电沉积工艺制备纳米ZnO及其生长机理

本文以Zn（NO3）2·6H2O和KCl的水溶液为电解液,采用三电极恒电位体系在ITO上电沉积制备了形貌可控的纳米ZnO。通过旋转涂布（CH3COO）2Zn·2H2O溶液,煅烧后可在ITO表面生长一层ZnO种子层。该种子层可以增加ZnO的密度,使c轴取向更加明显。通过场发射扫描电子显微镜（ FESEM）、X射线衍射（ XRD）、光致发光光谱（PL）等测试手段,系统地分析了电沉积参数（Zn（NO3）2·6H2O浓度、电沉积电压、电沉积温度）对电沉积制备纳米ZnO形貌、结构、光催化性能、发光性能的影响,并研究了其生长机理。     

激光重熔对喷射电沉积纳米镍涂层组织与性能的影响

为了提高喷射电沉积纳米镍涂层的性能,采用激光重熔工艺对涂层进行处理,研究了激光重熔对涂层微观组织和性能的影响。用扫描电镜(SEM),X射线衍射仪(XRD)和显微硬度计分析了涂层表面形貌、微观结构和显微硬度,同时对涂层的腐蚀特性进行了考察。结果表明,在优化的工艺参数下,喷射电沉积制备的镍涂层表面比较平整,结合致密,由平均尺寸为13.7 nm的纳米晶颗粒组成,但涂层中仍存在一些孔隙及其他缺陷;经过激光重熔后,熔融区内的晶粒尺寸明显减小,使涂层致密化程度得以提高并使涂层与基体由机械结合变为冶金结合,因此激光重熔处理后涂层的显微硬度明显提高,且其耐腐蚀性能明显优于原喷射电沉积镍涂层。     

ZnO纳米棒的电沉积生长方法研究

用含有硝酸锌(Zn(NO3)2)和六次甲基四胺(HMTA,C6H12N4)的电解液,在低温环境下采用阴极电沉积法在ITO玻璃上成功合成了氧化锌(ZnO)纳米棒阵列。系统研究了电压、前驱物(Zn2+)浓度、温度和种子层等参数对ZnO纳米棒形貌结构的影响,实现了ZnO纳米棒的可控制备。结果表明,在有种子层的情况下,当电压为-0.9V、Zn2+浓度为0.01M、温度为75℃条件下生长的ZnO纳米棒c-轴择优取向好、尺寸均匀(80~100nm),且在380~750nm的可见光波长范围内的透射率达到80%。     

激光重熔喷射电沉积纳米结构镍涂层性能研究

为了研究激光重熔工艺对用喷射电沉积方法在45#钢基体表面制备的纳米结构镍涂层性能的影响,采用扫描电镜和X射线衍射仪对涂层表面形貌和晶粒尺寸进行了分析,并对涂层做了表面显微硬度测试和耐腐蚀性试验,对激光重熔工艺对涂层性能影响进行了理论分析和实验验证。结果表明,在优选的工艺参数下,喷射电沉积制备的镍涂层由平均尺寸为13.7nm的纳米晶颗粒组成;经过激光重熔后,熔融区内的晶粒尺寸明显减小,涂层与基体由机械结合变为冶金结合,涂层的表面显微硬度和耐腐蚀性能得到明显的提高。这一结果对于促进激光加工技术在纳米材料的应用具有一定的理论意义和实际价值。     

掺铒对激光烧蚀制备纳米硅晶薄膜形貌的影响

在2×10-4 Pa真空下，采用XeCl准分子激光器(波长308 nm)，调整激光单脉冲能量密度为3 J/cm2，交替烧蚀高纯单晶硅(Si)靶和铒(Er)靶，通过调整辐照两靶的激光脉冲个数比来控制掺Er浓度，分别在Si衬底和石英衬底上制备了掺Er非晶Si薄膜。在N2气保护下经高温热退火实现纳米晶化，退火时间为30 min。采用扫描电子显微镜(SEM)观察所得到的样品的表面形貌显示，铒掺杂影响着薄膜的表面形貌，与不掺Er情况相比，掺入适量的Er可以在较低的退火温度下得到晶粒尺寸分布更均匀的薄膜;拉曼谱的测量结果表明，在相同的退火温度下，Er的掺入有利于晶粒的长大，但同时降低了薄膜的晶化度，掺Er非晶Si薄膜要实现完全晶化需要更高的退火温度。     

