Ni掺杂对Cu_3N薄膜结构与性能的影响

Ni 掺杂对Cu 3N 薄膜结构与性能的影响

陈小松,尹玉丽,张昌印,吴绍彬,杨　磊,黄致新

(华中师范大学　物理科学与技术学院,武汉　430079)

摘　要:采用射频反应磁控溅射方法在玻璃基底上制备了Ni 掺杂Cu 3N 薄膜,并研究了Ni 掺杂对Cu 3N 的

结构、电学性能和光学性能的影响。研究发现:Ni 的加入使得Cu 3N 薄膜的(111)晶面向小角度偏移;随着Ni 含量的增加,Cu 3N 薄膜的电阻率从1450×1026Ω?cm 减小到184×1026?cm ,光学能隙从1109eV 增加到1152eV 。

关键词:Cu 3N 薄膜;Ni 掺杂;电学性能;光学能隙中图分类号:TQ58文献标识码:A 文章编号:1009256242(2010)0320052204

收稿日期:2010204214

项目基金:本项目受到国家大学生创新性实验项目基金资助。作者简介:陈小松(19882),男,四川巴中人,华中师范大学物理科学

与技术学院07级理科基地班学生。E -mail :cxs0107@

https://www.wendangku.net/doc/f518977536.html,

1　引言

作为一种新型薄膜材料,Cu 3N 薄膜以其特

殊、实用的性能引起了人们广泛的关注。Cu 3N 是一种以共价键结合的材料,具有高电阻率、低温热分解性,且无毒、原材料价格便宜,常温下在空气中相当稳定[122],被广泛应用于高速集成电路和光存储设备[326]。但在3d 型过渡金属氮化物(Ti 、Cr 、Fe 、Co 、Ni 和Cu )中,随着原子序数的增加,其金属与氮的反应活性降低。对铜来说,反应活性几乎为零。因此,氮化铜薄膜的制备存在很大困难。直到1988年,Terada [7]等人首次报道了用磁控溅射单晶外延法制备出了Cu 3N 薄膜,接着又在Pt/MgO 和Al 2O 3基底上获得了高定向的外延薄膜,之后又相继出现了多种制备方法,Cu 3N 薄膜的研究才得以广泛进行。

20世纪70年代中期,Terao [8]使用XRD 测试了Cu 3N 的晶体结构。Cu 3N 是立方反ReO 3结构,

Cu +与2个最近邻N 32共线结合。理想立方反ReO 3结构的一个晶胞中Cu 占据立方边的中心位置而N 占据立方晶胞的8个顶点。由于Cu 未占据面心立方结构的密排位置即立方晶胞的体心位置,以致在这种结构中有许多间隙空位,如果在这些间隙空位中插入其他原子(如H 、Fe 、Ti 、Ag 等)其

电学和光学性质将会发生显著变化[9212]。本文采用掺杂的方法,在高纯铜靶上放置Ni 片,通过改变Ni 片的数量来改变Ni 的含量,在玻璃基底上制备了Ni 掺杂的Cu 3N 薄膜,并就Ni 含量对薄膜的结构、电学性能及光学性能进行了研究。研究发现,Ni 的加入没有改变Cu 3N 薄膜的结构;Ni 掺杂对Cu 3N 薄膜的电阻率和光学能隙有较大影响,随着Ni 含量的增加,薄膜的电阻率逐渐从1450×1026Ω?cm 减小到184×1026Ω?cm ,而薄膜的光学能隙逐渐从1109eV 增加到1152eV 。

由此可以看出,Ni 掺杂使得Cu 3N 从半导体特性向导体特性转变,从导电性来判断,Ni 元素有可能被插入到Cu 3N 立方晶体的中心位置作为施主提供导电载流子。

2　实验

利用J GP560CC 型磁控溅射仪,采用射频磁

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控溅射方法,在玻璃基底上制得Ni 掺杂Cu 3N 薄膜。镀膜时,首先用机械泵和分子泵将真空室内的真空度抽至2×1025Pa 的本底真空,然后通入适量工作气体Ar (991999%)和反应气体N 2(991999%),2种气体的分压分别使用质量流量计控制。溅射时所用靶材为99199%Cu 靶,直径为5cm ,厚度为215mm 。靶和基片之间的距离为65mm 。溅射镀膜时,基片的移动及镀膜时间的设置均由计算机控制。

将Ni 片均匀地放在Cu 靶表面,通过改变Ni 的片数来控制Ni 的含量。Ar 和N 2总流量控制为30sccm ,其中N 2分压为30%,溅射功率为100W ,溅射时工作气压保持在110Pa 。

薄膜的结构用X 射线衍射仪进行分析;化学成分用X 射线能谱仪(EDS )测量;电阻率由四探针电阻率测试仪测得;光学能隙用紫外可见分光光度计测量。

3　实验结果及讨论

311　Ni 含量对Cu 3N 薄膜的结构的影响

Ni 掺杂Cu 3N 薄膜的化学成分用X 射线能谱

仪(EDS )测量,其中Ni 和其他元素的含量如下表1所示。从表1中可以看出,随着Ni 片数的增加,Cu 3N 薄膜中Ni 的含量也在逐渐增加。

表1　用EDS 测得Cu 3N 薄膜的化学成分Table1　the chemical composition of Cu 3N 样品

(a )(b )(c )(d )Cu (at %)8912285108418079132N (at %)10178131501118616149Ni (at %)

1148

3134

4119

Ni 掺杂Cu 3N 薄膜的XRD 衍射图谱如图1所

示。从图中可以看出,Ni 的加入没有改变Cu 3N 薄膜的结构。无论Ni 的含量为多少,Cu 3N 薄膜都向富Cu 的(111)晶面择优生长,且没有NiN 的峰出现。在没有掺杂Ni 时还有一微小的Cu 3N 的(200)峰出现,如图中(a )所示。可以看出,Ni 掺杂使得Cu 3N 的(111)峰向小角度偏移,随

着Ni 含量的增加,2θ从没掺杂时的40175°减小到

39152°和38198°,分别对应图中的(a )、(b )、(c )。同时,如图中(d )所示,在Ni (at %)含量

为4119时,薄膜中出现了Cu 3N 的(110)晶面和(220)晶面

。

图1　不同Ni 含量下Cu 3N 薄膜的XRD 图谱

Fig1　the map of different content of Ni

Cu 3N 薄膜都向富Cu 的(111)晶面择优生

长,原因可以解释为:N 与溅射过程中Cu 的反应

产物Cu 3N 沉积到基底上成核,按照自由能最低原则在低指数晶面上生长。当氮气分压不太高时(实验中为30%),溅射过程中N 不能与溅射出的Cu 完全化合。所以当大量铜原子直接在基底上成核生长时被氮原子插入形成氮化铜。利用实验中得到的Cu 3N 晶体(111)晶面的峰半高宽,根据

Scherrer [13]公式D =K

λ△B cos

θ可估算出晶体的平均晶粒尺寸D ,结果如表2所示。

表2　不同Ni 含量下制备的Cu 3N 薄膜的平均晶粒尺寸

Table2　the average grain size of different content of Ni

样品(a )(b )(c )(d )Ni 含量/at %

1148

31344119平均晶粒尺寸/nm 1818522106

28129

30156

从表中可以看出,Ni 的含量对Cu 3N 薄膜的晶粒大小的影响很大,随着Ni 含量的增加,Cu 3N 薄膜的平均晶粒尺寸逐渐从18185nm 增加到30156nm 。平均晶粒尺寸的增加,说明Ni 原子可能插入到了Cu 3N 晶体的晶格中,使得Cu 3N 晶格膨胀,晶体的面间距增加,衍射角向小角度偏移,这与XRD 衍射图谱的结果是相一致的。从图中也

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可以看出,利用反应磁控溅射法制备出的Ni 掺杂的Cu 3N 薄膜为纳米量级。212　Ni 含量对Cu 3N 薄膜的电学性能的影响

