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脉冲激光沉积在中低温固体氧化物燃料电池制造中的应用

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硅酸盐学报 2021年第7期49卷 1485-1492页

作者：门引妮赵雪雪邢亚哲长安大学材料科学与工程学院道路铺面材料教育部工程研究中心西安710061

综述了PLD技术在中低温SOFCs电解质、电极和连接体制备方面的研究现状。研究表明:PLD沉积的电极薄膜可使电极表面活性增加,同时PLD沉积的电解质复合薄膜在显著降低Ohm电阻的同时可有效阻挡电子传导,并且PLD沉积的连接体保护膜显著减缓... 详细信息

综述了PLD技术在中低温SOFCs电解质、电极和连接体制备方面的研究现状。研究表明:PLD沉积的电极薄膜可使电极表面活性增加,同时PLD沉积的电解质复合薄膜在显著降低Ohm电阻的同时可有效阻挡电子传导,并且PLD沉积的连接体保护膜显著减缓了连接体的氧化,从而提高了电池的性能。讨论了PLD在SOFCs制造中的发展趋势。PLD技术在实现阴极的多孔化和调控连接体表面氧化膜的生长速率2个方面具有广阔的应用前景。

关键词：固体氧化物燃料电池脉冲激光沉积双层电解质纳米结构薄膜

脉冲激光沉积无氢钨掺杂类金刚石膜的摩擦与机械性能

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物理学报 2021年第4期70卷 303-309页

作者：陆益敏黄国俊程勇王赛刘旭韦尚方米朝伟陆军工程大学军械士官学校武汉430075

采用脉冲激光沉积技术制备出无氢钨掺杂非晶态类金刚石膜.膜中的钨含量与靶材中的钨含量保持稳定的线性关系,显示了脉冲激光沉积在难熔金属掺杂技术方面的亮点.由于碳-钨结构的形成和表面粗糙度影响,膜层的干摩擦系数随着钨含量的增加... 详细信息

采用脉冲激光沉积技术制备出无氢钨掺杂非晶态类金刚石膜.膜中的钨含量与靶材中的钨含量保持稳定的线性关系,显示了脉冲激光沉积在难熔金属掺杂技术方面的亮点.由于碳-钨结构的形成和表面粗糙度影响,膜层的干摩擦系数随着钨含量的增加显现出先减后增的趋势,钨含量为9.67 at.%时达到最低值0.091.钨含量的增大降低了类金刚石膜纳米硬度和杨氏模量,但最佳的膜层耐磨性参数并非表现在硬度最大(52.2 GPa)的纯类金刚石膜中,而是出现在低掺杂含量(6.28 at.%)的类金刚石膜中.研究为脉冲激光沉积技术制备低摩擦、高硬度无氢钨掺杂类金刚石膜的应用提供了技术实践.

关键词：脉冲激光沉积钨掺杂金刚石膜摩擦性能纳米压痕

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脉冲激光沉积技术制备超导薄膜的研究进展

人工晶体学报 2023年第6期52卷 1036-1051页

作者：林泽丰孙伟轩刘天想涂思佳倪壮柏欣博赵展艺张济全陈赋聪胡卫冯中沛袁洁金魁中国科学院物理研究所北京100190 松山湖材料实验室东莞523808

超导薄膜不仅在超导应用方面扮演着举足轻重的角色,而且是超导机理研究的良好载体,是连接超导应用和机理的桥梁。脉冲激光沉积(PLD)是最常用的超导薄膜制备技术之一。本文综述了PLD技术制备铜氧化物、铁基、氮化物、钛氧化物等超导薄膜... 详细信息

超导薄膜不仅在超导应用方面扮演着举足轻重的角色,而且是超导机理研究的良好载体,是连接超导应用和机理的桥梁。脉冲激光沉积(PLD)是最常用的超导薄膜制备技术之一。本文综述了PLD技术制备铜氧化物、铁基、氮化物、钛氧化物等超导薄膜的研究进展,并介绍了与高温超导薄膜应用相关的两种PLD新技术:超导带材和大面积薄膜制备。最后,本文介绍了基于材料基因工程的高通量组合薄膜技术在高温超导研究上的典型成功案例。继续发展和使用该实验技术,构建与高温超导相关的高维相图和定量规律,有望实现机理研究实验上从量变到质变的全面突破。

关键词：超导薄膜脉冲激光沉积超导机理超导应用高温超导高通量组合薄膜

脉冲激光沉积La掺杂BiFeO3薄膜的微观结构与阻变特性研究

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脉冲激光沉积La掺杂BiFeO3薄膜的微观结构与阻变特性研究

作者：赵雨薇华中科技大学

学位级别：硕士

为满足对数据与信息的需求,非易失性存储器成为研究热点,其中阻变存储器因结构简单、存储密度高以及开关速度快等优势,成为下一代非易失性存储器的潜力极大。BiFeO(BFO)作为一种多铁性材料得到广泛研究,其显著的阻变特性也引起了学者们... 详细信息

