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铀上激光辅助化学气相沉积镍薄膜研究

原子能科学技术 2017年第3期51卷 411-417页

作者：张永彬陈志磊宾韧郎定木蒲朕刘柯钊表面物理与化学重点实验室四川江油621908 中国工程物理研究院材料研究所四川江油621908

为防止金属铀的腐蚀,本文采用激光辅助化学气相沉积(LACVD)方法在铀上制备了镍薄膜。采用SEM、XRD分析了薄膜的形貌、物相以及界面特性,采用黏胶拉伸测试表征了膜-基结合性能,采用电化学极化法分析了薄膜的抗腐蚀性能。结果表明:压力和... 详细信息

为防止金属铀的腐蚀,本文采用激光辅助化学气相沉积(LACVD)方法在铀上制备了镍薄膜。采用SEM、XRD分析了薄膜的形貌、物相以及界面特性,采用黏胶拉伸测试表征了膜-基结合性能,采用电化学极化法分析了薄膜的抗腐蚀性能。结果表明:压力和温度对化学气相沉积(CVD)方法制备镍薄膜的质量有较大的影响。随着基底温度和沉积气压的降低,薄膜变得致密、平整,质量提高。在优化的工艺条件165℃、3Pa下,CVD方法所得镍薄膜非常致密。采用LACVD方法时,激光能量为200mJ时所制得的薄膜致密,300mJ时膜变得粗糙。无激光辅助时,CVD方法所制得的薄膜较易剥落,激光辅助下所得薄膜的膜-基结合力较好。LACVD方法大幅提高了薄膜的抗腐蚀性能,抗腐蚀性能的提高主要源于激光辅助使薄膜致密化,提高了薄膜与基底的结合力。

关键词：激光化学气相沉积防腐蚀镍薄膜

镍薄膜超快热化动力学及其微纳结构影响的研究

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镍薄膜超快热化动力学及其微纳结构影响的研究

作者：金卫凤江苏大学

学位级别：硕士

随着人类生活和生产的信息化,存储和处理的信息量日益剧增,这对存储设备的容量和读写速度提出了更高的要求,因此,磁存储设备的存储密度和响应速度成为制约信息化的瓶颈,是信息技术面临的重要问题。镍作为典型的铁磁性材料,对其超快动力... 详细信息

随着人类生活和生产的信息化,存储和处理的信息量日益剧增,这对存储设备的容量和读写速度提出了更高的要求,因此,磁存储设备的存储密度和响应速度成为制约信息化的瓶颈,是信息技术面临的重要问题。镍作为典型的铁磁性材料,对其超快动力学进行研究在提高信息的存取速度和微器件的响应速度与稳定性方面有着重要的借鉴意义。基于此,本文利用飞秒激光泵浦探测技术对镍薄膜及其微纳结构薄膜的超快热化动力学进行了研究。实验中应用磁控溅射方法制备了三种不同形式和结构的镍薄膜:在硅基片上直接溅射制备的一系列厚度的镍薄膜;采用高温氨气刻蚀法在两种温度下对镍薄膜进行刻蚀,制备了两种颗粒度不同的微纳颗粒结构镍薄膜;利用二步阳极氧化法自制多孔氧化铝模板并通过磁控溅射在其上镀镍,制备出系列的微纳反点阵结构镍薄膜。运用SEM和AFM对微纳结构的镍薄膜样品表面形貌和结构进行表征。应用飞秒激光泵浦探测装置对以上制备的样品开展了如下研究:测试了相同厚度的镍薄膜、金薄膜和铜薄膜的瞬态反射率,研究镍薄膜的瞬态反射率特性。结果表明,镍薄膜的超快动力学行为与金薄膜和铜薄膜有很大的差别:被激发后的镍薄膜瞬态反射率很快到达极值,并且在到达极值后很难恢复。推测这是由镍在费米能级附近的复杂的能带结构引起的,镍的电子-晶格强耦合效应导致能量容易集中在薄膜的表层,电子温度保持一个较高的值不易改变。根据电子温度和声子温度的指数变化规律,模拟系统温度随电子-声子作用时间的变化规律,考察了电子-声子作用和电子-电子作用之间的时间差对温度曲线的影响。结果电子-声子作用时间与电子-电子作用时间接近时,温度曲线达最大值后基本无改变,这与实验测得的镍薄膜瞬态反射率曲线性质一致,说明镍薄膜的电子散射时间与电子-声子时间相近。对镍薄膜的薄膜厚度对瞬态反射率的影响的进行研究。结果表明,薄膜厚度对热化时间没有影响而对反射率变化幅值有一定的影响:在光透深度以下,瞬态反射率变化幅度较大;大于光透深度以后,瞬态反射率变化幅度较小,而且厚度对瞬态反射率的变化幅值影响不明显。分别对镍厚膜、镍薄膜、镍微纳反点阵结构以及镍微纳颗粒结构的瞬态反射率进行测量,研究了体作用、纳米薄膜、纳米线和纳米点结构对超快热化动力学的影响;同时,对三种不同参数的镍微纳反点阵结构和两种颗粒度的镍微纳颗粒结构的瞬态反射率进行了测量,对微纳结构尺度的影响进行研究。测试结果表明,随着维数的减少和尺度的减小,量子限域效应对测量温度的上升时间有延缓作用。