Cu 3N 晶体特殊的反ReO 3晶格结构,很容易被别的原子填充到Cu 3N 晶格的中心空位而引起晶体本身电学性质改变。Ma Guadalupe Moreno 2Ar 2menta 等[14]人利用第一性原理计算了Ni 原子掺杂对Cu 3N 薄膜结构和性能的影响。计算结果表明:Ni 的掺杂使Cu 3N 薄膜呈现出金属性。这是因为,具有半导体特性的Cu 3N 的Cu4s 能级和4p 能级是空的。由于Ni 加入到Cu 3N 晶格的中心位置,使得Cu4s 能级和4p 能级向低能级改变,从而使得晶体由半导体特性变成金属特性。本实验研究了Ni 掺杂的Cu 3N 薄膜的电学性能,结果如图2所示。薄膜电阻率随着Ni 含量的增加逐渐从1450×1026Ω?cm 减小到184×1026Ω?cm

。

图2　不同Ni 含量下Cu 3N 薄膜的电阻率

Fig2　the electrical resistivity of different content of Ni

213　Ni 含量对Cu 3N 薄膜光学性能的影响用紫外—可见分光光度仪(300～1100nm )对Cu 3N 薄膜的光学性能进行测量。根据所得薄膜透

射光谱曲线,由Tauc [15]方程可求得吸收系数α和

光子能量h

ν的变化关系,将其直线部分外延到h ν轴得到了薄膜的光学带隙E g 。

图3是由此得到的不同Ni 含量的Cu 3N 薄膜的光学能隙,其中(a )、(b )、(c )、(d )分别对应的Ni 含量(at %)为0、1148、3134、4119。从图中可以看出,Ni 掺杂对Cu 3N 薄膜的光学能隙有较大影响,随着Ni 含量的增加,薄膜的光学能隙逐渐从1109eV 增加到1152eV 。薄膜光学能隙的改变归因于Ni 的插入使得Cu 3N 晶体的费米能级

向高能级平移[14]

。

图3　不同Ni 含量下Cu 3N 薄膜的光学能隙

Fig3　the optical band gap of different content of Ni

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3　结论

在Ni 掺杂对Cu 3N 薄膜结构、性能等影响的研究中发现,Ni 的加入没有改变Cu 3N 薄膜的结构。无论Ni 的含量为多少,Cu 3N 薄膜都向富Cu 的(111)晶面择优生长。但是Ni 的加入使得Cu 3N 的(111)峰向小角度偏移。Ni 掺杂对Cu 3N 薄膜的光学能隙和电阻率有显著影响。

随着Ni 含量的增加,薄膜的光学能隙逐渐从1109eV 增加到1152eV ,而薄膜的电阻率逐渐从1450×1026Ω?cm 减小到184×1026Ω?cm 。由此可以看出,Ni 掺杂使得Cu 3N 从半导体特性向导体特性转变。

参

考

文

献

[1]Wang J ,Chen J T ,Yuan X M ,et al.Copper nitride

(Cu 3N )thin films deposited by RF magnetron sputte 2

ring[J ].Journal of Crystal Growth ,2006,286:4072412.[2]岳光辉,闫鹏勋.氮化铜薄膜的制备及其物理性能[J ].人

工晶体学报,2005,34(1):1492154.[3]Maruyama T ,Morishita T.Copper Nitride and Tin Ni 2

tride Thin Films for Write 2once Optical Recording Media [J ].Appl 1Phys 1Lett ,1996,69(7):8902891.

[4]Cui ZengLi ,Huang Zhixin ,Guo Jihua.Studies on Prepa 2

ration and Properties of Cu 3N Thin Films [J ].Nano 2science ﹠Nanotechnology ,2009,6(2):47250.

[5]Odeh I M.Fabrication and optical constants of amorphous

copper nitride thin films prepared by ion beam assisted dc magnetron reactive sputtering [J ].Journal of Alloys and Compounds ,2007.

[6]Nosaka T ,Y oshitake M ,Okamoto A ,et al.Thermal de 2

composition of copper nitride thin films and dots forma 2tion by electron beam writing [J ].Applied Surface Sci 2ence ,1999,169:3582361.

[7]T erada S ,T anaka H ,Kubota K.Heteroep itaxial G rowth of

Cu 3N Thin Films[J ].J.Cryst.G rowth ,1989,94:5672568.[8]Terao N ,Acad C R.[J ].Sci.Paris Ser ,1973,B 277:5952

5991

[9]Zhang Guangan ,Yan Pengxun ,Wu Zhiguo ,et al.The

effect of hydrogen on copper nitride thin films deposited by magnetron sputtering [J ].Applied Surface Science ,2008,254:501225015.

[10]李兴鳌,刘祖黎,左安友,等.磁控溅射制备铁掺杂氮化

铜薄膜的研究[J ].材料导报,2006,20(12):1412143.[11]Fan X Y Wu Z G,Zhang G A ,et al.Ti 2doped copper nitride

films deposited by cylindrical magnetron sputtering [J ].Journal of Alloys and Compounds ,2007,440:2542258.[12]Pierson J F ,Horwat D.Addition of silver in copper ni 2

tride films deposited by reactive magnetron sputtering [J ].Scripta Materialia ,2008,58:5682570.

[13]Klug P ,Alexander L E.X 2ray Diff raction Procedures

for Polycrytalline and Amorphous Materials [M ].sec 2ond Edition ,Wiley ,New Y ork ,1974,6872780.

[14]Moreno 2Armenta M G,Martinez 2Ruiz A ,T akeuchi N ,First 2

principles calculations of the structural and electronic prop 2erties of Cu3MN compounds with M =Ni ,Cu ,Zn ,Pd ,Ag ,and Cd[J ].S olid State Sci ,2007,9:1662172.

[15]Tauc J ,Grigorovici R ,Vancu A.Optical properties and

electronic structure of amorphous G ermanium[J ].Phys 1State 1Sol 1,1966,15:6272637.

E ffect of Ni Doping on the Structure and Properties of Copper Nitride thin Films

CH EN Xiao 2song ,YIN Yu 2li ,ZHAN G Chang 2yin ,WU Shao 2bin ,YAN G Lei ,HUAN G Zhi 2xin (College of Physical S cience and Technolog y ,Cent ral China N ormal Universit y ,W uhan 430079,China )

Abstract :Ni 2doped copper nitride films were p repared on glass substrates by reactive radio magnetron sp uttering met hod ,and t he effect of Ni doping on t he st ruct ure 、t he elect rical and t he optical p roperties of t he t hin films were st udied.The result s show t hat :t he films changes t he (111)plane to lesser angles wit h t he addition of Ni ;Wit h t he increase of Ni 2doped content ,t he e 2lect rical resistivity decreases from 1450×1026Ω?cm to 184×1026Ω?cm ,and t he optical band gap increases f rom 1109eV to 1152eV.

K ey w ords :Cu 3N t hin films ;Ni 2doped ;resistivity ;optical band gap

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第三章 晶体结构缺陷

第三章晶体结构缺陷 【例3-1】写出MgO形成肖特基缺陷得反应方程式。 【解】MgO形成肖特基缺陷时,表面得Mg2+与O2－离子迁到表面新位置上,在晶体内部留下空位,用方程式表示为: 该方程式中得表面位置与新表面位置无本质区别,故可以从方程两边消掉,以零O(naught)代表无缺陷 状态,则肖特基缺陷方程式可简化为: 【例3-2】写出AgBr形成弗伦克尔缺陷得反应方程式。 【解】AgBr中半径小得Ag+离子进入晶格间隙,在其格点上留下空位,方程式为: 【提示】一般规律:当晶体中剩余空隙比较小,如NaCl型结构,容易形成肖特基缺陷;当晶体中剩余空隙比较大时,如萤石CaF2型结构等,容易产生弗伦克尔缺陷。 【例3-3】写出NaF加入YF3中得缺陷反应方程式。 【解】首先以正离子为基准,Na+离子占据Y3+位置,该位置带有2个单位负电荷,同时,引入得1个F－离子位于基质晶体中F－离子得位置上。按照位置关系,基质YF3中正负离子格点数之比为1/3,现在只引入了1个F－离子,所以还有2个F－离子位置空着。反应方程式为:可以验证该方程式符合上述3个原则。 再以负离子为基准,假设引入3个F－离子位于基质中得F－离子位置上,与此同时,引入了3个Na+离子。根据基质晶体中得位置关系,只能有1个Na+离子占据Y3+离子位置,其余2个Na+位于晶格间隙,方程式为: 此方程亦满足上述3个原则。当然,也可以写出其她形式得缺陷反应方程式,但上述2个方程所代表得

