高温超导材料探测分析机理

高温超导材料探测分析机理主研人员宁永功谢红秦会斌等该项目揭示了高温超导薄膜的宏观性能与薄膜表面界面状态,微结构状态的关系,明确影响高温超导材料性能的有关因素,为加速超导薄膜的制备、器件的研究提供了有效的依据和方法。用低能量,低密度离子束作表面处理,可...     

科研成果介绍

高性能膜状软磁材料与旋磁薄膜材料及应用研究 主研人员：张怀武 刘颖力 王豪才 钟智勇 贾利军 周海涛 石 玉 黄 平 苏 桦 唐晓莉 高性能膜状软磁材料及旋磁薄膜材料是近期磁集成器件和微波集成器件的基础，也是近期国际上研究开发的热点之一。该项目在软磁薄膜和旋磁薄膜研制方面解决了压靶溅射，纳米晶化和旋镀中温热解工艺等技术难点，成功地研制出性能优良的薄膜材料。基于材料的研制，解决了层间绝缘、多层不同薄膜材料的连续掩膜光刻基片附着力、高频化问题以及保护层与电极引出问题。并首次设计和研发出E型初/次级交叉…     

高分子辅助沉积法制备氧化物和氮化物薄膜

高分子辅助沉积法是近年来发展起来的一种薄膜沉积方法。该方法利用高分子与金属键合形成均匀稳定的溶液,将溶液涂覆在基片上后,通过热处理使高分子分解而形成薄膜。该文介绍了使用该方法制备的一些具有代表性的氧化物和氮化物薄膜,包括简单氧化物/氮化物,如TiO2、GaN和AlN等,复杂氧化物/氮化物如(Ba,Sr)TiO3、Ti1-xAlxN等。通过X射线衍射、透射电镜、介电测试和光学测试等方法对薄膜的结构和性能进行了表征和分析,并探讨了基片和工艺条件对结构和性能的影响。这些结果表明高分子辅助沉积法可以广泛应用于制备各种高质量的氧化物和氮化物薄膜。     

稀土离子掺杂Ti02—20wt％SnO2薄膜湿敏性能研究

本试验采用溶胶-凝胶工艺在印有电极的石英玻璃表面,通过浸渍-提拉法制备稀土离子掺杂的TiO2-20wt％SnO2复合薄膜．研究当测试频率为0．01kHz时,烧结温度和稀土掺杂量对薄膜湿敏性能的影响．试验结果表明：在400℃和500℃下烧结的薄膜的湿敏性能要优于在600℃和700℃烧结的薄膜的湿敏性能;掺杂稀土离子的薄膜的感湿性能得到了改善,固有阻值降低;400℃烧结的0．5wt％La2O3掺杂的薄膜在45～95RH％湿度范围内阻抗值下降两个数量级;500℃下烧结的0．2wt％CeO2掺杂的薄膜在25～95RH％湿度范围内阻抗值下降两个数量级．     

真空蒸发碲化物薄膜光电性能的研究

采用高温烧结和真空蒸发制备了ＣｄＴｅ光敏薄膜，探讨了制备工艺对ＣｄＴｅ薄膜性能和结构的影响，说明了在基片温度为１３０℃左右下制备的ＣｄＴｅ薄膜具有明显的光敏特性，并得到ＣｄＴｅ材料的禁带宽度为１．６３ｅＶ。利用Ｘ衍射对不同基片温度下制备的ＣｄＴｅ薄膜材料进行了结构分析，发现基片温度为１３０℃左右时制备的ＣｄＴｅ薄膜具有明显的衍射峰。     

纳米TiO2涂膜玻璃的弹性性能研究

本工作采用溶皎-凝胶工艺在玻璃表面制备了均匀、透明的纳米TiO2薄膜，通过拉伸实验和三点弯曲实验测定了涂膜玻璃的弹性模量．实验结果表明．该涂膜玻璃的弹性模量随TiO2薄膜涂覆层数的增加而增大．而且铈离子掺杂后．涂膜玻璃的弹性模量增加更显著．     

