一种在室温合成具有宽带隙CdS的简单方法

采用简单的磁控溅射方法, 在室温合成了CdS多晶薄膜. 在溅射CdS多晶薄膜过程中, 分别在Ar 气中通入0%、0.88%、1.78%、2.58%和3.40% (体积分数, φ)的O₂, 得到不同O含量的CdS多晶薄膜. 通过X射线衍射仪、拉曼光谱仪、扫描电子显微镜、X射线光电子能谱仪、紫外-可见光谱仪对得到的CdS多晶薄膜进行表征.分析结果表明: O的掺入能得到结合更加致密, 晶粒尺寸更小的CdS多晶薄膜; 与溅射气体中没有O₂时制备的CdS多晶薄膜的光学带隙(2.48 eV)相比, 当溅射气体中O₂的含量为0.88%和1.78% (φ)时, 制备得到的CdS多晶薄膜具有更大的光学带隙, 分别为2.60和2.65 eV; 而当溅射气体中O₂的含量为2.58%和3.40% (φ)时, 得到的CdS光学带隙分别为2.50 和2.49 eV, 与没有掺杂O的CdS的光学带隙(2.48 eV)相当; 当溅射气体中O₂的含量为0.88% (φ)时, 制备的CdS多晶薄膜具有最好的结晶质量. 通过磁控溅射方法, 在溅射气体中O₂含量为0.88% (φ)条件下制备的CdS多晶薄膜表面沉积了CdTe 多晶薄膜并在CdCl₂气氛中进行了高温退火处理, 对退火前后的CdTe多晶薄膜进行了表征. 表征结果显示: CdS中掺入O能得到结合更紧密、退火后晶粒尺寸更大的CdTe多晶薄膜. 通过磁控溅射方法, 在CdS制备过程中于Ar 中掺入O₂, 在室温就能得到具有更大光学带隙的CdS多晶薄膜, 该方法是一种简单和有效的方法, 非常适用于大规模工业化生产.     

以光辅助MOCVD法在有取向Ni衬底及LAO单晶衬底上制备YBCO外延膜的比较研究

采用光辅助金属有机物化学气相沉积(MOCVD)法,在生长有CeO2/YSZ/Y2O3(YSZ为Y稳定的ZrO2)缓冲层的双轴取向Ni衬底上进行了YBa2Cu3O7-x(YBCO)外延膜生长,并与LaAlO3(100)[LAO(100)]单晶衬底上的YBCO外延膜生长进行了对比.发现在Ni衬底上c轴取向YBCO外延膜的生长温度比LAO衬底上的生长温度低约30℃,但生长速度更快.经分析认为,这种差别主要是由于Ni衬底的热导率比LAO衬底高造成的.Ni衬底及LAO衬底上生长的c轴取向YBCO外延膜的超导极限电流密度(Jc)分别约为0.5 MA/cm2及1.8 MA/cm2.     

总气压与Ar/O2流量比对直流对向靶磁控溅射TiO2薄膜光催化性能的影响

采用对向靶磁控溅射法在不同气压和Ar/O₂流量比条件下, 以氟化SnO₂ (FTO)导电玻璃为基底制备了多晶TiO₂薄膜. 台阶仪测量结果显示所制备TiO₂薄膜的平均厚度约为200 nm. 随着溅射气压的升高, TiO₂薄膜由锐钛矿与金红石混晶结构转变为纯锐钛矿结构. 分别采用场发射扫描电镜(FESEM)和原子力显微镜(AFM)分析了不同气压和Ar/O₂流量比对TiO₂薄膜表面形貌的影响, 结果显示TiO₂薄膜的表面粗糙度随溅射总气压和Ar/O₂流量比的增加而增大. 以初始浓度为100×10^-6 (体积分数)的异丙醇(IPA)气体为目标物检测所制备TiO₂薄膜的光催化性能, 并分析该气相光催化反应的机理, 在紫外照射条件下异丙醇先氧化为丙酮再被氧化为CO₂.当总溅射气压为2.0 Pa、Ar/O₂流量比为1:1时, 溅射所得TiO₂薄膜具备最优光催化活性并可在IPA降解反应中保持较高的催化活性和稳定性.     

