退火温度对TiO2薄膜结构、组分和光学性能的影响

利用射频磁控溅射,在硅和石英基底上制备了厚度为150 nm的TiO2薄膜.利用X射线衍射仪(XRD)、X射线光电子能谱仪(XPS)、紫外可见分光光度计(UV-vis)和光致发光谱(PL)等多种测试分析技术,研究退火温度对TiO2薄膜结构、组分及光学性能的影响.研究结果表明,未退火薄膜为无定型结构;随着退火温度的升高薄膜的金红石相含量逐渐增加,并沿(110)晶面择优取向.能隙也由退火前的3.03 eV逐渐增加到900℃退火后的3.18eV.对于TiO2薄膜催化活性最优的退火温度应为800℃.     

脉冲偏压及退火处理对电弧离子镀N掺杂TiO_2薄膜结构和性能的影响

本文利用电弧离子镀技术,施加不同脉冲偏压,在玻璃基体上沉积了N掺杂TiO2薄膜。研究了基体偏压和热处理对薄膜结构、光吸收性能及光催化降解甲基橙的反应活性。结果表明:随脉冲偏压的提高,薄膜相结构先由锐钛矿向非晶转变然后向锐钛矿和金红石的混合相转变,吸收边先红移后蓝移,透明度先下降后升高。400℃下退火4 h,薄膜结晶形貌更加明显,吸收边进一步红移,透明度提高。原始薄膜和退火后的薄膜都具有高的紫外光催化活性。可见光下经过退火的-300V偏压下制备的薄膜具有最好的光催化活性。     

空气退火对ZnS薄膜结构和光学特性的影响

采用X射线衍射、扫描电子显微镜和光致发光等技术研究了空气退火对ZnS薄膜的结构和光学特性的影响.薄膜在500℃以下退火后结晶质量得到改善,仍呈ZnS立方相结构.退火温度达到550℃时,薄膜中出现ZnO六方相结构.薄膜退火后,大气中的氧掺入薄膜中,出现ZnS-ZnO复合层.随退火温度升高,薄膜晶粒尺寸增大,透过率增加,带隙逐渐接近ZnO带隙.薄膜光致发光结果表明,复合层内ZnS和ZnO绿色发光的叠加替代了来自ZnS缺陷能级间的绿色发光.     

无氧气氛中生长K2Al2B2O7晶体及其性质的研究

本文采用助熔剂法在无氧气氛的条件下成功生长出了大块透明的紫外非线性光学晶体K2Al2B2O7.这种方法有效地克服了晶体在紫外区域产生的非本征光吸收,顺磁共振谱测试表明,晶体中Fe杂质已经降低到不影响紫外透过的水平.XRD物相鉴定证明得到了K2Al2B2O7纯相,但晶体生长过程中容易形成光散射颗粒,降低了晶体的激光损伤阈值.对晶体进行化学腐蚀,采用金相显微镜观察发现有光散射颗粒的KABO晶体表面有许多腐蚀坑,而无光散射颗粒的晶体没有腐蚀坑.最后讨论了KABO晶体中光散射颗粒形成的原因以及消除的办法.     

热退火对ZnO-SiO2复合薄膜的微结构及荧光特性的影响

采用脉冲激光沉积技术(PLD)在单晶Si衬底上制备了ZnO-SiO2复合薄膜.分别用SEM、XRD观察了样品在沉积态(300℃)及700℃和900℃下热退火后的形貌和结构.发现经700℃热处理后,样品中有第三相β-Zn2SiO4形成,经900℃热处理后的样品中硅锌矿型Zn2SiO4取代了β-Zn2SiO4成为第三相.研究了热退火处理前后样品的荧光特性变化,结果表明经700℃热处理后,荧光光谱与沉积态相比,紫外区域的发光强度有较大提高,可见光区域的宽带强度变弱;经900℃热处理后,紫外区域荧光强度与700℃处理相比略有减小,可见光发光带消失.     

