铝诱导表面织构玻璃及其对硅薄膜陷光作用的影响

采用铝诱导表面织构方法在玻璃衬底上制备了蜂窝状的凹坑结构;使用热丝化学气相沉积技术在该类衬底上制备了硅薄膜.扫描探针显微镜(SPM)图像表明,通过改变刻蚀时间、刻蚀溶液比例、Al膜厚度和退火时间等制备条件,可以有效控制玻璃表面凹坑结构的尺寸,使其在直径上从0.5μm到6μm,深度上从60 nm到700 nm可调.光吸收谱测试表明此类衬底对硅薄膜的光吸收有着明显的增强效果,以凹坑平均直径为2.3 μm,深度为358nm的铝诱导表面织构玻璃为衬底所制备的厚度为150 nm的硅薄膜,在350～1200 nm波长范围内的光吸收与使用平面玻璃为衬底的样品相比可提高28.5;.凹坑的尺寸大小对光吸收增强效果有重要影响.     

表面补偿的高雾度ZnO∶Al及其在硅薄膜太阳电池中的应用

采用稀盐酸对磁控溅射法制备的平面掺铝氧化锌(ZnO∶Al,AZO)薄膜表面进行湿法刻蚀制绒,分析了盐酸浓度和刻蚀时间对AZO薄膜表面的形貌特征和光电特性的影响。研究发现,湿法刻蚀导致AZO薄膜表面呈现大尺度的陨石坑形貌特征,随刻蚀时间增加,薄膜在大于500 nm的长波范围内光学透过率可维持在70%~75%,且800nm处雾度值可高达48%,陷光能力快速增加,而面电阻率呈现逐渐增加趋势。高的盐酸浓度可以导致薄膜表面呈现较快凹型形貌特征,并可给出较高的雾度值。为了在保持高雾度值的条件下改善薄膜导电性,在2%盐酸刻蚀30 s所制备绒面沉积300 nm AZO薄膜进行厚度补偿,所获得薄膜的表面方块电阻小于10Ω/sq,以其作为前电极所制成的单结薄膜电池转换效率达到9.24%。结果表明,采用酸性刻蚀+厚度补偿方法所制备的绒面AZO薄膜可兼顾高雾度和低电阻的性能要求,是用作硅基薄膜太阳电池前电极的理想材料。     

超薄全局应变硅薄膜的应变弛豫研究

采用Ge浓缩法制备了高质量超薄绝缘体上锗硅(SiGe-on-insulator,SGOI)材料,然后在SGOI上通过超高真空化学气象沉积(UHVCVD)法外延了厚度为15 nm的超薄全局应变硅单晶薄膜,使用电子束光刻和反应离子刻蚀在样品上制备了一组纳米级尺寸不等的应变硅线条和应变硅岛,并利用TEM、SEM、Raman等分析手段表征样品.实验结果表明,本文制备的应变硅由于其直接衬底超薄SiGe层的低缺陷密度和应力牵制作用,纳米图形化的应变Si弛豫度远小于文献报道的无Ge应变硅或者具有Ge组分渐变层SiGe衬底的应变Si材料.     

Ag纳米蛾膜结构阵列对薄膜硅太阳能电池光吸收的影响

设计了一种带有Ag纳米蛾膜结构阵列的薄膜硅太阳能电池背反射器.采用时域有限差分(FDTD)法,系统仿真研究了Ag纳米蛾膜阵列的底部直径、高度、阵列周期常数对薄膜硅太阳能电池光吸收的影响.仿真结果表明,Ag纳米蛾膜结构最佳结构参数为:d=60 nm,a=120 nm,h =100 nm.吸收光谱表明带有Ag纳米蛾膜结构的薄膜硅太阳能电池可有效增加700～ 1200 nm波段范围的光,同带有Ag层的薄膜硅太阳能电池相比,光吸收平均增强53.8;,这是因为Si/Ag界面产生表面等离子体共振现象所致.     

不同能量密度的飞秒激光辐照对单晶硅的影响研究

利用飞秒激光在空气中对单晶硅进行扫描刻蚀,在硅表面形成一系列平行的刻蚀槽,刻蚀槽底部为密集排列的微纳米颗粒.这种微纳米结构使得硅表面在各角度都呈现黑色,同时这种微纳米结构降低了硅材料的反射率,提升了硅材料的光吸收能力.本文通过对单晶硅表面进行不同能量密度的飞秒激光辐照,发现这种降低硅表面反射率的微纳米结构的形成和其单位面积上受到辐照的激光能量密度有直接关系,过高和过低的激光通量都不利于微纳米结构的产生.     