氮掺杂二氧化钛-氧化镍双层薄膜的光电致色特性

以金属钛为靶材、O2/N2/Ar混合气氛为溅射气体,在导电玻璃(ITO)表面磁控溅射一层薄膜,再经300-500℃退火处理制备了氮掺杂TiO2薄膜.采用X射线衍射(XRD)、X光电子能谱(XPS)、扫描电子显微镜(SEM)和紫外-可见吸收光谱等对薄膜的微观结构、光学特性和光电化学性能等进行了研究.进而采用化学沉积的方法在TiO2-xNx薄膜表面沉积上一层多孔NiO薄膜,研究表明,制备的ITO/TiO2-xNx/NiO双层薄膜具有明显的光电致色特性,400℃退火处理的氮掺杂TiO2薄膜具有最高的光电流响应,经氙灯照射1h后,薄膜从无色变成棕色,500nm波长处光透过率从79.0%下降至12.6%.     

用俄歇电子能谱分析Y-Ba-Cu-O超导薄膜与衬底的界面互作用

高T_c的Y-Ba-Cu-O超导材料在弱电方面进入实用的一个重要条件,就是需要制备出优质的超导薄膜。已有多种制备超导薄膜的方法见报道。用蓝宝石或Si衬底制备超导薄膜,通常会由于薄膜与衬底强烈的界面反应使其零电阻温度大为降低,严重时甚至变成非超导。而我们在实验中发现,YSZ(掺钇稳定立方氧化锆)衬底在高温下与薄膜的界面反应也较为严重。在YSZ衬底上沉积一层Ag缓冲层则可以减轻薄膜与村底的相互作用。     

等离子体增强磁控溅射沉积碳化硅薄膜的化学结构与成膜机理

以CH4和Ar为工作气体,单晶硅为溅射靶,通过微波电子回旋共振(MW-ECR)等离子体增强非平衡磁控溅射方法在不同的CH4流量和沉积温度下制备了a-Si1-xCx∶H薄膜.利用傅里叶变换红外(FT-IR)光谱,X光电子能谱(XPS)和纳米硬度仪等表征方法研究不同沉积参数下薄膜的化学结构、化学配比和硬度的变化.结果表明:室温(25℃)下随CH4流量由5cm·3min-1增加到45cm3·min-1(标准状态)时,薄膜中Si—CH2键,C—H键含量逐渐增加,Si—H键变化不明显;膜中C原子百分比由28%增至76%,Si原子百分比由62%降至19%.当CH4流量为15cm3·min-1时,随沉积温度的升高,薄膜中Si和C原子百分比含量分别为52%和43%,且基本保持不变;膜中Si—H键和C—H键转化为Si—C键,薄膜的显微硬度显著提高,在沉积温度为600℃时达到29.7GPa.根据分析结果,提出了室温和高温下a-Si1-xCx:H薄膜生长模型.     

钇钡铜氧超导材料的激光等离子体质谱研究

尽管金属氧化物高温超导材料的发现及“超导热”的兴起己有五年多的历史,有关的研究仍在不断发展与深化.近年的研究发现,以激光蒸发可以沉积出高质量的金属氧化物的超导薄膜.Balooch 等以波长为1.06μm 的长脉冲激光作用于YBa_2Cu_3O_(7-x)(YBCO)样品,记录了所产生的中性物种的飞行时间质谱.最近我们在自制的仪器上记录了YBCO     

反应溅射法在立方织构镍基底上制备CeO2缓冲层

采用反应溅射的方法在具有立方织构的Ni基底上制备了 CeO2缓冲层.以Ar/H2混合气体为预沉积气体,有效地抑制了基底的氧化.在基片温度为650 ℃,气压为26 Pa的条件下沉积的CeO2薄膜具有纯c轴取向.X射线θ-2θ扫描、极图分析、Φ扫描结果表明,CeO2薄膜有良好的立方织构,其Φ扫描半高宽(FWHM)为9.0°.扫描电镜观察表明,薄膜致密且没有裂纹.     