电沉积硫化镉纳米膜的形貌和光学性质研究

采用电沉积方法,在表面活性剂/电解液界面制备了硫化镉纳米膜,考察了样品的表观形貌及光学性质.原子力显微镜(AFM)及透射电镜(TEM)测试表明,纳米膜由粒径为33 nm左右的球形颗粒组成;X_射线光电子能谱测试表明,纳米膜由硫化镉和金属镉组成;用椭圆偏振仪测试样品在不同波长下的复折射率、复介电常数,并计算得出硫化镉纳米膜的平均厚度为190 nm;用Z-扫描方法硫化镉纳米膜的非线性折射性质,计算得出硫化镉纳米膜的非线性折射系数为5.06×10-6cm2/kW;荧光光谱测试表明,硫化镉纳米膜具有光致发光性能.     

Zr-Si-N纳米晶复合膜的生长结构

近来,三元Me-Si-N复合膜因具有超硬效应而受到广泛关注。迄今为止大量研究集中于Ti-Si-N体系,其他体系报道较少。ZrN薄膜的力学性能与TiN薄膜相近,也是一种得到工业应用的硬质涂层材料。在ZrN薄膜中加入Si形成的Zr-Si-N复合膜可能具有良好的综合力学性能。现有关于Zr-Si-N复合膜的研究表明Si的加入能使薄膜得到强化,薄膜的强化可以归结为Si原子溶入ZrN晶格中所形成的固溶强化或形成了非晶Si3N4层分隔包裹三维ZrN纳米晶的微结构模型。本文研究了Si含量对Zr-Si-N复合膜微结构与力学性能的影响。     

沉积条件对氢化锂薄膜形貌和沉积速率的影响

为了研究沉积条件对氢化锂薄膜沉积速率和表面形貌的影响,采用脉冲激光沉积方法在Si(100)基片上沉积了氢化锂薄膜.通过改变靶基距和氢压等手段来控制薄膜的沉积速率,得到了氢压与沉积速率和薄膜表面质量的关系.结果表明,随着氢压和靶基距的增加,氢化锂薄膜的沉积速率逐渐下降;适当增加氢压可以降低氢化锂薄膜的表面粗糙度.从薄膜生...     

Co掺杂ZnO纳米棒的电沉积法制备及其光学性能

在Zn（NO3）2和Co（NO3）2溶液中,以柠檬酸作为络合剂,采用阴极恒电位沉积法直接在ITO衬底上制备出纯ZnO和Co掺杂ZnO（ZnO∶Co）纳米棒阵列膜。采用X射线衍射、扫描电镜和能量色散谱对所制备ZnO纳米棒的晶体结构和表面形貌进行了表征,利用光致发光光谱研究了样品的发光性质。结果表明：所制备的ZnO纳米棒呈六角纤锌矿结构,具有沿（002）面择优生长特性,Co掺杂使ZnO纳米棒的直径变细。部分Co^2＋取代了Zn^2＋进入ZnO的晶格,掺入量为2.2at%左右。Co掺杂使ZnO的禁带宽度变窄,紫外发射峰产生显著红移。     

高温处理对镍诱导晶化硅上的薄膜晶体管性能的影响

采用标准双栅CMOS工艺在镍诱导非晶硅横向晶化形成的多晶硅上制造了高性能的薄膜晶体管,并详细研究了器件制备前高温预处理对薄膜晶体管性能的影响.实验发现不同的温度处理,将引起器件性能的显著变化.在1000℃预处理温度下获得了最好的器件性能.1000℃在NMOS管中测得的电子迁移率达314cm2/(V*s),分别比在1100℃和未做高温处理下的大10%和22%.1000℃下器件的最大开关电流比也达到了3×108.对器件的进一步重复性研究证实了上述结果的可靠性.     

