1 1.大连理工大学1. 材料科学与工程学院
2 2.三束材料改性教育部重点实验室, 大连 116024
为了改善CrAlN薄膜的摩擦性能, 本研究在增强磁过滤脉冲偏压电弧离子镀设备上, 用分离靶弧流调控技术在硬质合金基体上分别制备了不同成分的CrAlN-DLC硬质复合薄膜, 并采用不同手段表征了薄膜的表面形貌、成分、相结构以及力学和摩擦性能。结果表明, 不同成分薄膜表面均平整致密, 膜厚均在1.05 μm左右。随着靶弧流比IC/ICrAl的升高, 薄膜中碳的原子分数由33.1%升至74.6%。薄膜的相结构主要由晶体相和非晶相复合组成, 其晶体相主要为c-(Cr,Al)N相, 且随着碳含量增大晶体相减少、晶粒尺寸减小, 其非晶相主要为DLC, 其中sp2/sp3的比值随碳含量增大而减小。相应地, 薄膜的硬度随着碳含量增大而提高, 当碳的原子分数为74.6%时, 达到最大值(26.2±1.4) GPa, 且该成分点处薄膜摩擦系数也降至最小值0.107, 磨损率仅为3.3×10-9 mm3/Nm。综合而言, 当非晶DLC相最多时, CrAlN-DLC复合薄膜的综合性能达到最佳, 较之CrAlN薄膜, 摩擦性能显著提高。
电弧离子镀 硬质复合薄膜 CrAlN-DLC 成分 相结构 硬度 摩擦性能 arc ion plating hard composite films CrAlN-DLC composition phase structure hardness friction performance
1 中国科学院上海技术物理研究所，上海200083
2 中国科学院红外成像材料与器件重点实验室，上海200083
利用热原子层沉积(Atomic Layer Deposition, ALD)技术在不同深宽比GaAs衬底上进行了Al2O3/HfO2复合薄膜的沉积。通过对其表面和能谱进行分析发现，沉积温度对复合薄膜的摩尔比具有较大的影响。随着深宽比的增大，其沉积表面和沟槽内会出现残留物；随着ALD沉积温度的上升，其沉积表面和沟槽内的残留物减少，摩尔比趋向均匀。当深宽比为22并利用150 ℃的低沉积温度时，表面及底面基本无残留物。但当深宽比为425时，150 ℃沉积明显有大量残留物。只有当温度升高到300 ℃时，表面和沟槽里复合薄膜的残留物才被明显消除。ALD技术可以实现各种器件结构的全方位钝化，这是其他化学气相沉积法无法比拟的。
Al2O3/HfO2复合薄膜 原子层沉积 能谱分析 Al2O3/HfO2 composite films atomic layer deposition energy dispersive spectrum analysis
西安工业大学 陕西省薄膜技术与光学检测重点实验室, 西安 710021
以SiO2、TiO2、YF3为单组分材料分别制备了SiO2/YF3、TiO2/YF3复合薄膜，探究复合后膜层的光学、力学以及抗激光损伤性能的变化情况.采用双源共蒸技术，通过控制膜料蒸发时的沉积速率制备了混合摩尔比为1：1的两种氟氧化物复合薄膜，对复合膜层的折射率、消光系数、透射特性、表面形貌、粗糙度进行了测量，并研究了其抗激光损伤性能.结果表明：SiO2/YF3、TiO2/YF3复合膜层的折射率分别为1.478 7和1.864 6（波长550 nm），介于单组分材料之间（YF3为1.493 6、SiO2为1.465 1、TiO2为2.048 3），且均呈现正常色散分布；ZYGO干涉测量的结果显示，SiO2/YF3膜层的应力值为1.9 GPa，比单组分材料SiO2和YF3的0.4 GPa大但粗糙度小；TiO2/YF3膜层的应力值为0.8 GPa，比TiO2的3.9 GPa应力小但较YF3大，表现出较明显的应力调节效果；SiO2/YF3复合薄膜的激光损伤阈值为9.2 J/cm2，相比于单组分的SiO2提高了2.2%，较YF3提高了39.2%；TiO2/YF3的激光损伤阈值为7.8 J/cm2，相比于单组分的TiO2薄膜而言提高了85.6%，较YF3提高了17.4%.通过双源共蒸技术沉积得到的氟氧化物复合薄膜，吸收小、膜层折射率可调；SiO2/YF3、TiO2/YF3复合膜层的抗激光损伤性能均优于单组分材料；YF3的掺杂能够明显降低单一TiO2材料的应力，但SiO2/YF3的应力大于单组分的SiO2、YF3薄膜.