退火对TiO2-Ta2 O5-CaCO3陶瓷结构及压敏性能的影响

本文研究了退火对TiO2-Ta2 O5-CaCO3压敏陶瓷的压敏性能的影响,采用球磨-成型-烧结的传统方法制备TiO2-Ta2 O5-CaCO3压敏陶瓷,并将TiO2-Ta2 O5-CaCO3压敏陶瓷在不同温度下退火,用压敏直流参数仪测试样品的非线性系数α、压敏电压EB,采用XRD、SEM和STEM分析微观结构.结果表明,适宜温度下退火适当时间,可使晶粒适当长大,并使晶粒粒度分布均匀,减少气孔和提高致密度.退火过程中,半径较大的受主离子获得动能进一步向晶界偏析,增大晶界受主态密度,从而提高非线性系数α.晶粒适当长大,晶界数量和晶界总面积减小,有助于减小压敏电压;提高致密度可减小电阻率,从而进一步减小压敏电压.当掺杂浓度为0.20mol;,烧结温度为1350℃,700℃退火3 h的TiO2-Ta2O5-CaCO3压敏陶瓷获得最高的非线性系数和较低的压敏电压(α=8.6,EB=22.5 V·mm-1),优于没有退火样品.     

SiNX覆盖层厚度对非晶In-Ga-Zn-O薄膜退火晶化的影响研究

采用射频磁控溅射在二氧化硅衬底上沉积一层厚度200 nm的非晶In-Ga-Zn-O(IGZO)薄膜,并在IGZO膜层上沉积厚度分别为20 nm、50 nm、60 nm、70 nm、90 nm的SiNX薄膜覆盖层,于350℃条件下N2气氛中退火1 h.采用X射线衍射(XRD)、高分辨透射电子显微镜(HRTEM)、能量色散谱仪(EDS)对IGZO薄膜的微观结构及成分进行研究.研究结果表明,退火后无覆盖层的IGZO膜层仍为非晶状态,70 nm以上SiNX覆盖层下的IGZO薄膜不发生晶化.与此不同,20～60 nm的SiNX覆盖层下IGZO膜层与SiNX覆盖层的界面处存在纳米凸起柱,使IGZO薄膜与SiNX覆盖层的接触界面脱离,此厚度的SiNX覆盖层具有诱导非晶IGZO薄膜晶化的作用,IGZO膜层内部的晶粒直径约10 nm.成分分析结果表明,结晶处In原子含量增加,IGZO薄膜中In原子的局域团聚是IGZO薄膜发生晶化的原因.     

衬底温度对电子束蒸发ZnS薄膜结构和光学特性的影响

采用电子束蒸发法在不同衬底温度下,150℃、200℃、250℃和300℃,制备了ZnS薄膜;用X射线衍射仪、原子力显微镜、膜厚仪和紫外-可见光-近红外分光光度计分别表征ZnS薄膜的晶体结构、表面形貌和光学特性;并分析了不同衬底温度对薄膜的结构和光学特性的影响.结果表明:在硅衬底上制备的ZnS都为多晶薄膜,具有闪锌矿β-ZnS结构;随衬底温度升高呈(111)晶面高度择优取向,平均晶粒尺寸有所增大,内应力、位错密度、折射率和吸收系数有所减小,禁带宽度随之增大;衬底温度为300℃时制备的薄膜表面均匀致密,呈现较优的结构和光学性能.     

快速退火对PZT铁电薄膜结构的影响

采用射频磁控溅射方法在Pt/Ti/SiO2/Si衬底上制备出(PZT)铁电薄膜,在550℃、600℃、650℃、700℃几个温度下对薄膜进行了快速退火热处理,并在退火处理后用X射线衍射、原子力显微镜和热释电系数测试系统研究了PZT铁电薄膜的薄膜结构、表面形貌及热释电性能.在650℃快速退火后,PZT铁电薄膜已经形成较好的钙钛矿相结构,并获得了较好的热释电性能,热释电系数达到1.5×10-8C·cm-2·k-1.     