高温处理对镍诱导晶化硅上的薄膜晶体管性能的影响

采用标准双栅 CMOS工艺在镍诱导非晶硅横向晶化形成的多晶硅上制造了高性能的薄膜晶体管 ,并详细研究了器件制备前高温预处理对薄膜晶体管性能的影响 .实验发现不同的温度处理 ,将引起器件性能的显著变化 .在10 0 0℃预处理温度下获得了最好的器件性能 .10 0 0℃在 NMOS管中测得的电子迁移率达 314 cm2 / (V· s) ,分别比在 110 0℃和未做高温处理下的大 10 %和 2 2 % .10 0 0℃下器件的最大开关电流比也达到了 3× 10 8.对器件的进一步重复性研究证实了上述结果的可靠性     

激光脉冲频率对纳米Si晶薄膜形貌的影响

在气压为10 Pa的惰性气体Ar环境下,采用XeCl准分子激光器(波长308 nm),调整激光单脉冲能量密度为4 J/cm2,激光烧蚀电阻率为3000Ω.cm的高纯单晶Si靶,在玻璃或Si衬底上沉积制备了纳米Si晶薄膜。实验中靶和衬底间距离保持为3 cm,对衬底既没有加温也没有冷却。拉曼(Raman)谱测量结果表明,所制备的薄膜中已有纳米Si晶粒形成。保持脉冲总数不变,分别取激光脉冲频率为1 Hz,3 Hz,10 Hz和20 Hz,相应沉积时间约为10 min,3.3 min,1 min和0.5 min,采用扫描电子显微镜(SEM)观察所得样品的表面形貌,不同脉冲频率下的结果比较显示,脉冲频率越大,制备的纳米Si晶薄膜的平均晶粒尺寸就越小,晶粒尺寸分布也越均匀。沉积动力学过程的非线性是导致实验出现该结果的原因。     

前驱物[S2-]/[Pb2+]摩尔比对PbS纳米晶红外发光光谱的影响

采用水溶性前驱物在乙醇介质中制备了不同[S2-]/[Pb2+]摩尔比例的PbS纳米晶,利用X射线衍射（XRD）、透射电子显微镜（TEM）、紫外-可见吸收光谱（Abs）、光致发光谱（PL）对所制备PbS纳米晶的晶体结构、纳米晶粒径、形貌以及能带结构和发光特性进行了表征,结果表明:随着前驱物[S2-]/[Pb2+]摩尔比例的提高,PbS纳米晶颗粒尺寸从3.9 nm增大到5.9 nm,发光峰值位置从1 009 nm移动到1 486 nm。通过拟合[S2-]/[Pb2+]=0.5条件下PbS纳米晶平均粒径对时间变化曲线,发现该方法下PbS纳米晶所经历的生长机制为Ostwald成熟化。运用经典纳米晶扩散控制生长模型,解释了实验中随着[S2-]/[Pb2+]的提高对溶液中纳米晶生长速率的影响。     

水热反应条件对BaTiO3纳米晶形成的影响及其原子尺度表面结构

本文报道了水热反应条件对BaTiO3纳米晶形成的影响,尤其是其原子尺度的表面结构。研究结果表明,Ba/Ti摩尔比较大的前驱体溶液中,易获得立方状大尺寸（～260nm）的BaTiO3纳米晶体;而采用乙二醇作为水热反应介质,可获得小尺寸弱圉聚的BaTiO3纳米晶（与纯水溶液或水-乙二醇的混合液相比较）。立方状或长方体状的BaTiO3纳米晶外表面被{100}晶面所包围,{110}晶面条纹与纳米晶体的边界相交呈45°角。在粗糙的BaTiO3纳米晶表面,常可观察到台面台阶扭折（terrace—ledge—kink）的表面结构,台面（terrace）和台阶（1edge）位于{100}晶面。由于表面结构的重构,{110}晶面通常被分解成由许多小的{100}晶面相连接而成的扭折结构。而在球状的BaTiO3纳米晶边缘,没有观察到表面台阶结构。     