缺陷就是最可能出现得。 【例3-4】写出CaCl2加入KCl中得缺陷反应方程式。 【解】以正离子为基准,缺陷反应方程式为: 以负离子为基准,则缺陷反应方程式为: 这也就是2个典型得缺陷反应方程式,与后边将要介绍得固溶体类型相对应。 【提示】通过上述2个实例,可以得出2条基本规律: (1)低价正离子占据高价正离子位置时,该位置带有负电荷。为了保持电中性,会产生负离子空位或间隙正离子。 (2)高价正离子占据低价正离子位置时,该位置带有正电荷。为了保持电中性,会产生正离子空位或间隙负离子。 【例3-5】TiO2在还原气氛下失去部分氧,生成非化学计量化合物TiO2-x,写出缺陷反应方程式。 【解】非化学计量缺陷得形成与浓度取决于气氛性质及其分压大小,即在一定气氛性质与压力下到达平衡。该过程得缺陷反应可用 或 方程式表示,晶体中得氧以电中性得氧分子得形式从TiO2中逸出,同时在晶体中产生带正电荷得氧空位与与其符号相反得带负电荷得来保持电中性,方程两边总有效电荷都等于零。可以瞧成就是Ti4+被还原为Ti3+,三价Ti占据了四价Ti得位置,因而带一个单位有效负电荷。而二个Ti3+替代了二个

薄膜材料与薄膜技术复习资料22084

1.为了研究真空和实际使用方便，根据各压强范围内不同的物理特点，把真空划分为 粗真空，低真空，高真空，超高真空四个区域。 2.在高真空真空条件下，分子的平均自由程可以与容器尺寸相比拟。 3.列举三种气体传输泵旋转式机械真空泵，油扩散泵和复合分子泵。 4.真空计种类很多，通常按测量原理可分为绝对真空计和相对真空计。 5.气体的吸附现象可分为物理吸附和化学吸附。 6.化学气相反应沉积的反应器的设计类型可分为常压式，低压式，热壁 式和冷壁式。 7.电镀方法只适用于在导电的基片上沉积金属和合金，薄膜材料在电解液中是以 正离子的形式存在。制备有序单分子膜的方法是LB技术。 8.不加任何电场，直接通过化学反应而实现薄膜沉积的方法叫化学镀。 9.物理气相沉积过程的三个阶段：从材料源中发射出粒子，粒子运输到基片和粒子 在基片上凝聚、成核、长大、成膜。 10.溅射过程中所选择的工作区域是异常辉光放电，基板常处于负辉光区，阴极 和基板之间的距离至少应是克鲁克斯暗区宽度的3-4倍。 11.磁控溅射具有两大特点是可以在较低压强下得到较高的沉积率和可以在较低 基片温度下获得高质量薄膜。 12.在离子镀成膜过程中，同时存在吸附和脱附作用，只有当前者超 过后者时，才能发生薄膜的沉积。 13.薄膜的形成过程一般分为：凝结过程、核形成与生长过程、岛形成与 结合生长过程。 14.原子聚集理论中最小稳定核的结合能是以原子对结合能为最小单位不连续变化 的。 15.薄膜成核生长阶段的高聚集来源于：高的沉积温度、气相原子的高的动能、 气相入射的角度增加。这些结论假设凝聚系数为常数，基片具有原子级别的平滑度。 16.薄膜生长的三种模式有岛状、层状、层状-岛状。 17.在薄膜中存在的四种典型的缺陷为：点缺陷、位错、晶界和 层错。 18.列举四种薄膜组分分析的方法：X射线衍射法、电子衍射法、扫描电子 显微镜分析法和俄歇电子能谱法。 19.红外吸收是由引起偶极矩变化的分子振动产生的，而拉曼散射则是由引起极化率 变化的分子振动产生的。由于作用的方式不同，对于具有对称中心的分子振动，红外吸收不敏感，拉曼散射敏感；相反，对于具有反对称中心的分子振动，红外吸收敏感而拉曼散射不敏感。对于对称性高的分子振动，拉曼散射敏感。 20.拉曼光谱和红外吸收光谱是测量薄膜样品中分子振动的振动谱，前者 是散射光谱，而后者是吸收光谱。 21.表征溅射特性的主要参数有溅射阈值、溅射产额、溅射粒子的速度和能 量等。 什么叫真空？写出真空区域的划分及对应的真空度。 真空，一种不存在任何物质的空间状态，是一种物理现象。粗真空 105～102Pa 粘滞流，分子间碰撞为主低真空 102～10-1 Pa 过渡流高真空 102～10-1 Pa分子流，气体分子与器壁碰撞为主超高真空 10-5～10-8 Pa气体在固体表面吸附滞留为主极高真空 10-8 Pa 以下

聚酰亚胺薄膜的性质及应用

本文摘自再生资源回收-变宝网（https://www.wendangku.net/doc/f518977536.html,）聚酰亚胺薄膜的性质及应用 变宝网11月14日讯 聚酰亚胺薄膜是一种耐高温电机电器绝缘材料，表现为黄色透明，它主要分成均苯型聚酰亚胺薄膜和联苯型聚酰亚胺薄膜两类，有突出的耐高温、耐辐射、耐化学腐蚀和电绝缘性能，可在250～280℃空气中长期使用。 一、聚酰亚胺薄膜的化学性质 聚酰亚胺化学性质稳定。聚酰亚胺不需要加入阻燃剂就可以阻止燃烧。一般的聚酰亚胺都抗化学溶剂如烃类、酯类、醚类、醇类和氟氯烷。它们也抗弱酸但不推荐在较强的碱和无机酸环境中使用。某些聚酰亚胺如CP1和CORIN XLS是可溶于溶剂，这一性质有助于发展他们在喷涂和低温交联上的应用。 二、聚酰亚胺薄膜的物理性质 热固性聚酰亚胺具有优异的热稳定性、耐化学腐蚀性和机械性能，通常为橘黄色。石墨或玻璃纤维增强的聚酰亚胺的抗弯强度可达到345 MPa,抗弯模量达到20GPa.热固性聚酰亚胺蠕变很小，有较高的拉伸强度。聚酰亚胺的使用温度范围覆盖较广，从零下一百余度到两三百度。

三、聚酰亚胺薄膜的应用 聚酰亚胺薄膜是聚酰亚胺最早的商品之一，用于电机的槽绝缘及电缆绕包材料。主要产品有杜邦Kapton,宇部兴产的Upilex系列和钟渊Apical。透明的聚酰亚胺薄膜可作为柔软的太阳能电池底版。IKAROS的帆就是使用聚酰亚胺的薄膜制和纤维作的在火力发电部门，聚酰亚胺纤维可以用于热气体的过滤，聚酰亚胺的纱可以从废气中分离出尘埃和特殊的化学物质。 涂料：作为绝缘漆用于电磁线，或作为耐高温涂料使用。 先进复合材料：用于航天、航空器及火箭部件。是最耐高温的结构材料之一。例如美国的超音速客机计划所设计的速度为2.4M，飞行时表面温度为177℃，要求使用寿命为60000h，据报道已确定50%的结构材料为以热塑型聚酰亚胺为基体树脂的碳纤维增强复合材料，每架飞机的用量约为30t。 纤维：弹性模量仅次于碳纤维，作为高温介质及放射性物质的过滤材料和防弹、防火织物。中国长春有生产各种聚酰亚胺产品。 泡沫塑料：用作耐高温隔热材料。 工程塑料：有热固性也有热塑型，热塑型可以模压成型也可以用注射成型或传递模塑。主要用于自润滑、密封、绝缘及结构材料。广成聚酰亚胺材料已开始应用在压缩机旋片、活塞环及特种泵密封等机械部件上。

