电学和光学性质进行了表征,并研究了Al2O3过渡层厚度对AZO薄膜性能的影响。结果表明:Al2O3过渡层的添加对AZO薄膜的表面形貌有一定影响;AZO薄膜的结晶质量随着过渡层厚度的增加先上升后下降;AZO薄膜的电阻率因过渡层的添加而明显降低,特别是在AZO薄膜较薄时;在添加了1～3 nm厚的过渡层后,160 nm厚的AZO薄膜的电阻率下降了44%左右;AZO薄膜的可见光透射率和光学带隙基本不受过渡层影响。

Al/Al_2O_3多层膜的表面和界面的分析研究

用热蒸发沉积和自然氧化及加热法制备纳米量级的Al/Al2 O3薄膜和多层膜。用X射线光电子谱仪 (XPS)和透射电镜 (TEM)对样品进行检测。XPS实验说明自然氧化的Al2 O3膜层厚在 2～ 5nm。Al/Al2 O3薄膜及多层膜的O与Al的原子浓度比为 1 4 3～ 1 85。Ar离子刻蚀的XPS实验结果 (刻蚀速率为 0 0 9nm/s)说明 :2个对层的Al/Al2 O3多层膜截面样品具有周期性结构。TEM观察到了 5个对层的Al/Al2 O3多层膜的层状态结构 ,其周期为 4nm。由此说明 ,热蒸发及自然氧化法是制备纳米量级的Al/Al2

Al_2O_3/W层状复合材料性能及微观结构研究

本文利用离心注浆成型法成膜，热压烧结制备了Ａｌ２Ｏ３／Ｗ层状复合材料，研究了Ａｌ２Ｏ３层、金属Ｗ层厚度对材料性能的影响，利用ＸＲＤ、ＳＥＭ对金属Ｗ层的组成及材料微观结构进行了分析和观察，探讨了层状复合材料的微观结构和金属层的组成变化对材料性能的影响．

不锈钢基Al_2O_3/SiC双层薄膜的制备和性能

用磁控溅射法在奥氏体不锈钢上分别制备了SiC单层膜和Al2O3/SiC双层膜,研究了溅射气压,溅射功率以及退火温度对性能的影响。对比了二者的结构、硬度以及耐腐蚀性。结果表明,Al2O3缓冲层降低了SiC薄膜与奥氏体不锈钢基底的热失配和晶格失配,减少了因其而产生的缺陷,从而改善了奥氏体不锈钢上SiC薄膜的结晶质量。

Al/Al_2O_3多层膜的表面分析与电性能的研究

用热蒸发沉积和自然氧化及加热法制备纳米量级的Al/Al2 O3 薄膜和多层膜。本文用X射线光电子能谱 (XPS)和紫外光电子能谱 (UPS)对样品进行价带能谱的检测与分析。获得的Al/Al2 O3 多层膜价带的XPS光电子能谱谱形基本相似 ;通过对Al/Al2 O3 三层膜在不同极角的UPS谱线的检测 ,得到其Ei (k∥i )关系曲线。此外 ,测定了低温下的I U特性 ,发现纳米量级的Al/Al2 O3 薄膜具有负阻特性。

工艺因素对α-Al_2O_3微滤膜纳米ZnO改性涂层显微结构的影响(英文)

以硝酸锌和尿素为原料,采用共沉淀法在α-Al2O3微滤膜孔内表面制备了纳米ZnO涂层。实验考察了反应物浓度、反应温度和反应时间对纳米ZnO涂层显微结构的影响规律,同时结合TEM对该涂层的显微结构进行观察分析。结果表明:当硝酸锌浓度为0.3mol/L、尿素浓度为0.6mol/L、反应温度为95℃、反应时间为4h时,ZnO涂层的晶粒细小均匀、结构致密且表面具有良好的平整度。采用该ZnO涂层改性后的α-Al2O3微滤膜,其过滤效率得到了明显提高,水通量最大增幅达到45.6%.

阻氚用Fe-Al渗铝层表面稳态相Al2O3膜生长机理研究

为阐释Fe-Al渗铝层表面暂态相Al2O3膜向稳态相α-Al2O3膜的转变机理,探索稳态相α-Al2O3膜制备的氧化工艺参数范围,采用掠入射角X射线衍射仪、辉光放电光谱仪、聚焦离子束、透射电镜等,结合热重分析对CLAM钢基体Fe-Al渗铝层在940~980℃、1 Pa^20 kPa参数下的氧化生长行为进行了深入表征与机理分析。研究结果表明,在1 Pa^20 kPa氧分压范围内Al2O3膜生长初期反应速率常数随着氧分压的升高而增大,而后期反应速率常数反而随之下降;采用掠入射角X射线衍射仪对3~180 min氧化不同时期表面Al2O3膜的相结构进行了掠入射角分析,推测Al2O3膜的生长经历了从氧化初期形成暂态相γ-Al2O3(15 min)→过渡态相α-(Al 0.948 Cr 0.052)2O3(30 min)→稳态相α-Al2O3(120~180 min)的演变过程,最短相转变时间约60~90 min,连续Al2O3膜厚度约2000 nm;同时,结合聚焦离子束对30、120 min形成的Al2O3膜表面进行了精确定向切割制样,并采用透射电镜选区电子衍射分析验证了相转变前Al2O3膜结构为过渡态相α-(Al 0.948 Cr 0.052)2O3(113),转变后为稳态相α-Al2O3(113),证实了Cr作为第三组元促进暂态相向稳态相α-Al2O3的转变规律。

[SiNi(H_2O)W_(11)O_(39)]^(6-)多层组装膜修饰电极及其电化学行为

采用电化学生长法制备包含杂多酸[SiNi(H2O)W11O39]6-(SiNiW11)和聚合物阳离子PDDA的多层膜修饰电极,利用循环伏安法研究其电化学行为、pH的影响及其对BrO3-和NO2-体系还原的电催化性能;并对多层膜电化学过程机理进行了初步探讨。结果表明:多层膜的增长均匀,峰电流随层数的增加而增加;多层膜的峰电流随扫速的增加而增加;还原峰的峰电位随pH的增加而负移。

超声处理对汽车用Al2O3/Ni-W-Fe-P化学镀层结构和腐蚀性能的影响

分别在液压管表面制备了Ni-W-Fe-P与Al2O3/Ni-W-Fe-P颗粒两种镀层,研究超声处理与机械搅拌两种方式下镀液分散效果,分析超声处理对其结构和腐蚀性能的影响。研究结果表明:Ni-W-Fe-P镀层组织具有明显的非晶态特点,都呈现紧密相连的连续胞状分布特征。加入Al2O3颗粒后形成的镀层内产生了许多弥散态分布的细小球形颗粒,形成了致密的镀层组织。加入Al2O3颗粒后可以使镀层硬度获得大幅提升,孔隙率得到下降。经过机械搅拌与超声处理处理后得到的镀层腐蚀速率发生了明显减小,添加Al2O3颗粒对基体起到良好保护作用。超声处理Al2O3/Ni-W-Fe-P镀层进行腐蚀后许多凸起的组织结构开始消失,跟基体形成紧密结合状态。

纳米Al／Al2O3多层膜的光电子谱与电性能

用热蒸发和自然氧化法制备纳米量级Al／Al2O3多层膜，检测XPS光电子能谱和UPS谱线，得到Ei(ki)关系曲线，并发现薄膜具有负阻特性。