Cu-MgF2复合纳米金属陶瓷薄膜的电导特性研究

用射频磁控共溅射法制备了Cu体积分数分别为 10 % ,15 % ,2 0 %和 3 0 %的Cu MgF2 复合金属陶瓷薄膜 .用x射线衍射、x射线光电子能谱和变温四引线技术对薄膜的微结构、组分及电导特性进行了测试分析 .微结构分析表明 :制备的Cu MgF2 复合薄膜由fcc Cu晶态纳米微粒镶嵌于主要为非晶态的MgF2 陶瓷基体中构成 ,Cu晶粒的平均晶粒尺寸随组分增加从 11 9nm增至 17 8nm .5 0— 3 0 0K温度范围内的电导测试结果表明 :当Cu体积分数qM 由 15 %增加到 2 0 %时 ,Cu MgF2 复合薄膜的电阻减小了 8个量级 ,得出制备的复合薄膜渗透阈qCM 应处于 15 %和 2 0 %之间 .qM 在 10 %和 15 %之间的薄膜呈介质导电状态 ,而在 2 0 %和 3 0 %之间的薄膜则呈金属导电状态 .从理论上讨论了复合薄膜中杂质电导和本征电导的激活能及其对电导的贡献 ,并讨论了Cu MgF2 复合纳米金属陶瓷薄膜的渗透阈 ,得到了和实验一致的结果     

Cu块材及Cu膜的光学常数研究

用反射式动态椭圆偏振光谱技术对Cu块材、Cu薄膜及Cu厚膜的光学常数进行了测试分析。研究结果表明:与Roberts块材、Johnson厚膜数据相比,不同方法得到Cu的光学常数在谱线形状上基本相似,但在数值上存在一定差别;在波长为250～830nm范围内,Cu块材和膜的折射率n与消光系数k分别在0.1～1.5和1.5～5.0之间;随膜厚增加,n值增大,k值减小;厚膜的n、k值与块材的更为接近。同时讨论了光学常数与微结构的关系。     

厚度对ZnS薄膜结构和应力的影响

用射频磁控溅射法在单晶Si基片上制备了4种不同厚度的ZnS膜,采用XRD和光学干涉相移法对薄膜的微结构和应力进行研究。结构分析表明,不同厚度的ZnS膜均呈多晶状态,并有明显的(220)晶面择优取向,晶体结构为立方晶型(闪锌矿)结构;随着薄膜厚度的增加,平均晶粒尺寸随之增大;薄膜的晶格常数在不同厚度下均比标准值稍大。应力分析表明,随着膜厚的增加,ZnS膜的应力差减小,在厚度为768 nm时的选区范围内应力差最小,应力分布较均匀。     

ITO薄膜的微结构及其分形表征

采用直流磁控溅射法制备氧化铟锡（ITO）薄膜,用XRD、TEM和分形理论测试和分析了不同退火时间ITO薄膜的微结构。XRD分析表明：退火时间持续增加,薄膜的晶格常数先减小后略有增大,这是薄膜中Sn~（4＋）取代Sn~（2＋）导致晶格常数减小和压应力不断释放导致晶格常数增大共同作用的结果。分形研究表明：分形维数随退火时间的延长先减小后增大,说明薄膜中平均晶粒尺寸先减小后增大,与XRD的研究结果一致。     

直流磁控溅射Au膜的微观应变研究

采用直流磁控溅射技术在室温下制备了厚度为108.4和215.6 nm的Au膜,膜厚由椭偏仪测定.利用常规CBD扫描模式对Au膜微结构进行分析,并采用剖面分析直接法测定Au膜的微观应变.X射线衍射(XRD)分析表明,Au膜在平行于基片表面沿<111>方向择优生长;衍射线剖面的宽化主要由晶格畸变所致.厚度为215.6 nm Au膜的微观应变量为0.065,比108.4 nm Au膜(0.055)略大.     