压电薄膜材料的性能与性能特点

压电薄膜材料的性能与性能特点 压电材料是实现机械能与电能相互转换的功能材料，它的发展有着十分悠久的历史。自19世纪80年代从CURIE 兄弟在石英晶体上发现了压电效应后，压电材料开始引起人们的广泛注意，随着研究深入，不断涌现出大量的压电材料，如压电功能陶瓷材料、压电薄膜、压电复合材料等。这些材料有着十分广泛的用途，在电、磁、声、光、热、湿、气、力等功能转换器件中发挥着重要的作用。 PVDF压电薄膜 PVDF压电薄膜即聚偏氟乙烯压电薄膜，在1969年，日本人发现了高分子材料聚偏氟乙烯（polyvinylidene fluoride polymer) 简称PVDF，具有极强的压电效应。 PVDF薄膜主要有二种晶型即α型和β型，α型晶体不具有压电性，但PVDF膜经滚延拉伸后，原来薄膜中的α型晶体变成β型晶体结构。拉伸极化后的PVDF 薄膜在承受一定方向的外力或变形时，材料的极化面就会产生一定的电荷，即压电效应。 与压电陶瓷和压电晶体相比，压电薄膜主要有以下优点： （1）质量轻，它的密度只有常用的压电陶瓷PZT的四分之一，粘贴在被测物体上对原结构几乎不产生影响，高弹性柔顺性，可以加工成特定形状可以与任意被测表面完全贴合，机械强度高，抗冲击； （2）高电压输出，在同样受力条件下，输出电压比压电陶瓷高10倍； （3）高介电强度，可以耐受强电场的作用（75V/um），此时大部分压电陶瓷已经退极化了； （4）声阻抗低，仅为压电陶瓷PZT的十分之一，与水、人体组织以及粘胶体相接近；（5）频响宽，从10-3Hz到109均能转换机电效应，而且振动模式单纯。 因此在力学中可以测量应力和应变，在振动中可以制作加速度计和振动模态传感器，在声学上可以制作声辐射模态传感器和超声换能器以及用在主动控制中，在机器人研究中可以

第五章 硅的外延薄膜的生长

第五章 硅的外延薄膜的生长 外延生长工艺是一种在单晶衬底的表面上淀积一个单晶薄层(0.5～20微米)的方法。如果薄膜与衬底是同一种材料该工艺被称为同质外延，但常常就被简单地称为外延。在硅衬底上淀积硅是同质外延最重要的在技术上的应用，并且是本章的基本主题。在另一方面，如果在化学成分不同的衬底上进行淀积，则称为异质外延。这种工艺已在被称为SOS的在蓝宝石(Al2O3)上淀积硅的工艺中得到应用。外延起源于两个希腊字，意思是整理安排。 外延生长可以从气相(VPE)、液相(LPE)或固相(SPE)中获得。在硅工艺中，气相外延得到了最广泛的接受，因为它对杂质浓度有良好的控制以及能获得晶体的完整性。液相淀积在制造Ⅲ?Ⅴ族化合物外延层时得到广泛使用。正如在第九章“非晶层损伤的退火”中讲到的，固相外延可用于离子注入的非晶层的再结晶。 发展硅外延的主要动机是为了改善双极型晶体管及后来的双极型集成电路的性能。通过在重掺杂的硅衬底上生长一层轻掺杂的外延层，双极型器件得到优化：在维持低集电区电阻的同时，获得高的集电极－衬底击穿电压。低的集电区电阻提供了在中等电流时的高的器件工作速度。最近外延工艺已被用于制造先进的CMOS大规模集成电路。这些电路中，器件被做在重掺杂的衬底上的一层很薄的(3～7微米)轻掺杂的外延层中。这种结构减少了在功率增加或在遭到辐射脉冲时CMOS电路可能经受的闩锁效应。在外延层中制造器件(双极型和MOS)的其他优点还有：器件掺杂浓度的精确控制，并且这层中可以不含氧和碳。但外延工艺并不是没有缺点，包括：a)增加了工艺复杂性和硅片成本；b)在外延层中产生缺陷；c)自掺杂以及d)图形改变和冲坏。 在这一章中，我们介绍了：a)外延淀积基础；b)外延层的掺杂；c)外延膜中的缺陷；d)对大规模集成电路的外延淀积的工艺考虑；e)外延淀积设备；f)外延膜的表征；g)硅外延的选择性淀积；和h)硅的分子束外延。 外延淀积基础 这部分讨论了用于硅的气相外延的化学气相淀积(CVD)工艺的基础理论。包括了反应物和产物的通过边界层的传输以及它们在衬底上的化学反应。 Grove外延膜生长模型 外延淀积是一个化学气相淀积的过程。以下五个步骤对于所有的化学气相淀积是基本的：1)反应物被运输到衬底上；2)反应物被吸附在衬底表面上；3)在表面发生化学反应以生成薄膜和反应产物；4)反应产物从表面被放出；和5)反应产物从表面被运走。在某些情况下，在步骤1之前先进行一个气相反应以形成薄膜的前身(反应物)。 甚至直到现在，针对全部五个步骤 而发展出一个数学关系式仍是困难的。 Grove1基于一个只适用于步骤1和3(反 应物的运输和化学反应)的假设而研发 出一个模型。尽管这些假设具有局限性， 该模型还是解释了许多在外延淀积工艺 中观察到的现象。 图1是关于这个模型的本质的图解。它显示了反应气体的浓度分布和从气体的主体到正在生长的薄膜表面的流量F1(单位时间内通过单位面积的原子或分子的数量，原子/厘米2秒)。它还显示了另一个代表反应气体消耗的流量F2。用于硅外延的反应气体可以是下列气体中的任何一种：SiH4、SiHCl3、SiH2Cl2、

杜邦VN聚酰亚胺薄膜 技术参数,低收缩电子膜

性能 单位 25um 50um 75um 125um 检测方法 拉伸强度千磅（兆帕） 34 (234) 34 (234) 34 (234) 34 (234) ASTM D-882-91断裂伸长% 80828282ASTM D-882-91拉伸模量千磅（吉帕）400 (2.8)400 (2.8)400 (2.8)400 (2.8)ASTM D-882-91密度 克/立方厘米 1.42 1.42 1.42 1.42ASTM D-1505-90耐折强度（麻省理工） 周期285,00055,0006,0003,000ASTM D-2176-89传送撕裂强度牛顿 0.070.210.380.58ASTM D-1922-89初始撕裂强度牛顿 7.216.326.346.9ASTM D-1004-90可燃性94V0 94V094V094V0UL-94收缩性(30分钟150°C) %0.030.030.030.03IPC-TM-650Method 2.2.4A 极限氧指数 % 37434645ASTM D-2863-87绝缘强度千伏/MIL（千伏/毫米） 7.7 (303) 6.1 (240) 6.1 (240) 6.1 (240) ASTM D-149-91介电常数1千赫 3.4 3.4 3.5 3.5ASTM D-150-92损耗因数 1千赫0.00180.0020.0020.0026ASTM D-150-92体积电阻率 欧姆-厘米 1.5 x 1017 1.5 x 1017 1.4 x 1017 1.0 x 1017 ASTM D-257-91 性能 单位 检测方法 击穿点 3%兆帕（千磅）ASTM D-882-91生成5%断裂拉长的压力 兆帕（千磅）ASTM D-882-91冲击强度牛顿?厘米? （英尺磅） 杜邦气动冲击试验动态摩擦系数 膜与膜ASTM D-1894-90静态摩擦系数 膜与膜ASTM D-1894-90折光指数（钠D线）ASTM D-542-90泊松比平均 三个样本 拉长在5 ％，7 ％，10％低温弯曲寿命 IPC-TM 650, Method 2.6.18 200°C (392°F) 杜邦? 卡普顿? VN 膜在 23°C (73°F)条件下的典型性能 杜邦? 卡普顿? VN 膜的物理性能 杜邦? 卡普顿? VN 膜的导热性能 23°C (73°F) 69 (10,000)41 (6000)61 (9000) 0.3490 (13,000)78 (0.58)1热性能 物理性能 电气性能 合格 0.481.7

