溶胶-凝胶法制备LaNiO3薄膜及其电学性能研究

采用溶胶-凝胶法在SiO2/Si衬底上制备了LaNiO3薄膜,并通过改变退火温度和薄膜厚度对其微结构和电学性能进行了表征测试.X射线衍射(XRD)和电阻率测试结果表明,随着退火温度和厚度的增加,LaNiO3薄膜的结晶质量明显提高,薄膜电阻率也逐渐下降.当退火温度为800℃时,厚度为630 nm的LaNiO3薄膜电阻率最小,达到了1.37 mQ·cm.此外,利用LaNiO3薄膜作为下电极制备的2; Nb-Pb(Zr06Ti0.4)O3薄膜呈良好的钙钛矿相结构,且经过1010铁电循环测试周期以后,2; Nb-Pb(Zr06Ti0.4)O3薄膜的铁电性能未出现明显下降,表明该LaNiO3薄膜是生长PNZT铁电薄膜的优良下电极材料.     

钛酸铅钡铁电薄膜的光学性能研究

采用溶胶-凝胶工艺在石英衬底上制备了Pb1-xBaxTiO3(BPT,x=0～1)铁电薄膜.利用X-射线衍射(XRD)、原子力显微镜(AFM)和拉曼光谱(Raman)对薄膜的相变特性、晶粒尺寸、结构和表面形貌进行了表征.结果表明,在750 ℃的退火温度下,所有的样品都已经完全晶化为多晶钙钛矿结构,薄膜表面均匀致密.在x=0.4时,薄膜由铁电四方相结构转化为顺电立方相结构.采用紫外-可见分光光度计在200～1000 nm波长范围内测试薄膜样品的光学透过率,并通过透射光谱计算了薄膜的光学带隙以及折射率和消光系数的色散关系.     

溶胶-凝胶法制备钛酸铝薄膜及其抗熔盐腐蚀性能

以钛酸四丁酯和硝酸铝为原料,乙醇为溶剂,通过溶胶-凝胶法在碳化硅基片上制备钛酸铝薄膜.借助DSC-TG、XRD、FE-SEM和SEM研究了钛酸铝干凝胶在热处理过程中的热重效应与相变化、薄膜的晶相组成、显微结构及其抗硝酸钠熔体腐蚀性能.结果表明:制备的钛酸铝薄膜表面均匀、致密,晶粒尺寸在100 nm左右,具有良好的抗硝酸钠熔体腐蚀性能.     

工艺因素对非水解溶胶-凝胶法制备钛酸铝纳米粉体的影响

以无水三氯化铝和四氯化钛为前驱体,正丁醇为氧供体,选择聚乙二醇(PEG)为分散剂,采用非水解溶胶-凝胶法(NHSG),低温合成钛酸铝纳米粉体.借助XRD、FT-IR、TEM等测试技术研究了反应前驱体浓度、凝胶化工艺以及PEG的加入顺序对钛酸铝纳米粉体合成及分散效果的影响.结果表明:随着前驱体浓度的减小,氯化醇盐之间的异质聚合反应变弱,导致钛酸铝合成效果的变差,但粉体团聚程度有减小的趋势,优选的前驱体浓度为2.25mol/L;与直接干燥、回流、容弹三种凝胶化工艺相比,回流结合容弹的凝胶化工艺因有助于形成更多的Al-O-Ti异质键合,因此具有更好的合成效果;在回流后加入PEG1000,既可保证钛酸铝的低温合成,又可抑制粉体的团聚,有利于制备分散性好、合成率高的钛酸铝纳米粉体.     