多元氧化物电子薄膜材料的单胞生长模式与界面应力诱导效应的研究

多元氧化物薄膜,特别是ABO_3钙钛矿结构的薄膜由于有铁电、压电、热释电和超导等特性和在多功能电子器件上的广泛应用而成为电子功能材料研究的热点．该文利用激光分子束外延和磁控溅射等薄膜制备技术,采用反射式高能电子衍射(RHEED)对薄膜的生长进行原位实时的检测分析,确定了在不同的工艺条件下氧化物薄膜的层状、层岛混合和岛状生长模式。优化了薄膜的生长条件,实现了对薄膜生长模式的有效控制,绘制出SrTiO_3、BaTiO_3等薄膜的生长模式图谱。测量计算了薄膜的表面活化能和沉积粒子在表面的有效扩散率,发现氧化物薄膜表面的生长运动单元具有活化能小、迁移时间长等重要特点,采用原子力显微镜(AFM)和掠入射XRD对层状生长薄膜的层厚结构进行了精细测量,提出了氧化物薄膜单胞生长动力学模型,即薄膜生长的主要单元是以B-O八面体为主体的单原胞基团．在此基础上,系统地研究了薄膜生长异质界面应力释放行为和对结构性能的影响,在小失配度、中等失配度和大失配度下体现出的不同生长规律,出现了在临界厚度下的相干外延、应变岛、双晶外延和近重位点阵等现象．最后,通过薄膜和衬底的失配度的选择来调整界面应力的影响,并通过工艺条件来诱导薄膜结构取向,如采用薄膜自外延技术和自缓冲层技术,有效地控制和大幅度改善了铁电薄膜、介电薄膜、超导薄膜和热释电薄膜的微结构和电磁性能。     

聚苯胺薄膜电致变色特性在F~-离子检测的应用

本文利用聚苯胺薄膜的电致变色特性构造的电极应用于F-离子的检测,在ITO电极上电化学合成了聚苯胺薄膜构建了PANI/ITO电极。使用循环伏安法(CV)法、紫外可见光谱(UV-vis)分别考察了PANI膜掺杂离子改变前后的电化学性质和电致变色性质的变化,通过电化学阻抗考察了PANI膜电学性质的变化。结果表明,由于离子半径较小的F-离子能够取代PANI膜骨架上的SO24-离子,随着掺杂的F-离子浓度增大,从CV、UV-vis曲线中看到的电化学性质和电致变色特性发生明显改变,阻抗曲线的变化可知F-离子成功进入PANI膜内并改变了PANI膜的电学性质。UV-vis测试中掺杂态聚苯胺膜的Abs值与F-浓度呈良好的线性关系,检测限可达到0.052mmol/L,即可检测的F-离子含量为0.988mg/L【国标GB 5749-2006,1.0mg/L】。本文成功的利用导电聚合物电致变色性质构造电极进行阴离子的检测,该电极工艺简单,制作成本低廉,可广泛的应用阴离子的检测。     

强束流Zr离子注入H13钢改善其耐磨性研究

采用由金属蒸汽真空弧离子源引出的强束流Ｚｒ,Ｚｒ＋Ｃ离子对Ｈ１３钢进行了离子束表面处理,借助划痕仪和摩擦试验机分别测量了经表面处理的Ｈ１３钢的耐磨性和摩擦系数。研究结果表明：经Ｚｒ,Ｚｒ＋Ｃ离子束处理的Ｈ１３钢的耐磨性有所提高,摩擦系数明显降低,采用卢瑟福背散射谱（ＲＢＳ）ｘ射线衍射分析了注入层的成分,结构及影响其耐磨性的因素。     

高温超导材料与技术的发展及应用

近一个世纪以来,超导理论、超导材料和超导应用技术已经取得了重大的发展,尤其是新近发展的具有很高实用性能的高温超导(HTS)材料与技术,已开始从实验研究走向实际应用阶段．该文简要介绍了高温超导(HTS)材料的发现历史,阐述了HTS带材、块材和薄膜的制备工艺及特性,总结了HTS材料在强电和弱电领域中的应用发展现状．     

用离子化技术制备C-BN薄膜

立方晶系的氮化硼(C-BN)具有极好的硬度、绝缘性,近年来受到国内外的注目。本文介绍在10~(-1)Pa的氮气氛中,用电子束蒸发硼,再进行离子化,制得氮化硼薄膜。经电子显微镜衍射图分析及与块状材料相比,其晶格距离极为一致,本文还分析了薄膜形成过程中基板温度、真空度等的影响。     

Sigmund热尖峰溅射模型的研究

对Singmund热尖峰溅射模型进行了修正.用平均能量淀积密度近似代替了Singmund热尖峰溅射模型中的表面能量淀积密度近似.并用TRIM87程序对Sb~+,Bi~+轰击银靶的能量淀积过程进行了模拟计算.将计算所得到的平均能量淀积密度代入修正后的Sig-mund热尖峰溅射模型中,所得到的起始热尖峰区尺寸与能量淀积理论相容.     