The inelastic electron tunneling spectroscopy of edge-modified graphene nanoribbon-based molecular devices

The inelastic electron tunneling spectroscopy(IETS) of four edge-modified finite-size grapheme nanoribbon(GNR)-based molecular devices has been studied by using the density functional theory and Green's function method. The effects of atomic structures and connection types on inelastic transport properties of the junctions have been studied. The IETS is sensitive to the electrode connection types and modification types. Comparing with the pure hydrogen edge passivation systems, we conclude that the IETS for the lower energy region increases obviously when using donor–acceptor functional groups as the edge modification types of the central scattering area. When using donor–acceptor as the electrode connection groups, the intensity of IETS increases several orders of magnitude than that of the pure ones. The effects of temperature on the inelastic electron tunneling spectroscopy also have been discussed. The IETS curves show significant fine structures at lower temperatures. With the increasing of temperature, peak broadening covers many fine structures of the IETS curves.The changes of IETS in the low-frequency region are caused by the introduction of the donor–acceptor groups and the population distribution of thermal particles. The effect of Fermi distribution on the tunneling current is persistent.     

超薄Ag膜的椭偏光谱建模及解谱

用直流溅射法制备了6个不同厚度的超薄Ag膜。结合超薄Ag膜的结构特点,采用了Drude模型联合Lorentz Oscillator模型的解谱方法,得到1～6号样品的厚度分别为4.0,6.2,12.5,26.2,30.0和40.6 nm。从拟合结果的消光系数k图谱中发现,在1号到4号样品中分别于430,450,560和570 nm处出现了表面等离子体共振峰(SPR),随膜厚的增加共振峰宽化且峰位红移。最后,利用SPR理论计算出不同厚度Ag薄膜等离子体共振峰出现的位置,并和实验结果进行了比较。     

氧化铟锡薄膜的椭偏光谱研究

用溅射法在Si片上制备了厚度为140nm的氧化铟锡(ITO)薄膜。X射线衍射研究表明所制备的薄膜为多晶结构。在1.5~4.5eV范围内对ITO薄膜进行了椭偏测量。分别用德鲁德-洛伦茨谐振子(Drude Lorenz oscillators)模型、层进模型结合有效介质近似模型对椭偏参量ψ、Δ进行了拟合,得到ITO薄膜的折射指数n的变化范围在1.8~2.6之间,可见光范围内消光系数k接近于零,在350nm波长附近开始明显变化,且随着波长的减小k迅速增加。计算得到直接和间接光学带隙分别是3.8eV和4.2eV。并在1.5~4.5eV段给出一套较为可靠的、具有实用价值的ITO介电常量和光学常量。     

氩气分压与膜厚对溅射Al膜微结构及应力的影响

在不同氩气分压下,用直流溅射法在室温Si基片上制备了不同厚度的Al膜。用光学干涉相移法和X射线衍射技术,对薄膜应力和微结构进行了测试分析。微结构分析表明:制备的Al膜均呈多晶状态,晶体结构仍为面心立方;氩气分压分别为1Pa和3Pa的Al膜相比,1Pa下制备的薄膜结晶程度明显优于3Pa下制备的薄膜。1Pa下Al膜平均晶粒尺寸随膜厚的增加由17.9nm逐渐增大到26.3nm;晶格常数由0.4037nm增大到0.4047nm,均比标准值0.40496nm稍小。应力分析表明:同一工作气体压强(氩气分压)下,Al膜的平均应力随着膜厚的增加变小,应力分布趋向均匀。相同时间1Pa和3Pa的Al膜,其微结构和应力有较大差别。     

Photocatalytic degradation of methyl orange by nano-TiO_2 thin films prepared by RF magnetron sputtering

Nano-TiO2 thin films are deposited by radio frequency （RF） magnetron sputtering using TiO2 ceramic target and characterized by X-ray diffractometer, atomic force microscope, and ultraviolet-visible spectrophotometer. The photocatalytic activity is evaluated by light-induced degradation of methyl orange solutions （5, 10, and 20 ppm） using a high pressure mercury lamp as the light source. The film is amorphous, and its energy gap is 3.02 eV. The photocatalytic degradation of methyl orange solution is the first-order reaction and the apparent reaction rate constants are 0.00369, 0.0024, and 0.00151 for the methyl orange solution concentrations of 5, 10, and 20 ppm, respectively.