钛酸铋钠基无铅压电材料的溶胶-凝胶自蔓燃制备工艺研究

采用溶胶-凝胶自蔓燃法合成具有单一钙钛矿相的0.76Na0.5Bi0.5TiO3-0.24SrTiO3(简写为NBT-ST)的超细粉体.采用热重/差热、X射线粉末衍射、红外光谱等分析手段对自蔓燃工艺前后的粉体进行了分析表征,通过对合成工艺中溶胶pH值、水浴温度、柠檬酸与硝酸根离子配比、热处理温度等参数的优化,获得了制备单一钙钛矿结构的NBT-ST无铅压电材料超细粉体的最优工艺参数:溶胶pH值为8、水浴温度为80℃、柠檬酸与硝酸根离子配比为1.25∶1,185℃左右凝胶发生自蔓燃,热处理温度为550 ℃,保温时间为1h.     

光化学溶胶-凝胶制备PLZT铁电薄膜及其光电特性

为了降低PLZT铁电薄膜的结晶温度,使用溶胶-凝胶法配合紫外光辐照的光化学工艺,在单晶硅基板上低温制备了PLZT铁电薄膜.经过紫外辐照过的凝胶膜可以在400℃促使PLZT获得良好的铁电性能,剩余极化强度为12.3μC/cm2.紫外辐照过的薄膜可以在低温下有效地分解金属醇盐,形成活性金属氧化物,保证材料低温结晶.辐照过程中产生的臭氧可以带走薄膜中的残炭,使得薄膜具有良好的铁电性能.低温制备的PLZT铁电薄膜获得了稳定的光电流和较好的光电转化效率.     

溶胶-凝胶法制备BiFeO3薄膜的结构及物性研究

应用溶胶-凝胶法在Pt/Ti/SiO2/Si(001)基片上制备了BiFeO3薄膜,构架了Pt/BiFeO3/Pt电容器.采用X射线衍射仪和铁电测试仪研究了Pt/BiFeO3/Pt电容器的结构和物理性能.实验发现BiFeO3最佳的结晶温度为600 ℃,X射线衍射图谱显示BiFeO3薄膜结晶状况良好,原子力显微镜照片显示BiFeO3表面颗粒均匀.Pt/BiFeO3/Pt电容器具有良好的电学性能,在驱动电压为5 V的情况下,Pt/BiFeO3/Pt电容器的电滞回线具有良好的对称性,漏电流密度小于10-4 A/cm2,研究发现BiFeO3薄膜log(J)/log(E)关系满足空间电荷限制电流传导机制.     

NiTiO3薄膜的溶胶-凝胶工艺研究

以无机镍盐和钛酸四丁酯为起始原料,柠檬酸为络合剂,采用溶胶-凝胶法制备了NiTiO3薄膜.采用X射线衍射(XRD)、综合热分析仪(DSC/TG)、场发射扫描电镜(FESEM)对制备的薄膜进行了测试和表征.研究了保温时间,溶胶浓度对钛酸镍薄膜晶相组成、显微结构的影响.结果表明:保温时间为3 h,溶胶浓度为0.5 mol/L是制备NiTiO3薄膜的最佳工艺条件;随着保温时间的延长,薄膜的结晶度和致密度均有所提高;在1～0.5 mol/L的浓度范围内,溶胶浓度的降低有利于薄膜的生长.     

助纺剂对非水解溶胶-凝胶法制备钛酸铝纤维的影响

本文采用非水解溶胶-凝胶(NHSG)法制备钛酸铝纤维.利用DTA-TG、XRD、TEM、SEM、FE-SEM等测试手段研究了钛酸铝的物相转变过程,探讨了助纺剂种类及其用量对制备钛酸铝纤维的影响.结果表明:采用NHSG法在750 ℃便能形成钛酸铝晶相,溶剂DBE和助纺剂环氧树脂的引入没有影响钛酸铝的低温合成;环氧树脂作为助纺剂有利于在溶胶中形成线性胶粒,提高溶胶的可纺性;环氧树脂的添用量对钛酸铝纤维的制备影响较大,其用量为1∶1时,可制得表面光滑、结构致密,质量较好的钛酸铝纤维.     