扩镓硅基GaN晶体膜质量的电镜分析

采用射频磁控溅射工艺在扩镓硅基上溅射Ga2O3薄膜,氮化反应组装GaN晶体膜,并对其生长条件进行研究．用扫描电镜(SEM)和X射线衍射(XRD)对样品进行结构、形貌分析．观测结果表明：采用此方法得到的在预沉积扩镓硅基上生长的GaN晶体膜,随着扩镓时间的增加,薄膜的晶化程度得到明显提高,而氮化时间对构成GaN薄膜的颗粒形态影响不大．     

衬底温度对射频溅射CeO_2薄膜微观结构的影响

为了通过射频溅射金属Ce靶与CeO_2靶能得到相同结构、相同性能的CeO_2薄膜,采用射频反应磁控溅射技术在玻璃衬底上沉积CeO_2薄膜,通过调控基体温度,分析其对薄膜成分、结构、形貌的影响规律,分别采用X射线衍射仪、场发射扫描电子显微镜、原子力显微镜对薄膜结构性能进行表征。结果表明:在沉积温度为600℃下,溅射金属Ce靶制备的CeO_2薄膜取向度最高,表面光滑平整,表面平均粗糙度只有1.03 nm,通过改变沉积温度能够很好地控制薄膜表面颗粒形貌。     

基片温度对LiCoO2薄膜结构与电化学性能的影响

采用射频(RF)磁控溅射技术制备了用于全固态薄膜锂电池的非晶态和多晶LiCoO2阴极薄膜,利用XRD和SEM研究了沉积温度对LiCoO2薄膜结构和形貌的影响,并研究了高温退火后薄膜的电化学性能.研究结果表明,随著基片温度的不同,薄膜成分、表面形貌以及电化学行为有明显差异.室温沉积的薄膜很难消除薄膜中Li2CO3的影响,经过高温退火处理后也无法形成有效的多晶LiCoO2薄膜,而150℃沉积的薄膜经过高温退火后形成了有利于锂离子嵌入的多晶LiCoO2结构,薄膜显示出了较好的电化学性能.     

耐蚀Zn-Al合金材料的组合材料芯片方法优选

应用组合材料芯片方法, 通过离子束溅射法制备了全组分范围的Zn-Al薄膜样品阵列. 沉积得到的多层薄膜经370 ℃扩散处理2 h形成合金薄膜. 通过扫描俄歇能谱仪(AES)、X射线衍射仪(XRD)及扫描电子显微镜(SEM)对样品的成分、结构和形貌进行表征. 结果显示, 在低温退火后, 合金薄膜成分均匀, 结晶良好, 表面致密. 材料芯片上的样品在0.1 mol·L-1氯化钠溶液中的极化电阻测试结果表明, 对于全组分的Zn-Al合金薄膜, Al摩尔分数在87%附近的成分具有最高的极化电阻值.进一步的实验发现, 在83%-86%这一较宽的摩尔分数区间内, 极化电阻值均保持在105 Ω·cm-2以上, 比传统热镀锌镀层的极化电阻高1个数量级.     

脉冲激光沉积LiNi0.5Mn0.5O2薄膜正极性能

高能量密度、功率密度和高温度稳定性的全固态薄膜锂离子电池是微电子器件的理想电源.开发新型的大比容量正极薄膜材料是解决问题的关键之一.与LiCoO2正极相比,层状结构的LiNi0.5Mn0.5O2有更高的可逆比容量和结构稳定性.本文应用脉冲激光沉积法制备LiNi0.5Mn0.5O2沉积薄膜,研究了衬底材料、温度对薄膜的微观结构、表面形貌及组分的影响.由LiNi0.5Mn0.5O2电极组装半电池,研究了薄膜的电化学性能与晶体结构、表面形貌及组分间的关系,表征了LiNi0.5Mn0.5O2沉积薄膜于不同充电截止电压的循环稳定性及倍率性能,并讨论了LiNi0.5Mn0.5O2薄膜的结构特点.     