孪晶片层尺寸对孪晶形变行为的影响

通常多晶铜中会含有一定数量的生长孪晶或退火孪晶。但是，由于一般生长孪晶的尺寸和分布很不均匀，数量也较少，很难研究它们在材料力学行为中的作用，因此孪晶对铜的力学行为的影响还不清楚。最新研究发现，可以利用电解沉积法，通过引入大量的生长孪晶和降低孪晶尺寸来制备纳米结构铜。纳米量级的孪晶结构对力学行为的影响十分明显，但对其作用机理的研究十分有限。本工作对一种由电解沉积法制备的含有独特的高密度纳米孪晶片层结构的多晶纯铜进行室温轧制，通过观察其微观结构，探讨了孪晶结构特别是纳米量级的孪晶片层结构的形变行为以及孪晶片层尺寸对其形变行为的影响。     

碳纳米管含量对激光熔覆镍基复合涂层组织与性能的影响

针对Ni60A/WC复合涂层硬质相分布不均、减摩性能不足等问题,利用碳纳米管（CNTs）的高熔点和优良的自润滑性能,采用激光熔覆技术在45钢基体表面制备了添加不同含量CNTs的镍基耐磨涂层。通过扫描电子显微镜、能谱仪和X射线衍射仪（XRD）分析了涂层的显微组织、元素组成和相组成。通过显微硬度计和摩擦磨损试验机测试了涂层的硬度和耐磨性能。XRD图谱表明:熔覆层主要由Ni-Cr-Fe固溶体和WC、W₂C、Cr₃C₂、Cr₇C₃、Cr₂₃C₆、B₄C等硬质相组成。显微组织结果表明:CNTs的添加促进了异质形核,有利于硬质相均匀分布,明显细化了熔覆层的显微组织。由于CNTs具有细化晶粒以及提升自润滑性能的作用,适量添加CNTs可提升熔覆层的显微硬度和耐磨性能。当CNTs的质量分数为0.5%时,熔覆层的显微硬度为1100 HV,摩擦系数为0.3,磨损体积为1.24×10^-4 mm³     

退火温度对铁基纳米晶带材高频磁导率的影响

采用单线圈法,利用Agilent E4991A射频阻抗/材料分析仪,研究了退火温度对铁基纳米晶带材的高频磁导率的影响。结果表明:经550℃退火处理的30μm厚样品磁导率实部,随频率增加而减小,在1MHz下为1210,在20MHz下为234,磁导率虚部有类似的变化趋势;比较了30μm厚样品经不同温度退火处理后磁导率的测量结果,得出550℃是一个比较理想的退火温度。     

激光沉积修复DD5合金的枝晶外延生长控制与显微组织特征

采用DZ125高温合金粉末对DD5合金进行激光沉积修复,通过正交试验的方法,研究了激光功率、扫描速度和送粉量对单道单层沉积区枝晶外延生长的影响,实现了沉积区枝晶外延生长的控制。在此基础上,进行单道多层沉积修复试验,分析测量了单道多层沉积区的显微组织和硬度。结果表明：较低的热输入量和送粉量可显著提高沉积区枝晶外延占比;当激光功率为420 W、扫描速度为6 mm/s、送粉量为1.5 g/min时,单道单层沉积区枝晶外延占比约为100%。单道多层沉积区中下部为平面晶、沿沉积方向外延生长的柱状晶,顶部为等轴晶;沉积区γ′相不均匀地分布在γ相中,枝晶间区域的γ′相尺寸大于枝晶干区域的γ′相尺寸;沉积区底部短棒状MC碳化物沿枝晶间分布,且Ta元素含量较高;沉积区顶部的小块状以及八面体状MC碳化物随机分布。DD5合金基体平均显微硬度为425 HV0.5,沉积区平均显微硬度略高于基体,为449 HV0.5;与沉积区中部相比,沉积区底部和顶部的显微硬度略高,沉积区底部显微硬度最高。