高钐含量SmCo磁记录薄膜材料的研究

SmCo合金具有极高的单轴磁晶各向异性,成为未来高密度磁记录介质的候选材料之一.本文采用磁控溅射方法,在玻璃基片上制备了Cr(100nm)/SmCo(50 nm)/Cr(20 nm)结构的Smco薄膜,SmCo层中Sm含量为35%(原子分数).利用综合物性测试系统(PPMS)和X射线衍射(XRD)对薄膜的磁性能和晶体学结构进行了测试.结果表明,通过550℃退火20 min可以获得很好的硬磁性能,矫顽力R.达到了3183kA·m-1,XRD结果表明薄膜中同时存在磁性相SmCo5和非磁性相SmCo2等.高Sm古量的SmCo薄膜在退火温度为450℃时开始晶化,退火温度达到550℃时,晶化进行的比较完全.     

CoFe2-xRExO4(RE=Tb,Dy)纳米晶薄膜的化学合成及磁性

以溶胶-凝胶法制备了稀土铽或镝掺杂的钴尖晶石铁氧体纳米晶薄膜.考察了Tb或Dy的掺杂量及晶化条件对晶相的影响.结果表明,稀土离子的掺杂量x超过0.3时,样品很难形成尖晶石单相.原子力显微镜对纳米晶薄膜表面形貌的观测显示,溶胶-凝胶法制备的薄膜粒度可控制在20～50nm,且具有较高的表面平整度.对于厚度为200nm的薄膜,均方根粗糙度仅为4～5nm.磁特性研究发现,掺杂Tb或Dy的样品矫顽力明显提高.     

应力对退火态Sm-Fe-BGMF磁学性能的影响

利用离子束溅射(IBSD)法,在盖玻片衬底上制备Sm-Fe-B超磁致伸缩薄膜(GMF)样品;并在退火过程中对其施加预应力,研究应力对退火态Sm-Fe-B薄膜磁畴结构、软磁性能及磁致伸缩性能的影响并分析其差异产生的原因。结果表明:退火过程中施加预应力能使薄膜磁畴结构发生显著变化,通过改善退火态薄膜的微结构与应力状态,能有效提高薄膜的软磁性能与磁致伸缩性能;与自由退火态样品比较,应力退火态样品具有较明显的垂直各向异性,虽然在低场磁敏性方面略有降低,但是在饱和磁致伸缩性能方面有较大提高。     

受限薄膜中不对称两嵌段共聚高分子的微相形态

用强分凝理论方法研究了组分不对称(f≈0.25)的两嵌段共聚高分子在受限薄膜中的微相形态--层状相、平行柱状相和垂直柱状相.发现对中性基底,无论薄膜厚度为多少,垂直柱状相总是最稳定的相;而对亲少数相的基底,嵌段高分子的平均组成以及基底和两嵌段之间的相互作用能对薄膜体系的相行为有决定性影响.随着薄膜厚度的增加,层状相(包括奇数和偶数层数)、平行柱状相和垂直柱状相都有可能交替出现.     

SmCo磁记录薄膜中磁耦合作用的研究

采用磁控溅射方法,在玻璃基片上制备了Cr/SmCo/Cr结构的SmCo薄膜,实验结果表明:在低Sm含量(20.5%(原子分数))和高Sm含量(大于30.7%)的SmCo薄膜中都能形成SmCO_5磁性相,在Sm含量较高的SmCo薄膜中同时还形成了SmCo_2等非磁性相,非磁性相的存在对磁性相有隔离作用,从而降低了磁性晶粒之间的磁耦合作用.因此可以用提高Sm含量的方法来降低SmCo薄膜磁性晶粒之间的磁耦合作用.     

Sm-Co/α-Fe/Sm-Co三层膜磁性能的微磁学模拟

以微磁学理论为基础,利用OOMMF软件采用三维动力学模型模拟研究了Sm-Co/α-Fe/Sm-Co交换耦合三层膜体系的磁滞回线,并对其磁性能分别与软、硬磁层厚度的关系进行了系统的分析.研究结果表明:只有当软磁层厚度小于其临界尺寸(5 nm)时,磁滞同线近似为矩形,此时三层膜完全耦合;硬磁层的厚度对体系的磁性能也有着密切的关系,而且硬磁层的厚度对体系软磁相的临界尺寸也有着一定的影响,只有在合适的软、硬磁含量比例的情况下才能得到具有最佳磁性能的三层膜.     