非水解和水解溶胶-凝胶法制备TiO2薄膜的对比研究

分别采用非水解和水解溶胶-凝胶法制备TiO2薄膜,利用FTIR、TG-DSC和XRD等手段研究了薄膜形成过程中的溶胶-凝胶转变过程和相变化过程,并探讨了非水解和水解溶胶-凝胶法的微观反应机制.研究表明:非水解溶胶-凝胶法与水解溶胶-凝胶法制备TiO2薄膜的微观反应机制不同,水解溶胶-凝胶法是钛酸丁酯的Ti-O键合(TiOR)断裂形成水解产物Ti-OH,再经失水缩聚或是失醇缩聚反应形成Ti-O-Ti键合.而非水解溶胶-凝胶法是在不生成Ti-OH的情况下,利用Ti-Cl与Ti-OR通过亲核反应直接缩聚反应产生Ti-O-Ti键合.非水解溶胶-凝胶法制备的TiO2薄膜开始出现金红石相的温度为750℃,明显高于水解溶胶-凝胶法制备的TiO2薄膜.     

制备参数对钙钛氧化物薄膜的微结构和性能影响

利用钛酸丁酯-氯化钙-无水乙醇体系通过溶胶-浸渍提拉法制备了钙钛氧化物薄膜.采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)及能谱分析仪(EDS),荧光光谱仪和紫外-可见分光光度计等技术对薄膜的结构,形貌及元素成分和光学性能进行了分析.结果表明:当n(钛酸丁酯)/n(乙醇)为1∶15时,制备得到了光学性质良好(价带较宽)的钙钛氧化物薄膜.随着焙烧温度升高到550℃,薄膜的结晶强度不断增加,薄膜主晶相由CaTiO3相转化为层状结构CaTi2O4(OH)2主晶相,该薄膜呈现多孔结构,从而使光学特性进一步增强.     

Eu、Mg共掺ZnO薄膜的微观结构与光致发光性能研究

采用射频磁控溅射技术,以不同Eu、Mg掺杂比的ZnO/MgO/Eu2O3陶瓷靶材,制备了Eu、Mg共掺的ZnO薄膜(ZMEO).通过X射线衍射(XRD)、Raman散射及光致发光(PL)技术研究了Eu、Mg掺杂比对ZMEO薄膜微观结构和光致发光性能的影响.结果表明:所制备的ZMEO薄膜皆为六角纤锌矿型结构.适当的Eu、Mg掺杂比不但有利于ZnO晶粒的生长,而且可以引入缺陷俘获导带电子,促进ZnO和Eu3+之间的能量传递,使Eu3+的红光发射强度获得提升.     

溶胶-凝胶法制备ZnO薄膜及其微结构特性研究

采用溶胶-凝胶法(Sol-Gel)制备氧化锌(ZnO)薄膜,研究镀膜层数和退火温度对ZnO薄膜晶体结构、光谱性质及表面形貌的影响.X射线衍射谱测试表明,退火温度为600℃、镀膜层数为10层时制备样品的晶粒尺寸最大,结晶度最好.紫外-可见透过谱发现,样品退火后其透过率曲线变得陡直,光学带隙随退火温度升高而逐渐减小.光致发光谱测试显示,ZnO薄膜的发光谱包含388 nm和394 nm附近的两个主要发光峰,分别对应于本征发射和缺陷发射,其强度随退火温度升高呈现相反的变化.原子力显微照片则显示了随退火温度的升高制备样品表面晶粒的分布趋于均匀而致密.     

溶胶-凝胶法制备CaCu3Ti4O12薄膜及其电学特性研究

通过溶胶-凝胶法在硅基底上制备不同烧结温度(700℃、800℃、900℃)下的CaCu3 Ti4O12 (CCTO)薄膜.分别采用X射线衍射仪(XRD)和扫描电镜(SEM)对薄膜的形貌、组分和结晶状况进行表征,发现在800℃烧结温度下CCTO薄膜的结晶状况最佳.然后,采用半导体特性分析仪测试薄膜的电容-电压(C-V)特性和电流-电压(I-V)特性,得到薄膜的最大比电容和阈值电压分别为3.2.F/cm2和47 V.最后,使用台阶仪对两种浓度的先驱溶液在不同转速下所制备的薄膜厚度进行了研究.     