复合薄膜 氟化物 氧化物 双源共蒸技术 光学性能 应力 激光损伤阈值 Composite films Fluoride Oxide Dual-source co-evaporation technique Optical properties Stress Laser induced damage threshold
武汉理工大学 材料复合新技术国家重点实验室, 武汉 430070
利用丝网印刷法在聚酰亚胺基板上制备了Bi0.5Sb1.5Te3/环氧树脂柔性复合热电厚膜, 通过优化Bi0.5Sb1.5Te3粉末含量提高了其电输运性能。复合厚膜在300 K时的最优功率因子达到1.12 mW·m -1·K -2, 较前期报道的数值提高了33%。抗弯测试表明复合厚膜的电阻在弯曲半径大于20 mm时基本不变, 在弯曲半径为20 mm, 弯曲次数小于3000次时, 仅有轻微增大, 说明其在柔性热电器件领域具有应用潜力。红外热成像技术显示, 在工作电流为0.01 A到0.05 A时, 复合厚膜热电臂两端可以形成4.2 ℃到7.8 ℃的温差, 表明了其在面内制冷领域应用的可能性。
柔性热电厚膜 丝网印刷法 Bi0.5Sb1.5Te3/环氧树脂复合厚膜 电输运性能 面内制冷领域 flexible thermoelectric films screen printing Bi0.5Sb1.5Te3/epoxy composite films electrical property planar cooling field
1 微光夜视技术重点实验室, 西安 710065
2 长春理工大学 理学院, 长春 130022
通过水热法在导电玻璃上合成WO3纳米块,利用电沉积技术在WO3纳米块上负载不同含量(20 s、50 s、80 s)的Ag纳米粒子,成功制备出WO3/Ag复合薄膜.通过X射线衍射分析、扫描电子显微镜与能谱对WO3/Ag复合薄膜进行表征,利用电化学测试与光谱测试,得到电致变色可逆性、响应时间、着色效率和光谱透过率等参数,并对其电致变色性能进行分析.结果表明,对比单一WO3纳米块薄膜的电致变色性能,WO3/Ag复合薄膜的电致变色性能显著增强.同时研究了不同Ag纳米粒子含量对WO3/Ag复合薄膜电致变色性能的影响,研究表明沉积50 s的WO3/Ag复合薄膜具有最优异的电致变色性能.