择优取向生长的Gd2O3高K栅介质薄膜

使用射频磁控溅射法在n型Si(001)基片上生长了Gd2O3薄膜。X射线衍射扫描研究和高分辨透射电子显微镜观察表明,薄膜由立方相和单斜相混合构成,且表现出立方(111)晶面和单斜(401)晶面的择优取向生长。XPS分析表明薄膜的元素组成接近化学计量比。电性能测试发现,薄膜拥有合适的介电常数,较小的漏电流密度和较大的击穿场强,厚度为15 nm的薄膜介电常数为23,漏电流密度为3.6×10-5A.cm-2(偏压为 1 V时),击穿场强为3.5 MV.cm-1。     

自组装的四(4-N,N-二乙胺基苯基)卟啉/多酸(钠)有机/无机复合薄膜及其气敏性质

选择Keggin型12-磷钨酸(TPA)及其钠盐(Na TP)水溶液为亚相,用四(4-N,N-二乙胺基苯基)卟啉化合物(H_2TNPP)自组装膜为功能模板,釆用低成本的QLS法成功制备了2种新型有机/无机复合材料:H_2TNPP/TPA,H_2TNPP/Na TP QLS薄膜。薄膜结构、形貌及半导体性质测试发现:H_2TNPP分子在H_2TNPP/TPA,H_2TNPP/Na TP复合膜中均采取H-聚集模式,TPA亚相上H-聚集程度更大。而在纯H_2TNPP膜中其为J-聚集模式。3种薄膜表面均为纳米颗粒形貌,以H_2TNPP/Na TP膜表面颗粒均一,颗粒尺寸最小(~60 nm),H_2TNPP/TPA膜表面缺陷较多,颗粒尺寸最大(~150 nm)。薄膜导电性依次为H_2TNPP/Na TP(3.00×10-5S·cm-1)H_2TNPP/TPA(2.49×10-5S·cm-1)H_2TNPP膜(1.53×10-5 S·cm-1)。常温气敏测试发现:3种薄膜在30 s内对浓度小于1.88 mg·m-3的NO2气体都有响应,灵敏度依次为H_2TNPP/Na TP(43%)H_2TNPP膜(16%)H_2TNPP/TPA(4.5%)。具有最小颗粒尺寸和最高导电性的H_2TNPP/Na TP复合薄膜具有最高的灵敏度,并且对NO2检测限低至0.094 mg·m-3。显示出了非常高的实际应用价值。本研究为制备低成本、高灵敏度、环境友好的快速室温NO2气敏器件提供了一种新的策略。     

大粒径TiO2反射层对染料敏化太阳能电池性能改进

使用大粒径和小粒径两种纳晶TiO2制备双层纳晶薄膜电极,并应用于染料敏化太阳能电池中.用有机碱四甲基氢氧化铵做胶化剂制备的两种大粒径纳晶TiO2(粒径为250 nm和150 nm),用它们分别制备薄膜做为反射层;用小粒径纳晶TiO2(10-20 nm)来制备的纳晶多孔薄膜为底层膜,用于吸收大量的染料.研究表明,反射层的加入,大大提高了对光的反射率,改善了光电输出,提高了光电转换效率.     

5‘—硝基水杨基荧光酮分光光度法测定微量铬（Ⅵ）的研究

本文研究了新显色剂5-硝基水杨基荧光酮(5-NSF)在阳离子表面活性剂溴化十六烷基三甲铵(CTMAB)存在下与铬()的显色反应。在pH5.5～6.7的磷酸盐缓冲介质中,Cr()与5-NSF反应生成组成比为1 4的水溶性和稳定性皆佳的紫色配合物,吸收峰波长λmax=586nm,对比度△λ=63nm,表观摩尔吸光系数586=1.74×105L·mol-1·cm-1,桑德尔灵敏度是3.0×10-4μg·cm-2,Cr()浓度为0～0.21μg/mL时服从比尔定律。采用阴离子交换树脂分离,能够消除许多金属离子的干扰。方法用于水样中微量总铬、Cr()和Cr()的测定,结果较满意     

α-Fe2O3纳米微粒的制备及其M(o)ssbauer谱研究

通过高能球磨的研磨,直接由普通α-Fe2O3粗颗粒制得了粒径约为10nm的α-Fe2O3纳米微粒.发现所得纳米微粒的室温M?ssbauer谱为不对称向内加宽的磁分裂六线峰.分析表明,不对称向内加宽现象主要由集体磁激发效应所引起.球磨所得α-Fe2O3纳米晶具有很高的各向异性常数值(K=8.9×103J·m-3).     