不同条件对扩镓硅基GaN晶体膜质量影响的XRD分析

采用射频磁控溅射工艺在扩镓硅基上溅射Ga2O3薄膜氮化反应组装GaN晶体膜,并对其生长条件进行研究。用XRD对样品进行了结构分析,测试结果表明：采用此方法得到的预沉积的扩镓硅基生长GaN晶体膜随着扩镓时间和氮化时间的增加,薄膜的晶化程度得到明显提高。     

射频磁控溅射制备MoS_2薄膜及其储锂性能研究

采用射频磁控溅射法,在Ar气-H2S混合气氛中,以MoS2靶材为原料,在泡沫铜基底上制备了MoS2薄膜。利用X射线衍射(XRD)、Raman光谱、扫描电子显微镜(SEM)、能量弥散X射线谱(EDS)等手段对样品的结构、形貌和成分进行了表征,并探讨了靶功率和基底温度对MoS2薄膜的结构及形貌的影响。结果表明,靶功率的增加可以提高薄膜结晶度,但功率过高会造成薄膜的龟裂;基底温度升高会使MoS2薄膜结晶度明显提高,且形成蠕虫状形貌。靶功率为80 W,基底温度为300℃时,可以制备得到具有较高结晶度的蠕虫状MoS2薄膜。对其进行充放电测试表明,在100 mA·g-1的电流密度下,其首次放电比容量为980 mAh·g-1,经过40周循环,容量可保持为约920 mAh·g-1,容量保持率达到93.9%。     

涂层导体CeO2过渡层的稳定性研究

采用反应溅射法制备涂层导体用CeO2过渡层,重点对不同水分压下制备的CeO2种子层,以及YBCO超导层沉积过程中CeO2帽子层的稳定性进行了分析。采用X射线分析相组成变化以及晶体取向,通过扫描电镜观察表面形貌。结果表明,水分压对CeO2生长影响较大,水分压太小会导致缺氧相CeO2-x(0相似文献   

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。     

高长径比管式反应器内壁SiO2与TiO2钝化层的原子层沉积制备及抗积碳性能

采用原子层沉积技术(ALD)在不锈钢微通道管式反应器内壁沉积二氧化硅(SiO₂)和二氧化钛(TiO₂)薄膜, 以抑制碳氢燃料热裂解过程中由于金属催化作用导致的结焦. 使用石英晶体微天平(QCM)测得SiO₂和TiO₂薄膜的生长速率分别为0.15 nm/周期和0.11 nm/周期, 因此可以通过改变沉积周期数精确控制钝化层的厚度. 在结焦实验中, 当钝化膜层较薄时, 其抗积碳钝化作用较弱; 随着钝化薄膜厚度的增加, 其钝化作用逐渐增强, 微通道反应器的运行寿命显著延长. 实验表明, TiO₂薄膜的抗积碳钝化性能普遍优于SiO₂薄膜. 沉积周期数为1000的TiO₂膜层具有最佳的抗积碳钝化效果, 能够使反应器的运行时间延长4~5倍.     

CSD法超导薄膜的形成机制和超导电性研究

利用化学喷雾沉积法（CSD法）在未定向的ZrO2单晶衬底上获得了零电阻温度高于85K和转变宽度为2K、厚度小于5μm的YBa2Cu3O7-δ超导薄膜，以XRD、XPS和SEM等手段研究了不同制备条件下薄膜的晶体结构、电子结构和显微表貌，讨论了材料膜形成机制及其与超导电性的关系。     

一步法电化学沉积Cu(In1-x,Gax)Se2薄膜的特性

在CuCl2、InCl3、GaCl3及H2SeO3组成的酸性水溶液电沉积体系中, 对Mo/玻璃衬底上一步法电沉积Cu(In1-x, Gax)Se2(简写为CIGS)薄膜进行了研究. 为了稳定溶液的化学性质, 在溶液中加入邻苯二甲酸氢钾和氨基磺酸作为pH缓冲剂, 将溶液的pH值控制在约2.5, 并提高薄膜中Ga的含量. 通过大量实验优化了溶液组成及电沉积条件, 得到接近化学计量比贫Cu 的CIGS薄膜(当Cu与In+Ga的摩尔比为1时, 称为符合化学计量比的CIGS薄膜; 当其比值为0.8-1时, 称为贫Cu或富In的CIGS 薄膜)预置层, 薄膜表面光亮、致密、无裂纹. 利用循环伏安法初步研究了一步法电沉积CIGS薄膜的反应机理, 在沉积过程中, Se4+离子先还原生成单质Se, 再诱导Cu2+、Ga3+和In3+发生共沉积. 电沉积CIGS薄膜预置层在固态硒源280 ℃蒸发的硒气氛中进行硒化再结晶, 有效改善了薄膜的结晶结构, 且成份基本不发生变化,但是表面会产生大量的裂纹.