掺磷nc-Si:H薄膜的微结构与光电特性

采用常规射频等离子体增强化学气相沉积方法,以高氢稀释的SiH4为源气体和以PH3为掺杂剂,制备了磷掺杂的氢化纳米晶硅薄膜.结果表明,薄膜的生长速率随PH3/SiH4流量比(Cp)增加而显著减小.Raman谱的研究证实,随CP增加,薄膜的晶化率经历了先增大后减小的过程,当C,=1.0;,晶化率达到最大值45.9;.傅里叶变换红外吸收谱测量结果显示,薄膜中的H含量在CP=2.0;时达到最低值9.5;.光学测量结果表明,本征和掺P的氢化纳米晶硅薄膜在可见光谱范围呈现出良好的光吸收特性,在0.8 ～3.0 eV范围内,nc-Si (P):H薄膜的吸收系数显著大于c-Si.和α-Si:H薄膜相比,虽然短波范围的吸收系数较低,但是在hv＜1.7 eV区域,nc-Si(P):H薄膜的吸收系数要高两到三个量级,显示出优良的红光响应.电学测量表明,适当掺P会显著提高氢化纳米晶硅薄膜的暗电导率,当CP=0.5;时,薄膜的暗电导率可达5.4S·cm-1.     

热分解工艺对溶胶-凝胶法制备Tl-2212超导薄膜特性的影响

研究了在铝酸镧(LAO)基片上TBCCO凝胶膜的热分解条件对Tl2Ba2 CaCu2O8(Tl-2212)薄膜的结晶质量、表面形貌、组分比例的影响.SEM和XRD研究表明,凝胶膜经过适当条件热分解后,可以制作出具有致密的晶体结构、高度c轴取向的外延Tl-2212超导薄膜,其薄膜具有较好的电学性能.其临界温度Tc可达106 K,临界电流密度Jc可达0.83 MA/cm2 (77 K,0T).     

用于HIT太阳能电池的ITO薄膜制备与性能研究

采用中频脉冲磁控溅射工艺制备ITO薄膜,研究了衬底温度和溅射功率对薄膜性能的影响.通过对二者的优化,获得了方阻为2.99Ω/□,电阻率为1.76×10-4Ω·cm,可见光波段(400～800 nm)平均透过率为82.3;的ITO薄膜.将优化后的薄膜用于电池上,制出了转化效率为14.04;的HIT太阳能电池.     

等离子体射频功率对微晶硅薄膜微结构及其特性影响

采用射频等离子增强化学气相沉积(RF-PECVD)技术在低温、高沉积压力的条件下制备微晶硅薄膜材料.在优化其它沉积参数的条件下,研究等离子功率密度对微晶硅薄膜材料微结构的影响.通过X射线衍射谱,拉曼光谱,红外吸收谱以及SEM来表征了微晶硅薄膜材料的微结构.结果显示:随着射频功率的增加,微晶硅薄膜的晶化率提高,晶粒尺度减小,薄膜呈小晶粒生长,薄膜中氢含量减少,微结构因子增加,薄膜生长表现出不均匀性.     

化学浴法制备CdS薄膜及其光电性能研究

本文用氯化镉、氯化铵、硫脲和氨水的溶液体系采用化学浴沉积法合成CdS薄膜,制备出均匀、致密的CdS薄膜,通过XRD、SEM、EDS、紫外可见吸收光谱等表征手段研究了CdS薄膜的晶体结构,表面形貌,元素比例和光电性能.发现在不同水浴温度下都成功制备了CdS薄膜,其中75℃制备的CdS薄膜最为均匀致密且其XRD衍射峰强度最强,光吸收边在500 nm附近,禁带宽度大约为2.52 eV.这些CdS薄膜的光电响应大,暗态及光照下的电导率分别为1×10-4S·cm-1和1.04×10-2 S · cm-1.用它们制备的CdS/CZTS异质结太阳电池具有明显的光伏效应.