非溶剂诱导聚苯乙烯超薄膜去润湿过程中不同有序表面形貌的形成

利用原子力显微镜研究了带有自然氧化层硅基底上聚苯乙烯薄膜在不同非溶剂诱导下的去润湿过程.研究发现,非溶剂是通过渗透取代机理诱导高分子薄膜发生去润湿.薄膜的形貌取决于成孔过程与孔增长过程的相对速度.当聚苯乙烯(PS)薄膜厚度为15 nm时,随着溶剂烷基链的增长,成孔数显著降低;然而孔开始合并时孔径明显地增加.当PS薄膜厚度增加到25 nm时,随着溶剂烷基链的增长,成孔数略有降低,薄膜形貌形成长程有序的双连续的结构.当PS膜厚为35 nm时,与其它2个膜厚相比,成孔数大幅下降.此外,温度和分子量能进一步降低去润湿过程中的成孔数,从而形成分形结构形貌.     

热压/热变形纳米复合永磁体的制备和磁性能的研究

研究了热压热变形纳米复合永磁体制备的新工艺,探讨了制备高性能高各向异性块状纳米复合永磁体的新方法。以晶态纳米复合永磁粉末为原料,研究了热压热变形工艺参数与磁体密度和磁性能的关系。实验中制备出的热压热变形磁体的密度高达7.508g·cm-3,磁体的磁能积为61kJ·m-3。实验表明,温度是影响热压热变形磁体性能的重要因素。磁体在平行于压力方向的磁性能稍高于垂直于压力方向的磁性能,体现出微弱的各向异性。     

超高性能钕铁硼表面镀渗处理研究

通过磁控溅射进行钕铁硼磁体表面重稀土Tb镀膜,再经过渗扩热处理获得了综合性能近80[H_cj/kOe+(BH)_max/MGOe]的超高性能磁体,分析了其内在机制。借助扫描电镜背散射电子成像技术,研究了热处理温度对磁体磁性能和微观组织的影响,并探讨了晶界扩散法矫顽力提高的机理和微观结构变化规律。结果表明,经镀渗处理后磁体的矫顽力明显提高,剩磁无明显降低,温度稳定性得以显著改进,显微组织结构有了明显的优化,形成连续均匀薄层晶界富Nd相组织有效的包裹主相,能够有效降低相邻晶粒的磁耦合效应。Tb富集在2∶14∶1晶粒的表面区域而不是中心,不仅通过增强局部磁晶各向异性场来增加矫顽力,而且还保持了剩磁。     

硼酸系电结晶制[Co/Pt]_n(n≥40)金属多层膜的研究

于钝铜片及玻碳上采用双电解池恒电位结晶制取了［Ｃｏ（０．５ｎｍ～２．２ｎｍ）／Ｐｔ（２．０ｎｍ）］ｎ（ｎ≥４０）金属多层膜．低角度Ｘ射线衍射表明多层膜有良好的周期性调制结构,其Ｂｒａｇｇ峰的半幅值随着钴层电结晶电位的负移和铂层电结晶电位正移而减小．中角度Ｘ射线衍射表明界面上存在ＣｏＰｔ３金属化合物．多层膜的磁滞回线表明该多层膜的易磁化轴平行于膜面,表现出平面磁各向异性．以低过电位镀Ｃｏ（厚度约０．５ｎｍ）的多层膜的垂直方向磁滞回线形状较好,有望表现出垂直磁各向异性．     

