基于射频磁控溅射技术高容量硅负极薄膜材料可控制备研究

硅基薄膜材料由于具有较高比容量、较好的循环寿命等优势而备受关注.本文采用射频磁控溅射方法在不同功率下制备了锂离子电池Si薄膜负极材料.采用X射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)、EDS等手段进行了物理表征,并采用恒流充放电性能测试、循环伏安测试(CV)等手段研究了射频溅射功率对硅负极薄膜材料的电化学性能影响.研究结果表明在溅射时间为5 min的条件下,当溅射功率为120 W时,Si薄膜的综合电化学性能是最优的,其首周充电比容量达到3595 mAh/g,循环150周后容量仍然高达2768 mAh/g,显示出了良好的循环性能,同时也表现出较好的倍率性能.     

反应磁控溅射法制备TiO2薄膜

采用反应磁控溅射法在不同条件下制备了TiO2薄膜样品,研究了衬底温度、氧分压、溅射压强等生长条件对薄膜结构特性的影响.得到了反应磁控溅射法制备锐钛矿相TiO2薄膜的最佳沉积条件,并对薄膜的表面形貌进行了测量.     

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.     

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     

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．     

新型高分子发光材料聚丁二酸丁二醇酯/聚乙烯基咔唑薄膜制备及发光性能研究

以氯仿为聚丁二酸丁二醇酯（PBS）和聚乙烯基咔唑（PVK）的共溶剂,采用溶液共溶法制备了PBS/PVK复合发光材料.通过红外光谱分析仪确定PVK的分子结构,并分别采用差示扫描量热仪（DSC）、荧光光谱分析仪（XRF） 研究不同含量的PVK对PBS/PVK复合发光材料热性能及发光性能的影响.结果表明：随着PVK含量增加,复合材料结晶温度降低且结晶度减小,这有利于提高薄膜的透明性;而随着PVK的加入,复合材料发光性能变强,且由于PBS链段的稀释作用,从一定程度上提高了PBS/PVK复合材料蓝光发射的饱和色纯度.     

濺射条件对钽硅薄膜电性能的影响

采用在硅烷和氩气中进行二极直流溅射钽靶的方法,制备了含硅量为(0—90 at％)的钽硅薄膜。研究了溅射条件对钽硅薄膜电性能的影响以及溅射电压、溅射电流和溅射气压之间的关系。经过实验数据的分柝,得出一组适合现有设备的最佳溅射条件。     

双面YBCO高温超导薄膜的两面同时溅射沉积技术

主研人员：李言荣 陶伯万 刘兴钊 姜 斌 罗 安 徐 进 何世明 双向YBCO高温超导薄膜的两面同时溅射沉积技术通过基片绕夹具转轴旋转，实现了采用单靶倒筒式直流溅射在基片两面同时原位沉积YBCO薄膜，保证了YBCO双面薄膜的两面一致性。同时，在YBCO双面同时溅射中引入了自外延生长技术，提高了YBCO薄膜的性能。并在溅射过程中取消了磁控环，采用双轴旋转方法，保证了大面积YBCO双面薄膜的面内均匀性。该项技术采用incocel加热丝绕制成圆筒型辐射加热器，保证加热温度均匀稳定。经使用验证其效果良好，为我国高温超导微波技…     

多铁性复合体系室温附近磁电耦合系数增强研究

多铁性材料是近年来凝聚态物理、固体电子学和材料领域研究的热点,其研究成果极为丰富,在多铁性研究方面,已弄清多铁性、铁电性和铁电极化的物理机制;在多铁性复合材料磁电耦舍研究方面,提出了铁电相和铁磁相的颗粒复合、铁电相和铁磁相的层状复合、加入聚合物的铁电相和铁磁相的复合、在铁电相镀上铁磁相薄膜或铁磁相镀上铁电相薄膜等多铁性材料的制备方法。从这些研究成果中,可以看出实现多铁性复合体系室温附近磁电耦合系数增强的可能性,认为多铁性材料中磁电耦合的物理机制研究和材料的优化有可能取得突破：一是针对物理问题进行材料设计,二是通过结构和成分的优化。     

制备温度对SnO_2/Au/SnO_2三层结构透明导电薄膜光学和电学特性的影响

采用脉冲激光沉积技术在石英衬底上制备了SnO_2(40 nm)/Au(8 nm)/SnO_2(40 nm)三层薄膜结构.分别利用扫描电子显微镜、紫外可见光分光光度计、四探针电阻测试仪等研究了制备温度对多层薄膜的形貌、结构和光电性能的影响.结果表明,制备温度对SnO_2/Au/SnO_2透明导电薄膜的光电性能有较大影响,随着衬底温度的升高,三层膜的品质因数逐渐下降.当制备温度为20℃,SnO_2/Au/SnO_2在可见光区(400~800 nm)的平均透过率为69.7%,面电阻为6.8Ω/sq,薄膜具有最佳品质因数3.96×10~(-3)Ω~(-1).     