关键词：飞秒激光泵浦探测镍薄膜瞬态反射率超快热化动力学纳米结构

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镍薄膜超快热化动力学的实验研究及数值模拟

镍薄膜超快热化动力学的实验研究及数值模拟

作者：许美玲江苏大学

学位级别：硕士

目前对计算机数据传输速率的要求不断提高。这就要求数据的读出过程需要较宽的电子传输带宽,写入过程需要较短的反转时间。目前的主要障碍在于写入过程,磁性存储装置中的磁性层转换特性限制了磁性装置速度的提高。为了克服这个困难,需... 详细信息

目前对计算机数据传输速率的要求不断提高。这就要求数据的读出过程需要较宽的电子传输带宽,写入过程需要较短的反转时间。目前的主要障碍在于写入过程,磁性存储装置中的磁性层转换特性限制了磁性装置速度的提高。为了克服这个困难,需要对磁性层在超快时间尺度内的动力学过程进行研究,得到其发生特性转换的时间,进而改进计算机中现有的磁性存储装置。因此,本文对典型的3d金属镍及其复合膜在飞秒激光下的超快热化过程进行了详细研究。首先,采用磁控溅射技术制备了不同厚度的Ni薄膜及其复合膜,对部分样品进行了500℃真空退火,利用扫描电子显微镜和原子力显微镜对退火前后的样品进行表征,发现退火后的薄膜结晶性增强了;对于Cu/Ni复合膜,较厚的Cu层使薄膜退火后的结晶性更好,晶粒多而均匀;退火使得复合膜Cu/Ni比Cr/Ni更有利于薄膜表面晶粒的生长。其次,对已制备好的薄膜样品,采用飞秒激光泵浦-探测技术测试了其在不同参数条件下的瞬态反射率信号,重点研究了泵浦光与探测光功率、散热层和退火对瞬态反射率曲线的影响,获得以下结论:受飞秒激光脉冲激发后,Ni薄膜瞬态反射率在约0.2ps时从稳定值突变至极值,随后有一个较缓慢的恢复过程,并且在15ps,30ps和45ps附近出现了应力回波产生的尖峰;泵浦光功率的升高,使得反射率变化率突变的幅值增大;探测光与泵浦光功率之比的减小可以提高系统的信噪比;不同散热层下薄膜瞬态反射率急剧下降的时间是一致的,但是具有较大电子比热容常数和强电子声子耦合常数的散热层如Cr更能提高瞬态热传导的散射效率。退火后的复合膜相比退火前在突变后的恢复过程进行得更快,Cu层较厚时退火后的瞬态反射率恢复率比Cu层较薄时大;相比Cr(40nm)/Ni(40nm),复合膜Cu(40nm)/Ni(40nm)具有较小的晶格失配率,退火更有利于后者内部电子和声子以扩散方式进行的热传递。最后,采用有限差分法对三温模型进行了数值求解,并对Ni薄膜和NiFe薄膜的超快热化过程进行了模拟。引进一个相当于自旋比热容常数的系数γ来描述自旋比热随自旋温度的变化趋势;结合实验对镍铁合金薄膜受激发后的反射率变化进行了模拟,发现镍薄膜电子温度峰值与激光功率几乎成正比,且修改后的模型相比原始模型得到的模拟结果与实验结果更接近;最后,对不同厚度的镍薄膜在飞秒激光作用下的热化动力学进行了分析,发现当薄膜厚度小于光透深度时,电子、自旋的峰值温度明显高于较厚薄膜,这与实验结果一致。