为满足对数据与信息的需求,非易失性存储器成为研究热点,其中阻变存储器因结构简单、存储密度高以及开关速度快等优势,成为下一代非易失性存储器的潜力极大。BiFeO(BFO)作为一种多铁性材料得到广泛研究,其显著的阻变特性也引起了学者们的注意。由于Bi在烧结时易挥发,以及Fe易被还原成Fe,BFO内部存在大量氧空位缺陷,漏电流过大限制了BFO的应用。通过A位或B位掺杂可显著减小BFO中氧空位数量与漏电流。La作为一种重要且常见的A位掺杂元素,在改善BFO的铁电性、磁性和光学特性方面已取得大量成果,也有少部分研究La掺杂BFO的阻变效应,但大多只研究了一个掺杂浓度且不够系统。本文首先探究脉冲激光沉积BLFO薄膜的最佳工艺参数,然后在SrRuO/SrTiO衬底上制备BiLaFeO(x=0,5 at.%,10 at.%,15 at.%)薄膜及器件,使用XRD、AFM、SEM、XPS和TEM等技术研究La掺杂对BFO薄膜粗糙度与质量、晶体结构和元素价态等方面的影响,采用半导体参数分析仪研究测量La掺杂量对BLFO器件操作电压、高低阻值、保持力和功耗等方面的影响,最后探讨BLFO器件的阻变机制。研究结果表明La掺杂可以改善薄膜质量,获得晶粒分布均匀、表面平整的BLFO薄膜。La掺杂可以显著减少BFO中的氧空位浓度,稳定Fe,但在掺杂浓度为15 at.%时效果不再明显。15 at.%的La掺杂BFO薄膜中观察到正交相存在。当La掺杂浓度为0～10 at.%时,器件的set电压逐渐增大,reset电压逐渐减小,高低阻值逐渐增大,循环稳定性增强,高阻态由SCLC机制与肖特基发射主导,低阻态由欧姆机制主导;而La掺杂浓度为15 at.%时器件具有超低操作电压,set和reset电压分别为-0.3 V和0.3 V,set电压分布极其收敛,稳定性极强,高低阻态都呈现导电丝型特征,此外还具有多阻态和突触特性,脉冲循环1000次都较为稳定,set和reset脉冲电压分别为-0.4 V和0.6V,脉宽为100μs,set功耗为0.2 nJ;reset功耗为90 n J。

关键词： La掺杂BiFeO3 脉冲激光沉积低操作电压氧空位正交相阻变机制

脉冲激光沉积过程虚拟仿真实验设计及教学模式探索

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实验室研究与探索 2023年第5期42卷 243-246页

作者：雷姗孙立忠王鑫铭郭进伟湘潭大学材料科学与工程国家级实验教学示范中心(湘潭大学) 湖南湘潭411105

脉冲激光沉积(PLD)薄膜制备技术是物理气相沉积技术中先进的工艺和手段之一,也是材料学科实验教学的重要内容,但该实验所需实验仪器精密、操作复杂、耗材昂贵且用量大,严重制约其有效开展。基于此,自主开发设计了PLD过程虚拟仿真实验项... 详细信息

脉冲激光沉积(PLD)薄膜制备技术是物理气相沉积技术中先进的工艺和手段之一,也是材料学科实验教学的重要内容,但该实验所需实验仪器精密、操作复杂、耗材昂贵且用量大,严重制约其有效开展。基于此,自主开发设计了PLD过程虚拟仿真实验项目,完整模拟了PLD薄膜制备的工艺流程及关键控制条件,实现虚实结合。通过线上、线下结合的教学模式,实现沉浸式漫游、互动式学习、自主选择练习,达到激发兴趣、提升能力、提高效率的教学目标,有效培养学生的创新意识。

关键词：脉冲激光沉积虚拟仿真实验设计教学模式

脉冲激光沉积VN/Ag复合薄膜的组织及摩擦学性能研究

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材料导报 2017年第2期31卷 55-59页

作者：国洪建贾均红张振宇梁补女陈文元李博汪建义中国科学院兰州化学物理研究所固体润滑国家重点实验室兰州730000 中国科学院大学北京100049 兰州工业学院机电工程学院兰州730050

利用脉冲激光沉积技术制备了不同Ag含量的VN/Ag复合薄膜,利用扫描电子显微镜、X射线衍射仪、纳米力学测试系统等设备表征薄膜的组织结构、成分、表面形貌及力学性能,利用UMT-3摩擦试验机考察薄膜在室温至900℃下的摩擦学性能。结果表明... 详细信息

利用脉冲激光沉积技术制备了不同Ag含量的VN/Ag复合薄膜,利用扫描电子显微镜、X射线衍射仪、纳米力学测试系统等设备表征薄膜的组织结构、成分、表面形貌及力学性能,利用UMT-3摩擦试验机考察薄膜在室温至900℃下的摩擦学性能。结果表明,随着Ag含量的增多,薄膜的组织形貌变差,硬度及弹性模量降低。当Ag含量为16%(原子分数)时薄膜在试验温度范围内的摩擦学性能最佳。由于Ag在低温的润滑特性及高温摩擦化学反应生成了新的润滑相,如V2O5、V6O11、V6O13、Ag3VO4、AgVO3等,使得摩擦系数随温度的升高而逐渐降低,在900℃下取得最低值0.08,实现了宽温域内的连续润滑。