薄膜材料

问题一：薄膜的结构形态有哪些类型，如何控制薄膜的结构？ 薄膜结构有三种类型：组织结构、晶体结构和表面结构。 （一）组织结构:薄膜的组织结构是指它的结晶形态。四种类型；无定形结构、多晶结构、纤维结构和单晶结构。 1、无定形结构 该结构称为非晶结构或玻璃态结构。原子排列:近程有序结构。就是在2—3个原子距离内原子排列是有秩序的，大于这个距离其排列是杂乱无规则的。这种结构显示不出任何晶体的性质。通过降低基体温度、引入反应气体和掺杂方法实现上述条件。如硫化物和卤化物薄膜在基体温度低于77K时可形成无定形薄膜。有些氧化物薄膜(如TiO2、ZrO2、Al2O3等)，基体温度在室温时都有形成无定形薄膜的趋向。在83％ZrO2—l 7％SiO2的掺杂薄膜中，由于两种沉积原子尺寸的不同—形成无定形薄膜。无定形结构薄膜在环境温度下是稳定的。氧化物、硫化物薄膜等—呈不规则的网络结构(玻璃态)；合金薄膜—呈随机密堆积的结构。用衍射法研究时，这种结构在x射线衍射中呈现很宽的漫散射峰，在电子衍射图中则显示出很宽的弥散形光环。 2、多晶结构。 多晶结构薄膜—由若干尺寸大小不等的晶粒所组成。在薄膜形成过程中生成的小岛就具有晶体的特征(原子有规则的排列)。由众多小岛聚结形成薄膜就是多晶薄膜。在多晶薄膜中，常常出现一些块状材料中未曾发现的介稳相结构。例的在ZrO2薄膜中常存在着介稳四方相。掺入Y2O3可防止介稳相产生而形成稳定的立方相。 3、纤维结构 纤维结构薄膜—晶粒具有择优取向的薄膜根据取向方向、数量分为：单重纤维结构和双重纤维结构。单重纤维结构晶粒只在一个方向上择优取向—一维取向薄膜；在两个方向上有择优取向—二维取向薄膜。非晶态基体:多晶薄膜都倾向于显示出择优取向例如:面心立方结构中[111]表面具有最低的表面自由能，在非晶态基体上这种结构的多晶薄膜显示的择优取向是[111]。六角形密堆积多晶薄膜显示[0001]，体心立方结构的多晶薄膜显示[ 110]择优取向。 4、单晶结构 单晶结构薄膜通常是用外延工艺制造。基本条件： A．吸附原子必须有较高的表面扩散速率，所以基体温度和沉积速率就相当重要。 B．基体与薄膜材料的结晶相容性。晶格失配数m值越小，一般地说其外延生长就越容易实现。 C．第三个条件要求整体表面清洁、光滑和化学稳定性好。 （二）晶体结构： 薄膜的晶体结构是指薄膜中各晶粒的晶型状况。晶体的主要特征是其中原子有规则的排列。 薄膜与块体的异同点（相同材料） 薄膜中晶粒的晶格结构与块状晶体是相同的。晶粒取向和晶粒尺寸与块状晶体不同。薄膜中晶粒的晶格常数也常常和块状晶体不同。 原因： 薄膜材料的晶格常数与基体材料晶格常数不匹配; 薄膜中有较大的内应力和表面张力：晶格常数不匹配，在薄膜与基体的界面处晶粒的晶格

交联聚酰亚胺膜

[54]发明名称 交联聚酰亚胺膜 [57]摘要 本发明提供了改进耐溶剂纳滤中所用的聚酰亚胺膜的性能的方法。本发明的方法更特别使得能够改进该聚酰亚胺胰对在过滤过程中所应用的条件下会溶解聚酰亚胺的溶剂或溶剂混合物的溶剂稳定性，所述溶剂例如二甲基甲酰胺( DMF)、N-甲基吡咯烷酮( NMP)、二甲基乙酰胺(DMAC)、四氢呋喃( THF)、Y-丁内酯(GBL)、二甲亚砜(DMSO)和氯化溶剂。 权利要求书 1．包含聚酰亚胺的超滤或纳滤膜的改性方法，以在保持该膜渗透性的同时提高该膜对有机溶剂的耐受性，所述方法包括使用氨基化合物交联该聚酰亚胺。 2．根据权利要求1的方法，该方法进一步包括对经交联的膜进行溶剂交换程序的步骤。 3．根据权利要求2的方法，其中溶剂交换程序包括将该膜浸渍在异丙醇浴中，然后浸渍在异丙醇一甘油浴中。 4．根据权利要求2或3的方法，该方法进一步包括干燥该膜的步骤。 5．根据权利要求1至4的方法，其中该膜包含具有理解性通用结构的聚酰亚胺： 6．根据权利要求1至4的方法，其中该膜包含具有理解性通用结构的聚酰亚胺： 7．根据权利要求1至6的方法，其中交联操作包括将聚酰亚胺膜浸渍在包含选自以下的氨基化合物的溶液中：环己胺、对二甲苯二胺、l，2-二氨基乙烷、1，6-己二胺、3-氨基丙基甲基二乙氧基硅烷、三(2-氨基乙基)胺、三亚乙基四胺、五亚乙基六胺、聚乙烯亚胺、分子量为5 0至2 0，0 0 0的主要基于聚环氧乙烷骨架的聚醚二胺、分子量为2 0 0至2 0 0，0 0 0的三甲氧基甲硅烷基丙基取代的聚乙烯胺、分子量为1，0 0 0至2 0 0，0 0 0的聚乙烯胺、含水氢氧化铵和异丁基胺。 8．根据权利要求7的方法，其中该交联包括将该膜浸渍在对二甲苯二胺在甲醇中的1-25%w/v溶液中。 9．根据权利要求8的方法，其中该交联包括将该膜浸渍在对二甲苯二胺在甲醇中的10%w/v溶液中。 1 0．可通过权利要求1至9的方法获得的膜，其耐受有机溶剂及其混合物。 1 1．根据权利要求1 0的膜，其尤其耐受非质子溶剂。 1 2．根据权利要求1 0或1 1的膜，其中所述膜具有200-2000Da的截留分子量和至少1 l／m2巴h的渗透率。 1 3．根据权利要求10至12的膜在涉及有机溶剂的压力驱动液体分离法中的用途。 14．从分子量为200至2000 Da的化合物在有机溶剂或溶剂混合物中的溶液中分离所述

塑料薄膜温室大棚结构特点-塑料薄膜温室大棚分类及性能

塑料薄膜温室大棚结构特点-塑料薄膜温室大棚分类及性能 塑料薄膜温室大棚是一种集各类大棚优势于一身的复合型大棚。塑料薄膜温室大棚外表覆盖塑料薄膜，不仅能充分的吸收阳光，更能起到很好的保温作用，使温室大棚内的作物有适宜的的温度能更好的生长。塑料薄膜温室大棚外表的塑料薄膜还具有保护作用。现在小编手上有塑料薄膜温室大棚的结构特点与分类及其性能的资料，接下来就和大家分享一下。 塑料薄膜温室大棚-简介 薄膜温室大棚的塑料薄膜由于价格低廉、使用方便，能较好地改善农作物生长发育条件、提高产量、改善品质，因而在国内外温室覆盖上得以迅速发展。 在目前，用于薄膜温室大棚的薄膜产品主要有PVC薄膜、PE薄膜和EVA薄膜。这三种是薄膜温室大棚中常用的覆盖材料。 我国农用薄膜温室大棚中塑料薄膜的总产量中，以PE薄膜占主导地位。PVC薄膜由于生产幅宽的限制和静电污染等缺点，其在薄膜温室大棚中的应用受到较大的局限。 塑料薄膜温室大棚-结构特点 ﹙1﹚结构简单由于覆盖材料的特点，塑料温室的承重结构、固膜系统、安装要求等相对简单。其承载结构采用热浸镀锌轻钢或普通钢结构，一般采用无檩体系的承重系统，纵向杆件作为系杆和连系梁使用，这样就大大简化了结构，减少了用钢量。当温室采用覆盖材料与屋面非机械性连接时，屋面仅承受重力荷载和正风压，而将风压传递至天沟和立柱也就大大优化了温室结构的受力。

