掺磷纳米硅薄膜电导及压阻效应的研究

 研究了掺磷对纳米硅薄膜微结构和电学特性的影响.指出气相掺杂能使nc-Si:H膜中磷原子浓度达到原子分数5%的水平,掺杂效率可达η≈1.0%.掺磷后能使薄膜暗电导率提高两个数量级,达到σ=10^-1~10¹S·cm^-1,电导激活能ΔE=(1~6)×10^-2eV水平.掺磷能促使nc-Si:H膜更加有序化且晶粒尺寸变小,这有利于使纳米硅薄膜往应用方向发展.     

掺杂nc-Si:H薄膜中纳米硅晶粒的择优生长

发现PECVD生长的系列掺杂氢化纳米硅(nc-Si:H)薄膜中纳米硅晶粒(nc-Si)有择优生长的趋势.用Raman、XRD、AFM、HRTEM等方法研究其微观结构时发现:掺磷的nc-Si:H薄膜XRD 峰位的二倍衍射角约为33°.掺硼nc-Si:H薄膜的XRD峰位的二倍衍射角约为47°.用自由能密度与序参量的关系结合实验参数分析得到:较高的衬底温度引起序参量改变,使掺磷nc-Si:H薄膜中nc-Si的晶面择优生长.适当的电场作用引起序参量改变,导致掺硼nc-Si:H薄膜在一定的自由能密度范围内nc-Si的晶面择优生长.     

掺杂纳米硅薄膜的生长特性

采用等离子增强化学气相沉积(PECVD)方法成功的沉积出掺杂(主要是磷、硼)纳米硅薄膜.探讨了各种生长工艺条件对掺杂纳米硅薄膜的结构与性能的影响及其规律.利用高分辨电镜(HREM)、Raman散射等手段对掺入不同杂质后的纳米硅薄膜的微结构进行初步研究,并从实验和理论上对掺杂纳米硅薄膜的生长特性进行了探讨.得出掺杂纳米硅薄膜具有与掺杂非晶硅薄膜和掺杂微晶硅薄膜不同的生长特性,即杂质原子绝大部分是非活性的,只有很少一部分在薄膜中起施主作用.大部分非活性的杂质原子存在于晶粒间界.     

硅基底上外延生长过渡金属硅化物薄膜的研究

过渡金属与硅的接触系统一直被人们所关注,是因为它们在界面处具有肖特基势垒的形成、过渡金属硅化物的外延生长、制作器件的稳定和耐高温等重要性.因此在硅基底上形成金属硅化物薄膜也被广泛应用于半导体工业.对硅衬底上蒸发的Cr、Fe、Mn薄膜进行热处理,通过固相反应法(SPR)制备过渡金属硅化物薄膜,即经过对过渡金属硅化物(薄膜)/Si系统进行各种温度、不同时间的热处理,制备出各种过渡金属硅化物薄膜.对于制成的各种硅化物薄膜,用X射线衍射法(XRD)和软X射线发射分光光谱法(SXES)对它们的组成成分进行了分析和确认.并且,由这两种分析方法表明:各种过渡金属硅化物薄膜在硅衬底上各形成了单一相的均匀层硅化物薄膜.     

氮化硼纳米片作为抗原子氧腐蚀填料的应用

对氮化硼纳米片(BNNS)作为填料提高聚合物的抗原子氧腐蚀性能进行了实验研究.利用液相剥离在聚乙烯醇(PVA)水溶液中制备了稳定分散的BNNS,采用基于离心技术的尺寸筛选方法,获得了具有3种不同横向尺寸的BNNS,其平均面积分别约为21.4,4.1,1.0μm2.采用浇注法,将PVA/BNNS分散液原位复合成复合薄膜.原子氧腐蚀实验表明:3种BNNS均能提高PVA的抗原子氧腐蚀性能,添加约1.0 wt%的BNNS(平均面积为21.4μm2)可使质量损失降低87%.BNNS对原子氧的成键和壁垒效应,是其提高抗原子氧腐蚀性能的主要原因.     

热处理对粉末冶金TiAl双态组织与性能的影响

对粉末冶金制备的Ti-46Al-2Cr-2Nb-(B,W)(at%)合金在1 280 ℃进行直接热处理,通过3种不同冷却速度获得了不同的双态组织.当冷却速度为50℃/min时,组织中的α晶粒通过析出γ片形成片层团,获得主要由片层团和γ相组成的双态组织,组织中过高片层体积分数导致拉伸延长率不高;而冷却速度为10℃/min 和5℃/min时,形成了主要由α₂晶粒和γ相组成的双相组织,α₂晶粒的存在进一步降低了材料室温延长率.     

含磷聚酰亚胺的合成与抗原子氧性能

利用自行合成的含磷芳香族二胺单体--二(3-氨基苯基)苯基氧化磷(DAPPO),制备了一系列含磷聚酰亚胺薄膜.在原子氧地面模拟设备中对该薄膜进行了原子氧暴露实验,并采用场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)和X射线光电子能谱(XPS)等分析手段对原子氧暴露前后薄膜表面的聚集态结构和化学结构演化进行了分析.结果表明,原子氧暴露后,引入含磷二胺单体的聚酰亚胺薄膜表面形成了富磷保护层,剥蚀率减小,抗原子氧性能明显提高, 磷质量分数为5.47%的聚酰亚胺薄膜在原子氧作用20h的总剥蚀率分别降低为Kapton^和Upliex-R型聚酰亚胺的13%和20%.     