退火温度和β-FeSi2薄膜厚度对n-β-FeSi2/p-Si异质结太阳电池的影响

本文采用室温直流磁控溅射Fe-Si组合靶的方法,并通过后续退火温度的优化得到了单一相高质量的β-FeSi2薄膜.结果表明,在本实验条件下得到的未掺杂的β-FeSi2薄膜在室温下是n型导电的,其电学特性存在一个退火温度的最优点:800 ℃.而且在这个最佳温度点上,在Si(111)衬底上外延得到的薄膜载流子迁移率比在Si(100)上高出了一倍多.在上述研究的基础上,采用p-Si(111)单晶片作为外延生长β-FeSi2薄膜的衬底,并通过退火温度和薄膜厚度的优化制备出了国内第一个n-β-FeSi2/p-Si异质结太阳电池,其Jsc=7.90 mA/cm2 ,Voc=0.21 V,FF=0.23,η=0.38;.     

热退火对电子束蒸镀方法制备的ZnO:Al薄膜光电性质的影响

采用电子束蒸镀方法在Si(100)衬底上沉积了ZnO:Al(ZAO)薄膜.在氧气气氛下对ZnO:Al薄膜进行了退火处理,退火温度的范围为400～800℃.X射线衍射(XRD)图样表明所制备的ZnO:Al薄膜具有六方结构,为c轴(002)择优取向的多晶薄膜.用Van der Pauw法测量了ZAO薄膜的电学特性,结果显示其电导率在500℃达到最大值.测量了ZAO薄膜的室温微区光致发光和变温发光光谱,观测到了ZnO自由激子、束缚在中性施主中心(D0)上的束缚激子以及束缚在离化施主中心(D+0)上的束缚激子发射.     

乙酰丙酮对PMMA负载锐钛矿型TiO2薄膜及其光催化性能影响

以钛酸丁酯作为钛源,水为溶剂,乙酰丙酮(AcAcH)为表面修饰剂,采用微波水热辅助溶胶-凝胶法制备了纳米晶二氧化钛水溶液,利用提拉镀膜法在聚合物聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)基板上沉积得到了透明TiO2纳米晶薄膜.通过X射线衍射(XRD)、红外光谱(FTIR)、透射电子显微镜(TEM)、原子力显微镜(AFM)和紫外-可见光吸收光谱(UV-Vis)等对TiO2纳米颗粒和薄膜的晶相组成、表面形貌及光学性能进行表征.同时通过紫外光光催化降解罗丹明B研究了TiO2薄膜的光催化性能.结果表明:通过引入乙酰丙酮,可以得到高度分散、晶相为锐钛矿型的TiO2水溶胶,在PMMA基板上沉积得到的薄膜表面平整、致密,具有良好的透光率,经过180 min紫外光照射,对罗丹明B的降解率达到90;以上.     

退火温度对CuNps@ZnO纳米复合薄膜结构与光学性能的影响

使用磁控溅射结合惰性气体冷凝的方法制备了Cu纳米粒子,通过将Cu纳米粒子沉积与ZnO离子束溅射原位复合的方法制得了CuNps@ZnO纳米复合薄膜,并研究了退火温度对CuNps@ZnO纳米粒子复合薄膜的结构和光学性能的影响.通过对样品的表征发现所得产物中存在着低温条件下难以形成的立方相、岩盐结构的ZnO.并且,样品的微观形貌、结晶性和光学性能随着退火温度的变化而发生显著地变化.     

热处理对电沉积制备ZnS薄膜物相组成及光学性能的影响

采用电沉积方法在氧化铟锡(ITO)导电玻璃上沉积了ZnS薄膜,利用X射线衍射仪(XRD)、紫外-可见光(UV-VIS)分光光度计对薄膜的微结构和光学性能进行了表征,研究了热处理条件对薄膜的相组成和光学性能的影响.结果表明:电沉积制备的ZnS薄膜呈非晶态,并且含有单质Zn.硫化热处理可以改善薄膜的结晶状况,减少杂质Zn的含量.硫气氛中450 ℃热处理4 h之后,薄膜中单质Zn全部反应生产ZnS,得到了纯的ZnS薄膜.没有经过热处理的薄膜,其可见光透射率在70;左右,热处理后薄膜样品的透射率降低,在硫气氛中热处理4 h的样品,其可见光透射率最低,为50;左右,热处理条件对薄膜样品的禁带宽度值基本没有影响.     