nc-Si∶(Al_2O_3+SiO_2)复合膜的制备及其热电特性

采用真空热蒸发技术在石英玻璃衬底上蒸镀约400 nm的铝膜,并在空气中580℃的条件下退火1 h。在退火过程中Al与石英中的SiO2反应形成纳米硅nc-Si∶(Al2O3+SiO2)复合膜。利用X射线衍射(XRD)、拉曼散射(Raman)及扫描电镜(SEM)等方法研究了薄膜的结构特性。测得膜厚约为760 nm,估算出薄膜中纳米硅(nc-Si)的平均尺寸约为25 nm。实验发现该nc-Si∶(Al2O3+SiO2)复合膜有热电特性,研究了其电阻率及Seebeck系数随温度(293~413 K)的变化关系,在293 K和413 K该薄膜的Seebeck系数分别约为-624μV/K和-225μV/K。     

金属纳米薄膜对大孔径光子晶体光纤传感特性的影响

基于全矢量有限元法研究了金属纳米薄膜对大孔径光子晶体光纤(PCF)传感特性的影响.针对所设计的大孔径PCF传感模型,数值模拟了PCF材料中金属纳米薄膜厚度不同以及不均匀时所表现的吸收特性:当金属纳米薄膜的厚度为均匀的30 nm和40nm时,分别在0.535 μm和0.565 μm处出现非常明显的吸收峰,且HEX11和HEy11两个模式完美简并;当有一个空气孔中的金属纳米薄膜厚度为30 nm,其他空气孔中的金属纳米薄膜厚度为40nm时,HEx11和HEy11模式的损耗曲线明显不简并,能够表现出两种金属纳米薄膜厚度的吸收特性;模拟计算了所设计传感器不同测量方法所表达的灵敏度与分辨率.研究结果为PCF传感器中金属纳米镀膜的实际操作和使用提供了理论依据.     

利用含吸收的纳米涂层实现的克尔效应增强

本文研究了含吸收的纳米涂层对铁薄膜的磁光克尔效应的影响.利用厚度仅为30 nm的吸收涂层硅实现了铁薄膜纵向和横向克尔效应的增强.660 nm波长处的纵向克尔转角的最大增强系数为1.46,对应涂层厚度为9nm,基于等效折射率模型,我们对纵向克尔转角进行了拟合,拟合结果可以很好的匹配实验.同时,铁薄膜的横向克尔效应也得到了增强,最大增强系数为9.43.     

薄膜厚度对Ag纳米薄膜结构特性及光学性能的影响

采用密度泛函理论,研究了Ag(111)纳米薄膜的结构稳定性、电子特性及光学性能.结果表明,Ag (111)纳米薄膜原子层厚度增加到13层,即膜厚约为2.8nm时,纳米薄膜表面能趋于稳定,为薄膜能够稳定存在的临界厚度.薄膜表面处原子间为弱离子键作用,层间距变化及表面效应主要集中在表面附近几层.在可见光及红外波段,Ag(111)纳米薄膜的折射率明显高于块体材料而消光系数略高于块体材料;随着薄膜厚度的增加,在该波段,折射率减小,消光系数增加,吸收变大.     

多孔硅基WO3气敏传感器的制备与性能研究

以钨酸钠和氯化钠为原料,采用水热法在硅基多孔硅上原位生长WO3纳米棒薄膜,制成p型多孔硅基-n型WO3复合结构气敏传感器.为了获得最大比表面积的复合形貌,详细研究了水热反应时间和温度对多孔硅基WO3复合结构显微组织表面形貌的影响.利用扫描电镜、粉末衍射等表征手段测试并分析了多孔硅基表面WO3纳米棒薄膜的形貌以及晶体结构,并测试了复合结构传感器在不同工作温度下的气敏响应特性,结果表明:该气敏传感器在室温下便对有毒气体NO2具有高灵敏度以及稳定的重复性.     

氨气浓度对碳纳米管生长影响的研究

利用等离子体增强化学气相沉积系统,用CH4、NH3和H2为反应气体,在沉积有100nm厚Ta过渡层和60nm厚NiFe催化剂层的Si衬底上制备了碳纳米管,并用扫描电子显微镜研究了它们的生长和结构.结果表明当氨气浓度为20;、40;和60;时,碳纳米管的平均长度分别为3.88μm、4.52μm和6.79μm,而其平均直径变化不大,均在240nm左右.最后,分析讨论了氨气浓度对碳纳米管生长和结构的影响.     

金刚石表面化学镀铜的研究

为了改善金刚石与金属基体的润湿性,利用化学镀的方法在金刚石粉体表面成功的进行了镀铜,通过X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)等测试手段研究了pH值及添加剂对镀层的组织、形貌及镀速的影响.结果表明:当镀液的pH值低于10.5时,镀速几乎为零,没有反应发生;pH值在10.5～12.5时,镀速随pH值的增大而增大,XRD图谱中开始有铜的衍射峰出现,且衍射峰随pH值的增大而增强;pH值大于12.5时,镀速开始随pH值增大而下降,衍射峰开始随pH值增大而减弱.当pH值为11时,金刚石基体有裸漏现象,镀层较薄;pH值为12时,镀层表面较为致密、结合较好、有一定厚度且包覆严实;pH值为13时,镀层开始变得粗糙,有卷边、起皮及脱落现象.当向镀液中分别添加适量的亚铁氰化钾及二联吡啶时,能够提高镀液的稳定性,两种添加剂对铜的化学沉积都有阻化作用,降低铜的沉积速率,使镀层光亮致密.     

