电化学STM技术在金属腐蚀科学中的应用及研究进展

本文介绍了电化学STM在金属腐蚀电化学研究领域的技术优势.其最大特点是可以在金属腐蚀环境中和原子/分子水平上,实时、原位、三维空间观察,并可以通过电位控制表面电极过程.综述了电化学STM在钝化膜结构、缓蚀剂的自组装膜、金属表面原子的活性溶解等揭示腐蚀缓蚀机理的研究领域中所起的重要作用以及最新研究进展.     

氧化硅钝化的反式钙钛矿太阳能电池制备与性能

氧化镍(NiO_x)是反式钙钛矿太阳能电池中最常用的空穴传输层,但NiO_x表面存在的缺陷使NiO_x-钙钛矿界面光生载流子被严重湮灭,导致反式钙钛矿太阳能电池能量损耗大。为降低NiO_x-钙钛矿界面缺陷态密度导致的非辐射复合,提高反式钙钛矿太阳能电池的光电转换效率,提出了一种基于化学浴沉积无机钝化层-氧化硅(SiO₂)修饰NiO_x-钙钛矿界面的方法。结果表明,SiO₂可有效降低NiO_x与钙钛矿界面的缺陷密度和非辐射复合,延长载流子寿命。基于SiO₂修饰的钙钛矿太阳能电池可达到1.04 V的开路电压和19.35%的光电转换效率。     

镀锡层上钛-磷复合体系钝化膜的制备与表征

通过钛盐与磷酸盐体系复配的方法,在镀锡层表面得到了一种钛-磷复合体系钝化膜. 利用扫描电子显微镜(SEM)、X射线光电子能谱 (XPS)、盐雾试验、Tafel极化曲线和EIS交流阻抗谱测试等方法,研究了所得钝化膜的表面形貌、组成与耐蚀性能. 结果表明,得到的钝化膜层的主要组成成分为Ti₃(PO₄)₄nH₂O和TiO₂,在镀锡层表面结晶细致并有封孔的作用,因此有很好的耐蚀性能.     

氢钝化对低温沉积nc-SiOx/SiO2多层薄膜发光特性影响机制研究

采用等离子体增强化学气相沉积技术实现了nc-SiOx/SiO2多层结构薄膜在220℃的低温沉积,并对其450℃N2+ H2形成气体退火前后的微结构及其发光特性进行了研究.结果表明,直接沉积的纳米硅多层薄膜未观察到较明显的室温发光,而形成气体退火后样品出现峰值位于780 nm附近较强的光致发光,归因于活性氢能有效钝化纳米硅表面悬键,提高了材料的发光强度.结合瞬态发光谱分析,采用量子限制-发光中心模型可以合理解释纳米硅多层结构的发光特性.     

未钝化和H钝化GaN纳米线的电子结构

用密度泛函理论研究直径为9.5Å,15.9Å和22.5Å,未钝化和H钝化GaN纳米线的能带和态密度.结果表明:未钝化和H钝化GaN纳米线的能隙都是直接带隙,未钝化GaN纳米线的禁带宽度随着直径的增加减小,但是变化不明显,H钝化GaN纳米线的禁带宽度随着直径增大也是减小的,但是减小的幅度比未钝化的大.未钝化GaN纳米线表面N原子的2p电子主要聚集在价带顶,表面Ga原子的4p电子主要聚集在导带底,这两种电子都具有很强的局域性,而且决定着能隙值;加H钝化可以消除表面原子产生的表面效应.     

铝合金电解加工中的钝化行为及其对加工过程的影响

本文研究与分析了铝合金电解加工过程的钝化行为,探讨了加工电压、电流密度、加工间隙及电解液成分等因素对电解加工性能的影响. 研究表明,在试验温度（23 ± 1）^oC下,铝合金在NaNO₃和NaF复合电解液体系（钝化电解液）存在钝化现象,钝化降低了电解加工的电流效率,并使电流效率随电流密度发生较大变化. 同时,钝化也使间隙特征曲线负移. 而在相同浓度NaCl和NaF复合电解液体系（活化电解液）电解加工,可在很宽的电位范围内保持活性溶解. 在钝化电解液中,电解加工表面更加平整.     