退火处理对碳氮改性TiO2光催化性能的影响

以偏钛酸和三聚氰胺为原料,在空气氛围下700℃煅烧退火制备C-N改性TiO₂光催化剂.利用XRD、FT-IR、XPS、SEM、UV-Vis、BET等手段对改性前后的样品进行表征分析.分析结果显示,改性样品为大比表面积、多孔隙锐钛矿晶型TiO₂材料,TiO₂晶格中部分O被N取代,表面吸附酰胺化合物.与纯TiO₂相比,C-N/TiO₂对NO的催化氧化效率大幅度提高.其中C-N/TiO₂-2对NO的催化氧化率达到69。     

电子束蒸发制备ZnO:Al透明导电膜及其性能研究

在本实验中我们利用电子束蒸发方法在玻璃衬底上制备了ZnO:A l透明导电膜,并对所得样品在400℃下进行了退火处理。利用扫描电子显微镜观察了样品的表面形貌,利用分光光度计分析了样品的光学性质,结果表明所得样品在可见光范围具有较好的透光性。利用四探针对其进行了电学性质的测量,表明衬底温度为200℃时制备的样品电阻率可达6×10-3Ω.cm。     

退火时间对铝诱导非晶硅薄膜晶化过程的影响

基于铝诱导非晶硅薄膜固相晶化方法,利用直流磁控溅射离子镀技术制备了Al/ Si…Al/ Si/ glass周期性结构的薄膜.采用真空退火炉对Al/ Si多层薄膜进行了500℃退火实验,通过透射电子显微镜(TEM)分析了不同退火时间下Al/ Si多层薄膜截面形貌的变化规律,并结合扩散过程探讨了退火时间对铝诱导非晶硅薄膜晶化过程的影响机理.研究结果表明:在铝诱导非晶硅薄膜固相晶化过程中,在退火过程的初期,晶态硅薄膜的生长主要来源于因Al的存在而形成的硅初始品核数量增加的贡献.随退火时间的延长,晶态硅薄膜的生长主要是依靠临界浓度线已推进区域中未参与形核的硅原子扩散至初始品核位置并进行外延生长来实现的.经500℃退火1 h后,Al/ Si薄膜的截面形貌巾出现了沿Si(111)晶面生长的栾品组织.     

成份对BCN薄膜结构和纳米力学性能的影响

利用直流磁控溅射技术制备了三元BCN薄膜,通过在100~500 mA之间调节励磁线圈电流,获得了不同成分的BCN薄膜。分析结果表明随着励磁线圈电流的增加,薄膜中B含量由43 at%上升至53 at%,C含量由25 at%下降至15 at%,而N原子百分含量基本不随励磁线圈电流的改变而变化。随着B含量不断增加,C含量不断减少,薄膜中B-C键含量逐渐减少,而B-N键含量相应增加,并且薄膜中类BC3.4的B-C键逐渐向类B4C的B-C键转化。薄膜中B和C含量的变化对薄膜的力学性能影响不明显,薄膜纳米硬度位于17.0~20.4 GPa之间,弹性模量位于161.0~197.3 GPa之间。     

GaAs基底TiO2/SiO2减反射膜的反射率性能分析

本文设计并制备了适用于砷化镓(GaAs)多结太阳电池的TiO2/SiO2双层减反射膜,通过实测反射谱来验证了理论设计的正确性。利用编程分析了TiO2、SiO2单层膜的厚度及其折射率对双层膜系反射率的影响。结果显示,在短波范围(300～600 nm),TiO2膜厚对反射率的影响要大于SiO2,而SiO2折射率对反射率的影响比TiO2大;在中波范围(600～900 nm),随着单层膜的厚度和折射率的增加,双层膜系反射率存在一个最小值,变化趋势是先降低,而随后增加。同时,计算结果得到SiO2和TiO2的最优物理膜厚分别为78.61 nm和50.87 nm,此时在短波段中心波长λ1=450 nm处最小反射率为0.0034%,在中波段中心波长λ2=750 nm处最小反射率为0.495%。采用电子束蒸发法在GaAs基底上淀积TiO2/SiO2双层膜,厚度分别为78 nm和50 nm。实测短波和中波相应的反射率极小值分别为0.37%和2.95%,与理论结果吻合较好。