ZnO:Al透明导电薄膜的制备与性能研究

运用溶胶-凝胶技术,在普通玻璃基片上制备Al3 掺杂的ZnO透明导电薄膜.采用X-射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)对薄膜的结构和形貌进行了表征,通过紫外-可见吸收光谱和标准四探针法对其光电性能进行了研究.结果表明,采用溶胶-凝胶法制得的ZAO薄膜为纤锌矿型结构,呈C轴方向择优生长;在适宜的条件下,薄膜的可见光透过率达到80%以上;电阻率为3.1×10-3Ω.cm;涂层厚度、预处理温度和热处理温度对薄膜结构和光电性能有较大影响.     

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…     

直流磁控濺射非晶硅薄膜

本文介绍利用自己改制的直流磁控溅射设备淀积非晶硅薄膜的一些结果。与普通溅射方法相比,本设备的优点是:溅射电压大大降低,而淀积速率提高很多。初步研究了所得薄膜的光学和电学性能。用透射法测量了吸收系数光谱曲线,并从(ahv)~(1/2)与hv关系图求得光学禁带宽度为1.45eV。另一方面,测量了直流电导率与温度的关系以及交流电导率与频率的关系。结果指出,在室温下该薄膜的电导主要由带尾局域态决定。     

工艺参数对Ta/Al合金电阻薄膜性能的影响

Ａｌ原子含量约为５０％的Ｔａ／Ａｌ合金薄膜具有优良的电阻性能。使用直流共溅射的方法制作这种薄膜，靶极采用了Ａｌ面积为４５％的Ｔａ／Ａｌ复合靶。研究了工艺参数如溅射气压、溅射电压以及热处理条件等因素对该薄膜的性能影响。结果表明，这种Ｔａ／Ａｌ合金薄膜能用于制作功率稳定的电阻器或电阻网络。     

纳米片状WO3电极的制备及其光电性能的研究

采用磁控溅射法在F-doped tin oxide(FTO)导电玻璃上溅射得到一层致密钨膜,采用水热法制备了纳米片状WO3薄膜,运用XRD、SEM、UV-DRS对产物结构形貌及光吸收性能进行了表征,并运用电化学工作站对产物的光电性能进行了检测,结果表明产物在120℃1.5 M HNO3环境中水热处理3 h后,透明性较好且光吸收性能最佳,而在450℃煅烧3 h后的光电流最大。     

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。     

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。     

ITO表面改性对有机电致发光器件性能的影响

采用乙醇、氧等离子、NaOH、浓硫酸分别对氧化铟锡薄膜进行了处理;利用原子力显微镜、X-射线光电子能谱、接触角测试仪对处理后薄膜的表面形貌、化学组分及表面能进行了研究。实验结果表明经浓硫酸和NaOH处理后的氧化铟锡薄膜表面具有较低的粗糙度、较小的表面颗粒半径、较低的碳污染以及较高的表面能;另外,以不同材料处理的氧化铟锡基片为阳极采用真空热蒸发法制备了双层结构发光器件ITO/NPB/AlQ/Mg:Ag/Ag,并对器件的电流-电压(J-V)、亮度-电压(B-V)特性以及效率(η)进行了测试和分析,结果表明乙醇处理基片做制备器件性能最差,而经浓硫酸、NaOH处理后的氧化铟锡基片所制备的双层器件的光电性能优于氧等离子处理,其启亮电压更低,发光亮度及效率更高。     

无机钙钛矿纳米晶CsPbBr3高温光致发光研究

无机钙钛矿纳米晶材料具有优良的物理特性,是光伏和光电领域有广泛用途的纳米材料;但高温时光致发光(PL)强度的降低,严重影响无机钙钛矿纳米晶的实际应用.本文制备了CsPbBr3@SiO2核壳纳米晶,并在300～550 K的温度下研究了无机钙钛矿纳米晶CsPbBr3的PL行为.研究发现,随着测试温度的升高CsPbBr3纳米...     

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．