关键词：飞秒激光泵浦探测镍薄膜瞬态反射率超快动力学三温模型

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镍薄膜温度传感器

传感器技术 1989年第2期8卷 22-24页

作者：周鸿仁刘秀蓉恽正中成都电子科技大学

镍薄膜电阻器是近年来开发研究的新型测温元件。70年代末,日本报导了圆柱状镍膜测温电阻;1985年,联邦德国的Saufer-Cuinulus公司研制出其电阻温度系数等特性达到该国标准的镍薄膜电阻器(温度系数为6170ppm/℃),为此获得1985年度联邦德... 详细信息

镍薄膜电阻器是近年来开发研究的新型测温元件。70年代末,日本报导了圆柱状镍膜测温电阻;1985年,联邦德国的Saufer-Cuinulus公司研制出其电阻温度系数等特性达到该国标准的镍薄膜电阻器(温度系数为6170ppm/℃),为此获得1985年度联邦德国传感器发明大奖。

关键词：镍薄膜温度传感器镍簿膜电阻器

电沉积镍薄膜微观结构的动力学Monte Carlo模拟

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材料导报 2009年第14期23卷 71-74页

作者：黄跃宇周益春潘勇湘潭大学材料与光电物理学院低维材料及其应用技术教育部重点实验室湘潭411105

采用动力学MonteCarlo方法模拟动力学控制条件下电沉积多晶镍薄膜的生长。研究了表面扩散对电镀薄膜微观结构的影响。模拟结果显示,溶液温度和沉积速率是2个非常重要的参数,它们能改变吸附原子的扩散能力,因而对薄膜的晶粒尺寸、相对密... 详细信息

采用动力学MonteCarlo方法模拟动力学控制条件下电沉积多晶镍薄膜的生长。研究了表面扩散对电镀薄膜微观结构的影响。模拟结果显示,溶液温度和沉积速率是2个非常重要的参数,它们能改变吸附原子的扩散能力,因而对薄膜的晶粒尺寸、相对密度、表面粗糙度等微观结构产生显著影响。此外,还得到该模式下薄膜的生长因子,大约为0.46。

关键词：动力学Monte Carlo模拟电沉积镍薄膜微观结构

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磁控溅射制备镍薄膜热阻温度传感器工艺研究

真空 2006年第6期43卷 1-4页

作者：张以忱张健巴德纯东北大学机械工程自动化学院辽宁沈阳110004

利用镍薄膜的温度电阻特性以及磁控溅射镀膜技术设计并制备了薄膜热阻型温度传感器，为了达到较好的工作稳定性，设计了多层的复合膜系。文中分析了沉积薄膜的工作压力、电源功率、靶基距、退火温度、退火时间等制备工艺参数对热阻薄膜... 详细信息