关键词：脉冲激光沉积 VN/Ag薄膜摩擦学性能润滑机理

脉冲激光沉积中高能量密度激光密度对Cu_2Se热电薄膜成分与性能的影响

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无机材料学报 2015年第10期30卷 1115-1120页

作者：吕艳红陈吉堃 DoBELI Max 李宇龙史迅陈立东中国科学院上海硅酸盐研究所中国科学院能量转换材料重点实验室上海200050 北京科技大学材料科学与工程学院北京100083 瑞士苏黎世联邦理工大学粒子物理中心

本工作提出了脉冲激光沉积法生长Cu2Se热电材料薄膜中维持较高的激光切削能量密度对于实现薄膜与靶材成分等比例传输的重要性。使用较高的脉冲激光能量生长的Cu2Se薄膜具有纯的?-相,并具有与靶材相近的化学组分。这主要是因为较高的激... 详细信息

本工作提出了脉冲激光沉积法生长Cu2Se热电材料薄膜中维持较高的激光切削能量密度对于实现薄膜与靶材成分等比例传输的重要性。使用较高的脉冲激光能量生长的Cu2Se薄膜具有纯的?-相,并具有与靶材相近的化学组分。这主要是因为较高的激光能量可以更加有效地引起等离子体对激光-固体直接作用的屏蔽,这可以使得靶材中的铜和硒元素的激光切削量更加接近靶材的化学计量比。由于硒具有较高的蒸汽压,降低激光能量会加强激光与固体的直接作用,从而更有效地切削硒元素,导致所沉积薄膜中产生铜缺陷。进一步讨论了所使用的氩气背景气体压力对于所生长的Cu2Se薄膜热电性能的影响。当使用高激光能量低背景气体压力时,所生长的薄膜具有最佳的热电性能。

关键词： Cu_(2)Se薄膜脉冲激光沉积热电激光能量

脉冲激光沉积c轴取向BiCuSeO外延薄膜及其热电性能

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材料导报 2019年第1期33卷 152-155页

作者：袁大超郭双郝建军马跃进王淑芳河北农业大学机电工程学院保定071001 河北大学物理科学与技术学院保定071002

利用脉冲激光沉积技术在SrTiO3单晶基片上制备了BiCuSeO薄膜并详细研究了沉积温度对薄膜晶体结构、微观形貌及热电输运性能的影响。在最佳沉积温度(330℃)下,所制备的BiCuSeO薄膜不含任何杂相且沿c轴取向外延生长,与基片的外延关系为[01... 详细信息

利用脉冲激光沉积技术在SrTiO3单晶基片上制备了BiCuSeO薄膜并详细研究了沉积温度对薄膜晶体结构、微观形貌及热电输运性能的影响。在最佳沉积温度(330℃)下,所制备的BiCuSeO薄膜不含任何杂相且沿c轴取向外延生长,与基片的外延关系为[010]SrTiO3∥[010]BiCuSeO和[001]SrTiO3∥[100]BiCuSeO。电学性能测试表明该薄膜在20～350 K内均表现出金属导电特性,室温电阻率仅为12.5 mΩ·cm,远低于相应的多晶块体材料。计算所得的室温功率因子PF约为3.3μW·cm-1·K-2,高于相应的多晶块体材料,表明c轴取向BiCuSeO外延薄膜在薄膜热电器件领域具有重要的应用前景。

关键词：铋铜硒氧外延薄膜 c轴取向热电性能脉冲激光沉积

磁场辅助激光生长类金刚石膜的微结构及光学性能

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物理学报 2024年第10期73卷 337-344页

作者：陆益敏汪雨洁徐曼曼王海奚琳安徽工程大学机械工程学院芜湖241000

在脉冲激光沉积技术中引入非均匀磁场,探索磁场约束激光等离子体条件下生长类金刚石膜的特性,为进一步提高类金刚石膜中sp~3键含量、增强微结构调控提供理论和实验基础.计算了磁场的磁感应强度及其磁力线分布,仿真了碳离子在磁场约束下... 详细信息

在脉冲激光沉积技术中引入非均匀磁场,探索磁场约束激光等离子体条件下生长类金刚石膜的特性,为进一步提高类金刚石膜中sp~3键含量、增强微结构调控提供理论和实验基础.计算了磁场的磁感应强度及其磁力线分布,仿真了碳离子在磁场约束下的飞行轨迹,显示出磁场限制了碳离子的自由膨胀,使其螺旋前进并向永磁体中心区域聚集.膜层表面干涉和椭偏测量的拟合参数显示,磁场的磁感应强度越高,激光生长类金刚石膜的厚度及光学性能越不均匀.拉曼光谱及其拟合结果显示,磁场有利于提高碳网络结构的局部压力、提高膜层中的sp~3键含量.

关键词：类金刚石膜脉冲激光沉积磁约束等离子体微结构