﹙2﹚结构形式灵活多样由于塑料温室结构特点，加之在大型塑料温室的发展过程中，受地域、客户需求等因素影响较多，世界各国均以自己的标准为基础进行塑料温室的生产和推广。因此形成了大量不同形式、不同规格的塑料温室产品，如不同跨度、高度和屋面形状的圆拱形顶温室、双圆拱尖屋面温室、锯齿形温室、小圆拱多屋面温室等。正因为如此，迄今为止，很难对塑料温室的单体尺寸进行中总结和描述。 塑料薄膜温室大棚-分类及性能 ﹙1﹚锯齿形温室锯齿形温室根据屋面的造型，可分为3种型式，由于通风面积大，锯齿形温室的自然通风效果一般要比拱圆顶温室好，据测定，这种温室在外遮阳配合下，其自然通风效果基本能达到室内外温差 1~3℃。但这种温室天窗的密封效果往往较差，在我国夏季气温较高、冬季温度不很低的南方地区推广具有较好的经济效益，但在夏季燥热、冬季寒冷的地区不太适宜。﹙2﹚双层充气温室双层充气温室与传统的塑料薄膜温室除覆盖材料为双层充气膜外，其他几乎没有多大区别。由于采用了双层充气膜覆盖，温室的保温性能提高了30％以上，但同时温室的透光率也下降了10％左右。在我国光照充足而冬季气温较低的北方地区使用有较好的经济效益，但到长江以南使用，由于冬季光照不足，而气温又较高，双层充气的节能效果难以弥补由于透光不足而带来的损失，所以，一般不宜采用。 ﹙3﹚双层结构温室双层结构温室的目的也是为了取得双层充气温室的节能效果，但在结构处理上采

聚酰亚胺薄膜生产工艺及物性

聚酰亚胺薄膜生产工艺及物性 聚酰亚胺薄膜是一种新型的耐高温有机聚合物薄膜 , 是由均苯四甲酸二酐(PMDA)和二氨基二苯醚(ODA)在极强性溶剂二甲基乙酰胺(DMAC)中经缩聚并流涎成膜,再经亚胺化而成.它是目前世界上性能最好的薄膜类绝缘材料,具有优良的力学性能、电性能、化学稳定性以及很高的抗辐射性能、耐高温和耐低温性能 (-269 ℃至+ 400 ℃ )。1959 年美国杜邦公司首先合成出芳 香族聚酰亚胺 ,1962 年试制成聚酰亚胺薄膜 (PI薄膜 ),1965 年开始生产 , 商品牌号为KAPTON。我国 60 年代末可以小批量生产聚酰亚胺薄膜，现在已广泛应用于航空、航海、宇宙飞船、火箭导弹、原子能、电子电器工业等各个领域。 一、薄膜的制造 聚酰亚胺薄膜的生产基本上是二步法，第一步：合成聚酰胺酸，第二步：成膜亚胺化。成膜方法主要有浸渍法（或称铝箔上胶法）、流延法和流涎拉伸法。浸渍法设备简单、工艺简单，但薄膜表面经常粘有铝粉，薄膜长度受到限制，生产效率低，此法不宜发展；流涎法设备精度高，薄膜均匀性好，表面干净平整，薄膜长度不受限制，可以连续化生产，薄膜各方面性能均不错，一般要求的薄膜均可采用此法生产；拉伸法生产的薄膜，性能有显著提高，但工艺复杂生产条件苛刻，投资大，产品价格高，只有高质量薄膜才采用此法。因此本站只介绍流涎法。 流涎法主要设备：不锈钢树脂溶液储罐、流涎嘴、流涎机、亚胺化炉、收卷机 和热风系统等。 制备步骤： 消泡后的聚酰胺酸溶液，由不锈钢溶液储罐经管路压入前机头上的流涎嘴储槽中。钢带以图 所示方向匀速运行，将储槽中的溶液经流涎嘴前刮板带走，而形成厚度均匀的液膜，然后进 入烘干道干燥。 洁净干燥的空气由鼓风机送入加热器预热到一定温度后进入上、下烘干道。热风流动方向 与钢带运行方向相反，以便使液膜在干燥时温度逐渐升高，溶剂逐渐挥发，增加干燥效果。

聚酰亚胺薄膜

聚酰亚胺的合成和性能Ionomers H-1含有1、2、4-Triazole组 一系列的磺化聚酰亚胺共聚物H-1含有1、2、4-triazole集团是合成了主链结构的导氢离子膜用于燃料电池的应用。triazole-containing缩聚的dianiline,acid-functionalized benzidine,naphthalenetetracarboxylic dianhydride聚酰亚胺ionomers给冠军。这是ionomers高分子量(Mw > 100负责、锰> 20负责),使得且强韧膜,溶液的铸件。离子交换容量的膜质(IEC)从1.10到2.68不等mequiv / g确认经核磁共振氢谱分析和滴定法。比较与其他聚酰亚胺膜ionomer透露,引入三氮唑类组引起更好的热稳定性(分解温度200°C的ca。),可与水解及氧化稳定性,更好的力学性能。虽然尼克-海德菲尔德团体没有函数作为离子交换网 站,triazole-containing质子膜电导率略高于显示。最高的质子传导性(0.3 S /厘米在88% RH)处获得了高IEC(2.68 mequiv / g)ionomer膜。膜的ionomer显示低氢和氧渗透在干燥和潮湿环境。 聚酰亚胺膜蚀刻粒子跟踪支持:掠入射x射线散射研究的摘要 聚酰亚胺膜粒子跟踪蚀刻硅衬底上覆盖着一个土生土长的氧化层进行了研究。制备步骤类似于常见的经典粒子跟踪蚀刻膜生产,上升到自立式膜,成功应用于支持膜。聚酰亚胺薄膜作为起始物料基于模板制备高能离子的扩散。这部电影/膜结构是探讨在不同尺度由掠入射x射线散射在每一个个体摘要制备步骤。此外,用原子力显微镜表征,variable-angle光谱ellipsometry、傅里叶变换红外传输,衰减全反射光谱被执行。一定数量的6±1国立聚酰亚胺膜孔内”,是侦破。毛孔垂直方位和有一个锥形基片表面形状,可以创造出一个略微降低了基质孔隙的大小/电影的界面。 促进有机蒸汽的敏感性检测以硅块聚酰亚胺聚合物 结果表明,聚酰亚胺聚合物有机硅块超乎寻常非极性有机蒸汽的敏感性,包括氯有机溶剂蒸气。当0.18?5.34 -μm-thick有机硅块聚合物薄膜沉积了聚酰亚胺在10-MHz厚度剪切模式(TSM)振荡器,这些电影parts-per-billion执行本检测浓度(TCE)和检测灵敏度的0.5每500磅23.5赫兹?蒸气。与一个电影厚度为3.4μm(91.5 -kHz多普勒频移对膜),优化了传感器噪声最小0.04赫兹,计算检测限传感器的响应(S / N = 3),是3磅TCE的。检测限度氯化有机溶剂蒸气其他,如奈米(四氯乙烯),cis-1,2-dichloroethylene(DCE),trans-1,2-DCE、1、1-DCE、氯乙烯(VC)分别为0.6岁,6、6、11分,13磅,分别。假设只有mass-loading频响到TSM沉积装置、硅聚酰亚胺聚合物隔断系数