小小“精灵”闹沙汤——纳米武器

纳米武器,顾名思义,是指这种武器尺寸很小。纳米(1纳米=10~(-9)米)这个计量单位在日常生活中很少出现,因为它太小了。拿“大”东西头发比,普通头发就有6万～7万纳米粗;拿“小”东西原子比,1纳米也就5个原子排列起来的长度。因此,肉眼是根本看不见纳米级尺寸的物体的。研究纳米级物质(包括分子、原子、电子)在100皮米(1皮米=10~(-12)米)～100纳米空间内的运动规律、内在运动特点,并利用这些特性制造特定功能产品(包括纳米武器在内)的高精尖技术,就是现在在科技界耳熟能详的纳米技术。 纳米技术的迅猛发展,特别是微机电系统的初步成功,为军事科技工作者研制纳米武器奠定了物质基础。     

再结晶加热速率对LC9超硬铝晶粒细化的影响

本文研究了再结晶加热速率对LC9超硬铝晶粒细化的影响。发现:对于在变形前经过过时效处理的试样,只有当再结晶加热速度超过某一临界值(约13℃/s)后,晶粒尺寸方能获得强烈的细化,否则(如在空气炉中加热),晶粒将发生异常地长大;析出相的存在促进了再结晶的形核,加速了再结晶过程,同时也导致了再结晶晶粒尺寸对加热速率的强敏感性;在加热过程中,中温区(300℃～400℃)对最后的晶粒尺寸影响更大。     

喷涂功率对纳米热障涂层组织及性能的影响

采用扫描电子显微镜(SEM,Scanning Electron Microscopy)、X射线衍射(XRD, X-Ray Diffraction)等方法研究了大气等离子喷涂功率对纳米Y₂O₃部分稳定的ZrO₂ (YSZ,Yttria Stabilized Zirconia)热障涂层组织结构及热震性能的影响.结果表明,不同功率下制备的陶瓷层包含熔融相和未熔相,未熔相中存有纳米晶粒,相组成为四方相ZrO₂.随着功率的增加,涂层的纳米区域逐渐减少,孔隙率逐渐降低,热震寿命先增加后减少.涂层失效位置位于靠近TGO(Thermally Grown Oxide)处的陶瓷层中.     

PECVD法生长纳米硅薄膜的压敏特性

使用常规的ＰＥＣＶＤ（等离子体增强化学汽相沉积）沉积技术成功地制备出具有纳米相结构的硅薄膜，并研究了以玻璃和单晶硅为衬底材料的纳米硅薄膜的压阻特性，测得两种衬底材料制备的样品均有很高的压力灵敏度系数Ｋ，其值可以达到８０，退火后Ｋ值会增加，电阻随压力呈良好的线性关系，但有较大滞后，并对样品的受力情况及测试结果进行了简单的分析。本文对ｎｃ－Ｓｉ：Ｈ薄膜力敏器件的设计和制造将有重要的参考价值。     

纳米硅薄膜的氧化特性

将ｎｃ－Ｓｉ：Ｈ薄膜进行等离子和高温氧化处理，测量了样品的氢，氧含量，Ｒａｍａｎ谱，红外吸收谱，光致发光（ＰＬ），结果表明两种氧化方式都将氧掺入薄膜中，但不同处理方式氧在薄膜中的键合形式不同Ｒａｍａｎ谱表明氧化处理对薄膜中晶粒大小及晶态比没有影响，用晶粒－表面模型对氧化引起的光致发光（ＰＬ）蓝移进行了解释。     

微颗粒表面磁控溅射镀金属膜实验

采用磁控溅射方法,成功地在微颗粒表面沉积了金属铜膜和金属镍膜.利用光学显微镜(OM)、场发射扫描电子显微镜(FESEM)、能谱仪(EDS)、多功能扫描探针显微镜(SPM)、电感耦合等离子体发射光谱仪(ICP-AES)和光电子能谱仪(XPS)等测试仪器对其表面形貌、膜厚和组份进行了表征.重点讨论了不同的沉积条件对薄膜结晶的影响,并用X射线衍射仪(XRD)对其进行了表征.结果表明,溅射镀膜时,通过控制微颗粒的运动方式,可以在微颗粒表面镀上均匀性好、附着力强和致密性好的金属膜.溅射时间越长或溅射功率越大或装载量越少,都有利于薄膜结晶.     

铝热合成FeNiCr/NiAl-TiC涂层的时效研究

用铝热反应合成工艺在钢管内表面制备出了FeNiCr/NiAl-TiC复合涂层.用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、能谱仪(EDS)和透射电子显微镜(TEM)等分析手段研究了涂层显微结构以及固溶时效对FeNiCr/NiAl-TiC涂层显微结构的影响.研究表明,FeNiCr/NiAl-TiC复合涂层由TiC,NiAl,α-FeNiCr三相组成,晶粒细小,合金基体由α-FeNiCr和NiAl两相组成,其中NiAl相尺寸约为100nm.经过固溶时效,物相组成不变,TiC形态和尺寸稳定,α-FeNiCr基体中NiAl相的尺寸约为400nm,时效后NiAl和α-FeNiCr仍保持共格关系.     

热处理对纳米氧化锆热障涂层热物性的影响

采用大气等离子喷涂(APS)在GH33基体上制备了氧化锆纳米结构涂层,运用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电镜(TEM)和拉曼光谱(RS)等分析手段对原料粉末和涂层的显微结构、相组成进行了观察和确定,分别利用激光脉冲技术测量了热处理前后涂层的热扩散率.实验结果表明,等离子喷涂氧化锆纳米涂层颗粒分布在65~110nm之间,大于原料粉末的40~70nm,涂层主要由亚稳四方相氧化锆组成.1050℃下热处理34h后,涂层的热扩散率从制备态的2.15×10^-3~275×10^-3cm²/s升高到2.65×10^-3~3.25×10^-3cm²/s.