含氮氟化非晶碳(a-C∶F∶N)薄膜电学性能的研究

用射频等离子体增强化学气相沉积(RF-PECVD)法制备氮掺杂氟化非晶碳(a-C∶F)薄膜,用电桥测试薄膜的介电常数,研究不同工艺参量对薄膜电学性能的影响.结果表明:掺杂氮、高射频功率、高沉积温度以及热退火都导致薄膜介电常数上升.     

基片温度对非晶碳硅薄膜电导的影响

在基片加热的条件下,高纯硅靶在甲烷和氩的混合气氛中,采用直流平面磁控反应溅射,可以制备具有光电响应的氢化非晶碳硅合金薄膜。本文对不同基片温度下成膜的样品进行了电导性能测试并分析了测试结果,得出了基片温度是影响该薄膜光电导的关键因素的结论。     

非晶CoZrNb磁性薄膜的研究

研究溅射条件和旋转磁场热处理对CoZrNb薄膜结构和性能的影响。结果表明 ,高的溅射功率和合适的氩气压强对非晶CoZrNb薄膜的形成有用 ,并且这些薄膜的矫顽力较小。旋转磁场热处理将改善薄膜的软磁性能 ,使得矫顽力进一步减小。对溅射条件对薄膜性能的影响机制和旋转磁场热处理改善薄膜性能的机制作了简要的讨论     

射频反应溅射法制备SnO2-x纳米薄膜的气敏特性研究

采用射频反应溅射法在不同氧气分压下制备SnO2-x薄膜,然后在不同温度下对其进行退火处理．利用X射线衍射分析（XRD）和扫描电子显微镜（SEM）等表征技术,研究了制备备件对SnO2-x薄膜的结晶性能和表面形貌的影响．研究结果显示．当氧气分压为50％时,可以制备出质量较高的SnO2-x纳米薄膜．当退火温度从450℃升高到550℃．样品的电阻率降低．退火温度500℃的样品在工作温度225℃时,对乙醇有较高的灵敏度．灵敏度达67％,对丁烷的灵敏度不高．     

氧化锌薄膜的蒸发氧化制备及其光电特性研究

采用真空蒸发镀膜的方法分别在玻璃和硅片衬底上沉积金属锌前驱体,再在空气中通过不同温度的退火氧化处理制得氧化锌薄膜,主要研究了不同退火温度对氧化锌薄膜光电特性的影响.实验表明,在一定退火温度样品的方块电阻突增,PL发射峰出现红移,文中对结果进行了初步讨论.     

晶态和非晶态氧化铁薄膜电极电化学和光电化学特性的比较

本文比较了利用CVD技术生长的a—Fe_2O_3和α—Fe_2O_3薄膜电极的电化学和光电化学特性.实验表明:在1MKOH电解液中,α—Fe_2O_3薄膜电极具有较大的阳极电流,较稳定的光电位和较大的光电流.二者都显示出n型半导体特性.a—Fe_2O_3的导带边缘能级较高.光照时,光生载流子的效率更高,但却易于复合.     

聚吡咯/二氧化钛复合氨敏薄膜的制备及特性研究

采用静电力自组装和原位化学氧化聚合相结合的方法制备了聚吡咯/纳米二氧化钛(PPy/TiO_2)复合薄膜,并进行了表面电阻测试及紫外-可见光谱分析、原子力显微镜分析．利用平面叉指电极结构制备了PPy和PPy/TiO_2薄膜气体传感器,研究了其在常温下对有毒气体NH_3的敏感性．结果表明,相同条件下PPy/TiO_2复合薄膜传感器的响应/恢复时间均优于PPy薄膜传感器．同时测试了PPy/TiO_2复合薄膜传感器的湿度特性和稳定性．