材料科学基础第三章答案

习题：第一章第二章第三章第四章第五章第六章第七章第八章第九章第十章第十一章答案：第一章第二章第三章第四章第五章第六章第七章第八章第九章第十章第十一章 3-2 略。 3-2试述位错的基本类型及其特点。 解：位错主要有两种：刃型位错和螺型位错。刃型位错特点：滑移方向与位错线垂直，符号⊥，有多余半片原子面。螺型位错特点：滑移方向与位错线平行，与位错线垂直的面不是平面，呈螺施状，称螺型位错。 3-3非化学计量化合物有何特点？为什么非化学计量化合物都是n型或p型半导体材料？ 解：非化学计量化合物的特点：非化学计量化合物产生及缺陷浓度与气氛性质、压力有关；可以看作是高价化合物与低价化合物的固溶体；缺陷浓度与温度有关，这点可以从平衡常数看出；非化学计量化合物都是半导体。由于负离子缺位和间隙正离子使金属离子过剩产生金属离子过剩（n型）半导体，正离子缺位和间隙负离子使负离子过剩产生负离子过剩（p型）半导体。 3-4影响置换型固溶体和间隙型固溶体形成的因素有哪些？ 解：影响形成置换型固溶体影响因素：（1）离子尺寸：15%规律：1.（R1-R2）/R1>15%不连续。 2.<15%连续。 3.>40%不能形成固熔体。（2）离子价：电价相同，形成连续固熔体。（ 3）晶体结构因素：基质，杂质结构相同，形成连续固熔体。（4）场强因素。（5）电负性：差值小，形成固熔体。差值大形成化合物。 影响形成间隙型固溶体影响因素：（1）杂质质点大小：即添加的原子愈小，易形成固溶体，反之亦然。（2）晶体（基质）结构：离子尺寸是与晶体结构的关系密切相关的，在一定程度上来说，结构中间隙的大小起了决定性的作用。一般晶体中空隙愈大，结构愈疏松，易形成固溶体。（3）电价因素：外来杂质原子进人间隙时，必然引起晶体结构中电价的不平衡，这时可以通过生成空位，产生部分取代或离子的价态变化来保持电价平衡。 3-5试分析形成固溶体后对晶体性质的影响。 解：影响有：（1）稳定晶格，阻止某些晶型转变的发生；（2）活化晶格，形成固溶体后，晶格结构有一定畸变，处于高能量的活化状态，有利于进行化学反应；（3）固溶强化，溶质原子的溶入，使固溶体的强度、硬度升高；（4）形成固溶体后对材料物理性质的影响：固溶体的电学、热学、磁学等物理性质也随成分而连续变化，但一般都不是线性关系。固溶体的强度与硬度往往高于各组元，而塑性则较低， 3-6说明下列符号的含义：V Na，V Na'，V Cl˙，（V Na'V Cl˙），Ca K˙，Ca Ca，Ca i˙˙解：钠原子空位；钠离子空位，带一个单位负电荷；氯离子空位，带一个单位正电荷；最邻近的Na+空位、Cl-空位形成的缔合中心；Ca2+占据K.位置，带一个单位正电荷；Ca原子位于Ca原子位置上；Ca2+处于晶格间隙位置。 3-7写出下列缺陷反应式：（l）NaCl溶入CaCl2中形成空位型固溶体；（2）CaCl2溶入NaCl中形成空位型固溶体；（3）NaCl形成肖特基缺陷；（4）Agl形成弗伦克尔缺陷（Ag+进入间隙）。

聚酰亚胺

耐高温聚酰亚胺的合成及改性研究 结果表明，金纳米棒杂化改性的聚酰亚胺薄膜具有优异的效果。改性后的聚酰亚胺薄膜表面平整且具有发光效果。金纳米棒杂化改性聚酰亚胺薄膜与纯聚酰亚胺薄膜均具有良好的耐温性，掺杂0.01%含量的金纳米棒粒子具有更好的耐温性，比传统的聚酰亚胺薄膜耐高温温度提高了10℃左右，但两者的玻璃化转变温度并未发生明显变化。掺杂了0.01%含量的金纳米棒粒子后，PI/GNMRs 薄膜产生的了明显的红移现象，红移了10nm。 聚酰亚胺合成工艺的复杂，耗时较长，耗能较大，原料昂贵，污染较大等一直不能够得到有效的解决。如何能够制备性能良好，耗能较小，适用范围较广的聚酰亚胺是科学家不断追求的课题。 聚酰亚胺的性能主要包括以下方面： 耐高温性 由于聚酰亚胺具有相当特殊的体型结构，同时其分子链含有大量的芳香基，如苯环，酰亚胺键等，而芳香基（苯环，酰亚胺键等）具有较高的键能和分子间作用力，需要较高的温度提供能量才能够断裂，所以均能使聚酰亚胺材料具有想当高的耐温温度。其一般在500 ℃以上进行热分解。 耐低温性（耐寒性） 聚酰亚胺的耐低温性能，是所有高分子材料中少见优越的性能。据研究发现，聚酰亚胺在超低温液氮中，仍旧能够保持一定较好的机械性能，不会脆裂。 力学性能 聚酰亚胺具有优异的力学性能。聚酰亚胺薄膜的拉伸强度达到了180 MPa 以上，拉伸模量则能够达到3.0GPa 以上。经过一定的增强工艺（例如合金化，增韧化等）加工后，聚酰亚胺拉伸模量可大于210GPa 以上，较其它高分子材料而言，具有不可逾越的优秀性能。 尺寸稳定性 尺寸稳定性，是聚酰亚胺材料常用作制备电路版材料的原因。这是由于聚酰亚胺材料的热膨胀系数与金属的热膨胀系数相差较小，差值在1.0-2.0X10-5/℃。 光学性能 聚酰亚胺材料具有相当优秀的耐抗辐射性能，能在高温，高真空条件下保持稳定，较少的挥发物。 无毒稳定性 聚酰亚胺材料没有毒性，能够用作制备餐具和一些医疗替换用品。同时，聚酰亚胺耐几乎所有有机溶剂，耐部分无机酸，耐水解。 电学性能 聚酰亚胺具有良好的电学性能，其在电绝缘领域应用最广，被广泛的用做电绝缘漆包线的外层涂料或直接涂覆使用。聚酰亚胺具有一定的自润滑性能，能够耐老化，耐高压电击穿等。 耐辐射性 聚酰亚胺材料抗辐照性好，在高温、高真空及辐射下稳定，挥发物少。聚酰亚胺纤维经1ｘ1010rad 快电子辐照后，其强度保持率为90%。 化学稳定性 可溶性聚酰亚胺只能溶解在一些特定的溶剂（如NMP 等）中，几乎不溶于所有的有机溶剂，对稀酸稳定，耐水解，能在120℃中耐500h 的水煮。只有浓硫酸能够溶解或者破坏它，其耐腐蚀性与镍钢相近，但是聚酰亚胺材料耐碱性较差。 阻燃性

薄膜的缺陷

薄膜的组织结构是指它的结晶形态．分为四种类型；非晶态结构、多品结构、纤维结构和单晶结构。 (1)非晶态结构。 从原子排列情况来看它是一种近程有序结沟，只有少数原子排列是有秩序的，显示不出任何晶体的性质，这种结构称为非晶结构或玻璃态结构。形成非晶薄膜的工艺条件是降低吸附原子的表面扩散速率。可以通过降低基体温度、引入反应气体和掺杂的方法实现上述条件。 (2)多晶结构。 多晶结构薄膜是由若干尺寸大小不等的晶粒所组成。在薄膜形成过程中生成的小岛就具有晶体的特征(原子有规则的排列)。由众多小岛聚结形成的薄膜就是多晶薄膜。用真空蒸发法或阴极溅射法制成的薄膜，都是通过岛状结构生长起来的，所以必然产生许多晶粒间界，形成多晶结构。 (3)纤维结构。 纤维结构薄膜是晶粒具有择优取向的薄膜，根据取向方向、数量的不同分为单重纤维结构和双重纤维结构。前者是各晶粒只在一个力向上择优取向，后者则在两个方向上有择优取向。有时前者称为一维取向薄膜，后者称为二维取向薄膜。 沿C轴择优取向AlN膜的结构 在玻璃基体上的的A1N压电薄膜是纤维结构薄膜的典型代表。 生长在薄膜中晶粒的择优取向可发生在薄膜生长的各个阶段：初始成核阶段、小岛聚结阶段和最后阶段。若吸附原子在基体表面上有较高的扩散速率，晶粒的择优取向可发今年薄膜形成的初期阶段。在起始层中原了排列取决于基体表面、基体温度、晶体结构、原子半径和薄膜材料的熔点。如果吸附原于的表面扩散速率较小，初始膜层不会产生择优取向，当膜层层较厚时则形成强烈的对着蒸发源方向的取向。晶粒向蒸发源的倾斜程度依赖于基体温度、气相原于入射角度和沉积速率等。 (4)单晶结构。 单晶结构薄膜通常是用外延工艺制造的。外延生长的第一个基本条件是吸附原子必须有较高的表面扩散速率．所以基体温度和沉积速率就相当重要。在一定的蒸发速率条件下，大多数基体和薄膜之间都存在着发生外延生长的最低温度，即外延生长温度。第二个基本条件是基体与薄膜材料的结晶相溶性。第三个条件要求基体表面清洁、光滑和化学稳定性好。满足以上三个基本条件，才能制备结构完整的单晶薄膜。 薄膜的晶体结构 薄膜的晶体结构是指薄膜中各晶粒的晶型状况。晶体的主要特征是其中原了有规则的排列。