PZT基反铁电材料研究进展

在综述Pb(Zr,Ti)O3(PZT)基反铁电材料的研制与性能研究进展的基础上,重点探讨了PZT95/5反铁电材料和在PZT基础上掺杂改性的Pb(Zr,Sn,Ti)O3(PZST),(Pb,La)(Zr,Sn,Ti)O3 (PLZST)反铁电材料.总结了利用La3+、Nb4+、Hf4+、Sr2+、Ba2+和Nd3+等离子对富锆PZT以及PZST粉体、陶瓷以及薄膜材料的掺杂取代改性研究.讨论了各类PZT基反铁电材料的铁电(FE)-反铁电(AFE)相变机理以及其场致应变性能.展望了PZT基反铁电材料今后研究与应用的发展方向.     

电场对氧化镍电子结构的影响

采用超软赝势电子平面波密度泛函理论的方法研究了立方相氧化镍不同外电场下的电子结构.结果表明,立方相氧化镍的晶格参数和对称性保持不变,共价键的成分增强;体系总能在外电场下增大;其间接带隙宽度在外电场下减小.费米能级附近的态密度和电子浓度在外电场下有增大的趋势.电场作用下,立方相氧化镍价带顶的电子有效质量增大,Ni的d态贡献电子能力减弱,O的p态贡献电子能力有所增强,Ni-O结合键强度增大.     

退火处理对DKDP晶体光学均匀性的影响研究

分别对不同生长速度的DKDP晶体进行了退火处理.结果表明,适当温度的退火处理能有效地提高晶体的光学均匀性,尤其是对快速生长的晶体质量提高更为显著.在实验温度范围内,退火温度越高,质量改善越明显.对退火机理进行了初步讨论.     

基于电沉积技术的纳米晶材料晶粒细化工艺研究

纳米晶材料电沉积工艺是在传统电沉积工艺的基础上,通过控制适当的工艺条件,最终获得具有各种性能的纳米晶电沉积层的过程.研究表明,由电沉积工艺制备的纳米晶材料,晶粒细小且组织均匀,具有耐磨、耐蚀、耐高温氧化等特殊性能.本文分析了在电沉积过程中纳米晶形成的机理,探讨了工艺参数、复合电沉积和脉冲电沉积、有机添加剂以及采用其它工艺措施对晶粒细化过程的影响.介绍了电沉积纳米晶材料的各种性能及应用.     

粒子束注入单晶硅尺寸效应的机理研究

使用分子动力学方法研究硅粒子注入技术.系统比较分析了团簇粒子的包含反射,扩散和植入基底在内的全部运动过程,同时使用可视化方法观测记录基底表面形貌演化过程.所建立模型直观地显示了低注入能量域内的新特征.注入过程中,团簇粒子由不同粒径(数量)的硅原子组成.通过对粒径变化在注入过程的影响研究揭示了注入技术机理.仿真结果表明提出方法可用于定量预测注入粒子表面分布.本文工作可作为原子尺度下生成基底表面特征或设计图案的参考,并对可控表面沉积技术提供理论指导.     

抛光铜箔衬底上石墨烯可控生长的研究

本文报导以固态聚苯乙烯为碳源,经机械抛光和电化学抛光双重处理的铜箔为衬底,用CVID法进行石墨烯可控生长的研究结果.用光学显微镜、原子力显微镜、拉曼光谱、光透射谱、扫描隧道显微镜和场发射扫描电镜对生长的石墨烯进行了表征.研究发现经过抛光处理的铜箔由于其平整的表面和很低的表面粗糙度,在其上生长的石墨烯缺陷少,结晶质量高.而未经抛光处理的铜箔在石墨烯生长过程中,铜箔不平整的表面台阶会破坏其上生长的石墨烯的微观结构,在生长的石墨烯二维结构中产生高密度晶界和缺陷.还在双重抛光处理的铜箔上实现了石墨烯的层数可控生长,结果表明固态碳源聚苯乙烯的量为15 mg时可生长出单层石墨烯,通过控制固态源重量得到了1～5层大面积石墨烯.     

组分挥发对CBO晶体生长影响研究

非线性光学晶体CsB3O5(简称CBO)在生长过程中,原料组分的挥发影响了单晶的生长.本文利用XRD,DTA等手段对挥发物的成分进行表征,结果表明挥发物的主要成分是Cs2O,并探讨了原料组分的挥发对结晶状况的影响,以期探索和优化晶体生长工艺.     

掺杂方式对纳米二氧化钛性能的影响研究

对近年来掺杂改性纳米二氧化钛的研究进行了综述,并且详细论述了金属离子掺杂、非金属离子掺杂以及双元素掺杂这三类掺杂方式对纳米二氧化钛的结构相变,光催化性能等方面的影响。