WO3纳米块 WO3/Ag复合薄膜 电致变色 电化学测试 光谱测试 WO3 nanoblocks WO3/Ag composite films Electrochromic Electrochomical measurement Spectral test 光子学报
2019, 48(10): 1031001
1 北京低碳清洁能源研究所, 北京 102211
2 北京市纳米结构薄膜太阳能电池工程技术研究中心, 北京 102211
采用射频磁控溅射与电子束蒸发的方式, 制备了ZnO/Ag/ZnO三层复合薄膜, 研究了Ag薄膜厚度以及电子束蒸发的沉积速率对复合薄膜光电性能的影响。实验结果表明, 当Ag薄膜厚度为8 nm、电子束蒸发的沉积速率为0.5 nm·s-1时, 复合薄膜的性能最优, 其方块电阻为6.01 Ω,波长400~800 nm范围内的光平均透过率为91.39%。优化后的ZnO/Ag/ZnO复合薄膜具有良好的光电特性。
薄膜 ZnO/Ag/ZnO复合薄膜 电子束蒸发 射频磁控溅射 光电特性 激光与光电子学进展
2017, 54(10): 103102
1 上海理工大学，上海200093
2 上海市现代光学系统重点实验室，上海200093
3 上海电力学院，上海200090
在掺氟的SnO2(FTO)导电玻璃衬底上采用直流磁控溅射的方法室温沉积纯钒金属薄膜，再在退火炉中经后退火工艺制备VO2/FTO复合热致变色薄膜，并对复合薄膜的结构及其光学特性进行研究.结果表明，导电玻璃上的FTO并没有改变VO2择优取向生长，但明显改变了VO2薄膜的表面形貌特征.与相同工艺条件下在玻璃衬底上制备的VO2薄膜相比，VO2/FTO复合薄膜的相变温度降低约18℃，热滞回线温宽收窄约4℃，相变前后的红外透过率分别约为42%和21%.说明复合薄膜既可明显降低相变温度和热滞宽度，又可增强VO2薄膜的红外调控能力.
复合薄膜 热致变色 光学特性 VO2 VO2 FTO FTO composite films thermochromism optical properties
1 郑州师范学院 物理系, 郑州 450044
2 郑州大学 物理工程学院材料物理教育部重点实验室,郑州 450052
分析研究复合碳膜的制备及场发射效果。在陶瓷衬底上磁控溅射一层金属钛, 对金属钛层进行仔细研磨, 放入微波等离子体化学气相沉积腔中, 在镀钛陶瓷衬底上制备出碳膜。利用扫描电镜、x射线衍射、拉曼光谱分析复合碳膜的微观结构和微观表面形态, 表明此碳膜是含有碳纳米管、非晶碳和球状微米金刚石颗粒的复合碳膜。用二极管型结构测试了复合碳膜的场致发射电子的性能。首次发光的电场为0.75 V/μm, 稳定发光2.56V/μm的电场下, 复合碳膜阴极发射电流密度为7.25 mA/cm2。并对其复合碳膜制备成因及发射机理进行了研究。
复合碳膜 场致电子发射 微波等离子体化学气相沉积 the carbon composite films field emission chemical vapor deposition
1 云南师范大学 可再生能源材料先进技术与制备教育部重点实验室, 云南 昆明650092
2 云南师范大学 太阳能研究所, 云南 昆明650092
采用双极脉冲磁控溅射系统, 在不同氧气含量的氩氧混合气体中制备了单层镍-铬金属-电介质复合光谱选择性吸收薄膜。采用X射线衍射仪(XRD)、激光共焦显微拉曼光谱仪、椭偏仪和紫外-可见-近红外分光光度计分别对薄膜的物相结构和光学特性进行了表征。结果表明: 实验获得了由金属镍和镍、铬的氧化物(NiO、Cr2O3)组成的复合膜, 薄膜对300～1 200 nm波段的太阳光有较强的吸收,而对波长大于1 200 nm的太阳光则吸收较弱, 具有良好的光谱选择性, 可用作高效太阳光谱选择性吸收涂层。
选择性吸收 镍铬金属-电介质复合膜 磁控溅射 物相结构 光学性能 selective absorption Ni-Cr metal-dielectric composite films pulsed magnetron sputtering phase structure optical characterization
1 中国科学院上海光学精密机械研究所强激光材料重点实验室, 上海 201800
2 中国科学院研究生院, 北京 100049
3 上海激光等离子体所, 上海 201800
基于膜层结构的弛豫现象，建立了一个多晶膜的应力演化模型，并通过线性组合给出了复合膜的生长应力模型。利用双光束基底曲率测量装置实时测量了电子束蒸发氧化铪、氧化硅多晶膜及其复合膜的应力演化过程，并对测量结果进行了拟合分析。
薄膜 应力模型 多晶膜 复合膜 应力演化 光学学报
2012, 32(10): 1031004