Corrosion of Nickel-based Alloy G30 in the Stratum Water Containing H2S/CO2

The influences of temperature and CO2 pressure on the corrosion of nickel-based alloy G30 in the stratum water containing H2S/CO2 were investigated with the aid Mott-Schottky analysis and scanning electron microscopy（SEM） of electrochemical impedance spectroscopy（EIS）, The results indicate that alloy G30 is in the passive state in the stratum water, which is related to the formation of the passive film on its surface. This passive film can significantly protect the substrate from further corrosion. And the film protection is enhanced with decreasing temperature and CO2 pressure. Auger electron spectrometry（AES） and X-ray photoelectron spectrometry（XPS） results reveal that the passive film shows the double-layer structure, i.e. the inner chromium oxide and the outer iron/nickel spinel oxides or hydroxides with Mo oxides dispersing throughout the inner and outer scale.     

H,Cl和F原子钝化Cu_2ZnSnS_4(112)表面态的第一性原理计算

采用基于密度泛函理论的第一性原理计算方法系统研究了Cu_2ZnSnS_4体相的晶格结构、能带、态密度及表面重构与H,Cl和F原子在Cu_2ZnSnS_4(112)表面上的吸附和钝化机理.计算结果表明:表面重构出现在以金属原子Cu-Zn-Sn终止的Cu_2ZnSnS_4(112)表面上,并且表面重构使表面发生自钝化;当单个H,Cl或F原子吸附在S原子终止的Cu_2ZnSnS_4(112)表面上时,相比于桥位(bridge)、六方密排(hcp)位和面心立方(fcc)位点,三种原子均在特定的顶位(top)吸附位点表现出最佳稳定性.当覆盖度为0.5 ML时,无论H,Cl还是F原子占据Cu_2ZnSnS_4(112)表面的2个顶位均具有最低的吸附能.以S原子终止的Cu_2ZnSnS_4(112)表面在费米能级附近的电子态主要由价带顶部Cu-3d轨道和S-3p轨道电子贡献,此即表面态.当H,Cl或F原子在表面的覆盖度达0.5 ML时,费米能级附近的表面态降低,其中H原子钝化表面态的效果最佳,Cl原子的效果次之,F原子的效果最差.表面态降低的主要原因在于吸附原子从S原子获得电子致使表面Cu原子和S原子在费米能级处的态密度峰几乎完全消失.     

基于BiFeO_3/ITO复合膜表面钝化的黑硅太阳电池性能研究

采用金属银辅助化学刻蚀法在制绒的硅片表面刻蚀纳米孔形成微纳米双层结构,以期获得高吸收率的太阳能电池用黑硅材料.鉴于微纳米结构会在晶硅表面引入大量的载流子复合中心,利用磁控溅射技术在黑硅太阳电池表面制备了BiFeO_3/ITO复合膜,并对其表面性能和优化效果进行了探索.实验制备的具有微纳米双层结构的黑硅纳米线长约180—320 nm,在300—1000 nm波长范围内入射光反射率均在5%以下.沉积BiFeO_3/ITO复合薄膜后的黑硅太阳能电池反射率略有提高,但仍然具有较强的光吸收性能;采用BiFeO_3/ITO复合膜的黑硅太阳能电池开路电压和短路电流密度分别由最初的0.61 V和28.42 mA/cm~2提升至0.68 V和34.57 mA/cm~2,相应电池的光电转化效率由13.3%上升至16.8%.电池综合性能的改善主要是因为沉积BiFeO_3/ITO复合膜提高了电池光生载流子的有效分离,从而增强了黑硅太阳电池短波区域的光谱响应,表明具有自发极化性能的BiFeO_3薄膜对黑硅太阳能电池的表面性能可起到较好的优化作用.     

Germanium PMOSFETs with Low-Temperature Si2H6 Passivation Featuring High Hole Mobility and Superior Negative Bias Temperature Instability

We investigate negative bias temperature instability （NBTI） on high performance Ge p-channel metal-oxide- semiconductor field-effect transistors （pMOSFETs） with low-temperature Si2H6 passivation. The Ge pMOSFETs exhibit an effective hole mobility of 311 cm2/V.s at an inversion charge density of 2.5 × 1012 cm^-2. NBTI characterization is performed to investigate the linear transconductance （GM,lin） degradation and threshold voltage shift （△VTH） under NBT stress. Ge pMOSFETs with a lOyr lifetime at an operating voltage of -0.72 V are demonstrated. The impact of the Si2H6 passivation temperature is studied. As the passivation temperature increases from 350℃ to 550℃, the degradation of NBTI characteristics, e.g., GM,lin loss, △VTH and an operating voltage for a lifetime of lOyr, is observed.