6-Si_111_衬底上多层石墨烯薄膜的外延生长

第26卷 第5期 无 机 材 料 学 报 Vol. 26 No. 5 2011年5月 Journal of Inorganic Materials May, 2011 收稿日期: 2010-07-28; 收到修改稿日期: 2010-09-14 基金项目: 国家自然科学基金(50872128) National Natural Sciencal Foundation of China (50872128) 作者简介: 李利民 (1986?), 男, 硕士研究生. E-mail: wolfman@https://www.wendangku.net/doc/f518977536.html, 通讯联系人: 徐彭寿, 研究员. E-mail: psxu@https://www.wendangku.net/doc/f518977536.html, 文章编号: 1000-324X(2011)05-0472-05 DOI: 10.3724/SP.J.1077.2011.00472 Si(111)衬底上多层石墨烯薄膜的外延生长 李利民, 唐 军, 康朝阳, 潘国强, 闫文盛, 韦世强, 徐彭寿 (中国科学技术大学 国家同步辐射实验室, 合肥 230029) 摘 要: 利用固源分子束外延(SSMBE)技术, 在Si(111)衬底上沉积碳原子外延生长石墨烯薄膜, 通过反射式高能电子衍射(RHEED)、红外吸收谱(FTIR)、拉曼光谱(RAMAN)和X 射线吸收精细结构谱(NEXAFS)等手段对不同衬底温度(400、600、700、800)℃生长的薄膜进行结构表征. RAMAN 和NEXAFS 结果表明: 在800℃下制备的薄膜具有石墨烯的特征, 而 400、600和700℃生长的样品为非晶或多晶碳薄膜. RHEED 和FTIR 结果表明, 沉积温度在600℃以下时C 原子和衬底Si 原子没有成键, 而衬底温度提升到700℃以上, 沉积的C 原子会先和衬底Si 原子反应形成SiC 缓冲层, 且在800℃沉积时缓冲层质量较好. 因此在Si 衬底上制备石墨烯薄膜需要较高的衬底温度和高质量的SiC 缓冲层. 关 键 词: 固源分子束外延; Si(111)衬底; 石墨烯薄膜 中图分类号: O484; O613 文献标识码: A Epitaxial Growth of Multi-layer Graphene on the Substrate of Si(111) LI Li-Min, TANG Jun, KANG Chao-Yang, PAN Guo-Qiang, YAN Wen-Sheng, WEI Shi-Qiang, XU Peng-Shou (National Synchrotron Radiation Laboratory, University of Science and Technology of China, Hefei 230029, China) Abstract: Graphene thin films were epitaxial grown on Si(111) substrates by depositing carbon atoms with solid source molecular beam epitaxy (SSMBE). The structural properties of the samples deposited at different substrate temperature (400, 600, 700 and 800℃) were investigated by reflection high energy electron diffraction (RHEED), Fourier transform infrared spectroscope (FTIR), Raman spectroscope (RAMAN) and near-edge X-ray absorption fine-structure (NEXAFS). RAMAN and NEXAFS results indicated that the thin film deposited at 800℃ exhibited the characteristic of graphene, while the thin films deposited at 400℃, 600℃ and 700℃ were attributed to amor-phous or polycrystalline carbon thin films. RHEED and FTIR results indicated that C atoms did not bond with Si atoms at the substrate temperature below 600℃, however, above 700℃, C atoms reacted with Si atoms and formed the SiC buffer layer. Furthermore, the better quality of SiC buffer layer could be obtained at 800℃. Thus, high sub-strate temperature and high-quality SiC buffer layers are essential to the formation of the graphene layers on the Si substrates. Key words: solid source molecular beam epitaxy; Si substrate; graphene thin films 石墨烯是一种由碳原子紧密堆积成的单层二维蜂窝状晶格结构的新材料[1]. 具有许多奇特的物理性质, 如高的载流子迁移率(约为200000 cm 2/(V ·s))、室温下亚微米尺度的弹道传输特性(300K 下可达0.3μm)等, 使其有望成为下一代微电子器件的新材料[1-2]. 自2004年Geim 等第一次成功地利用微机械剥离高取向热解石墨(HOPG)的方法制备出石 墨烯以来, 已经发展了多种制备石墨烯的方法, 如: 利用胶带微机械剥离高取向热解石墨[3]; 利用化学试剂插层剥离膨胀石墨[4]; 在过渡金属Ru 单晶、Ni 多晶等表面高温下渗入碳原子, 然后快速降温偏析出石墨烯的化学气相沉积(CVD)方法[5-6]; 在SiC 衬底上高温退火外延生长石墨烯[7]等等. 这些方法制备的石墨烯通常需要特殊的衬底或需要把

6051聚酰亚胺薄膜技术要求

6051 聚酰亚胺薄膜技术要求 一、产品说明 聚酰亚胺薄膜是由均苯四甲酸二酐与 4.4—二氨基二苯醚在极强性溶剂中反应产 生的树脂溶液，再经成膜、高温脱水等加工而成的。聚酰亚胺薄膜具有优良的耐热性（200） 耐严寒（-60）、抗辐射性能、耐水性、耐酸性、耐溶剂和耐氟里昂性。聚酰亚胺薄膜为 H 级绝缘材料，可用于电机、 电器绝缘， 也可用作聚酰亚胺薄膜粘带。 如，热固性亚胺薄粘带， HF 聚酰亚胺 F46 带、塔带、多胶少胶亚胺粘带及复合制品 NHN、OHO 的基材。6051 聚酰亚胺 薄膜/聚酰亚胺薄膜
二、6051 聚酰亚胺薄膜/聚酰亚胺薄膜技术要求 1、薄膜表面应光滑、平整，不应有气泡、针孔和导电杂质，边缘整齐无破损。 2、薄膜成卷供应，幅宽 250-550mm，每卷总长度不少于 60m，用于复合制品及绕包绝缘的薄 膜，每段不少于 30m，用于其他电工材料的每卷不多于 5 段，每段不少于 3m。 3、6051 聚酰亚胺薄膜/聚酰亚胺薄膜厚度及允许偏差见表： 标称厚度 0.03 0.05 允许偏差 ±0.005 ±0.007
P6051 的性能要求 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 指标名称 密度 抗拉强度 纵向 ---------横向 断裂伸长率 纵向 -----------横向 介电强度 常态 -------- 200±5℃ 表面电阻 体积电阻率 常态 ---------- 200±5℃ 介质损耗因数 50HZ 常温 相对介电常数 50HZ 常温 单位 g/cm MPa % MV/m MΩ MΩ .m ≥1.0×10 ≤0.01 ≤4
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指标值 ≥1.40 ≥115 ≥135 ≥25 ≥20 ≥130 ≥100 ≥1.0×10 ≥1.0×10
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