薄片状MFI晶体无凝胶蒸汽辅助晶化制备b轴取向沸石膜

采用新型薄片状MFI沸石晶体作为晶种,通过无凝胶蒸汽辅助晶化法(gel-less steam-assisted crystallization,GLSAC)在烧结氧化硅多孔载体上制备了致密平整、b轴取向的MFI沸石膜。考察了GLSAC中模板剂浓度、釜底水量、生长温度及时间对MFI沸石膜的影响。扫描电子显微镜和X射线衍射结果显示,适量的模板剂和釡底水量能抑制晶种的面外生长。成功制备了厚度750 nm、致密平整的MFI沸石膜。制备的对丁烷异构体气体分离测试表明,25℃时,等物质的量的丁烷异构体的分离因子(SF_A/B)可达36,对正丁烷的渗透速率为1.5×10^-7mol·m^-2·s^-1·Pa^-1。     

基于胶体晶体刻蚀构筑含金纳米碗的柱状结构阵列

以二氧化硅微球为掩板,利用各向异性等离子体刻蚀技术对光固化树脂薄膜进行选择性刻蚀,制备出微纳级的顶端带凹陷的柱状结构.在材料表面蒸镀一层金后,得到微纳米级柱顶端带有金纳米碗的特殊结构.通过调整刻蚀时间可以改变光固化树脂薄膜表面的柱状结构的高度.随着柱状结构高度的增加,材料的特征峰从500 nm红移至760 nm.运用时域有限差分(FDTD)方法对这种含贵金属结构的电场分布进行模拟,发现在金纳米碗状结构的边缘处存在高强度的电场,这是材料特征峰产生的原因.这种由材料表面结构变化导致材料在光谱中特征峰迁移的现象在传感、光通讯及小型化光学器件和药物筛选等领域具有潜在应用的价值.     

ZnGeP2的多晶合成与单晶生长研究

采用富P配料工艺,通过改进的单温区合成法(MSTZM)合成出高纯、单相的ZnGeP2多晶原料。用改进垂直布里奇曼法(MVBM)生长出尺寸为Φ20mm×30mm的ZnGeP2单晶体。经X射线衍射分析、红外光谱分析、ZC36高阻仪测试表明:晶体完整性好,具有黄铜矿结构,晶格常数a=b=0.5463nm,c=1.0709nm。晶体的透光范围为0.65～12.5μm。厚度为2mm的晶片在2～12μm范围内的平均红外透过率达55%以上,电阻率为6×107Ω·cm,计算2.05μm和10.6μm处的吸收系数分别为0.017cm-1和0.21cm-1。     

聚(ε-己内酯)薄膜结晶形貌及分子取向研究

用匀胶机通过溶液铸膜方法在硅片和铝箔基板上分别制备具有不同厚度的聚(ε-己内酯)(PCL)薄膜. 通过原子力显微镜(AFM)和偏光衰减全反射傅里叶红外光谱(ATR-FTIR)对薄膜中PCL的结晶形貌、 片晶生长方式及分子链取向进行了研究. AFM结果表明, 在200 nm或更厚的薄膜中, PCL主要以侧立(edge-on)片晶的方式生长; 对于厚度小于200 nm的薄膜, PCL片晶更倾向于以平躺(flat-on)的方式生长. 这种片晶生长方式的改变在硅片和铝箔基板上都表现出同样的倾向. 此外, 在15 nm或更薄的薄膜中, PCL结晶由通常的球晶结构变为树枝状晶体. 偏光ATR-FTIR结果表明, 当膜厚小于200 nm时, 薄膜结晶中PCL分子链沿垂直于基板表面方向取向, 并且膜越薄, 取向程度越高, 与AFM的观测结果一致.     

石墨烯氧化物薄膜电极的光电化学特性

采用浸渍-提拉法制备了一系列石墨烯氧化物(GO)薄膜,并通过X射线衍射(XRD),扫描电镜(SEM),傅里叶变换红外光谱,紫外-可见吸收光谱和光电化学测量等技术对样品进行了表征.在GO电极上观察到阴极光电流,且光电流密度受薄膜的厚度影响.GO薄膜电极厚度为27nm时,光电流密度为0.25μA·cm-2.此外,GO电极的光电响应还受紫外光照影响,随着紫外光照时间的延长,阴极光电流逐渐减小.该工作提供了简便的通过控制薄膜厚度或紫外光照时间来控制GO薄膜半导体光电化学性能的方法.