利用镍薄膜的温度电阻特性以及磁控溅射镀膜技术设计并制备了薄膜热阻型温度传感器，为了达到较好的工作稳定性，设计了多层的复合膜系。文中分析了沉积薄膜的工作压力、电源功率、靶基距、退火温度、退火时间等制备工艺参数对热阻薄膜特性的影响，以及工艺参数对所沉积的镍薄膜的膜厚均匀度和温度电阻曲线，温度电阻系数等传感特性的影响。通过调整实验的工艺参数，最终得到电阻温度性能较好的镍薄膜温度传感器。测试结果表明薄膜传感器在0-250℃之间温度电阻曲线有较好的线性度和稳定性。

关键词：薄膜温度传感器镍薄膜温度电阻系数磁控溅射

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微纳结构形式对镍薄膜超快热化动力学的影响

机械设计与制造工程 2013年第9期42卷 46-48页

作者：杨进金卫凤任乃飞江苏森威集团有限责任公司江苏盐城224100 江苏大学机械工程学院江苏镇江212013

制备了厚、薄、反点阵结构以及颗粒结构镍薄膜分别作为体、面、线和点结构薄膜样品,利用飞秒激光泵浦探测技术,检测了4种镍薄膜的瞬态反射率变化情况,研究了微纳结构形式对镍薄膜超快热化动力学的影响。结果表明对于微纳结构镍薄膜来说... 详细信息

制备了厚、薄、反点阵结构以及颗粒结构镍薄膜分别作为体、面、线和点结构薄膜样品,利用飞秒激光泵浦探测技术,检测了4种镍薄膜的瞬态反射率变化情况,研究了微纳结构形式对镍薄膜超快热化动力学的影响。结果表明对于微纳结构镍薄膜来说,随着结构维数的减小,量子限域效应对电子热化时间有延缓作用。

关键词：镍薄膜超快热化动力学瞬态反射率泵浦探测

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半导体硅上激光诱导化学沉积镍薄膜

应用化学 1999年第1期16卷 80-82页

作者：刘冰龚正烈姚素薇郭鹤桐袁华堂张允什南开大学新能源材料化学研究所郑州煤炭管理干部学院天津大学化工学院

由于激光具有高能量密度、高单色性以及良好的相干性，在表面处理技术中的应用越来越广泛．在金属、半导体和高聚物基体上，从水溶液进行激光诱导的化学沉积引起了人们的极大注意，这种工艺在微电子电路及器件上有广泛的应用前景．与传... 详细信息

由于激光具有高能量密度、高单色性以及良好的相干性，在表面处理技术中的应用越来越广泛．在金属、半导体和高聚物基体上，从水溶液进行激光诱导的化学沉积引起了人们的极大注意，这种工艺在微电子电路及器件上有广泛的应用前景．与传统的化学镀相比，它具有明显的优越性...

关键词：激光诱导化学沉积半导体硅镍薄膜

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镍/铜基薄膜的可控制备和应用研究

镍/铜基薄膜的可控制备和应用研究

作者：宁婕妤北京交通大学

学位级别：硕士

探索廉价清洁的光伏材料、尝试新的太阳能电池栅线制备工艺,对于提高太阳能电池效率、降低生产成本有重要影响。电化学沉积法工艺简单、成本低、制备的薄膜纯度高,是一种较为理想的材料沉积方法。本文主要以电化学沉积法为核心,做了以... 详细信息

探索廉价清洁的光伏材料、尝试新的太阳能电池栅线制备工艺,对于提高太阳能电池效率、降低生产成本有重要影响。电化学沉积法工艺简单、成本低、制备的薄膜纯度高,是一种较为理想的材料沉积方法。本文主要以电化学沉积法为核心,做了以下几方面工作： 1、尝试采用两电极电化学沉积方法,调节工艺参数,在ITO基底上制备Cu20薄膜,并对结果进行表征,获得了两电极电化学沉积法制备Cu20薄膜的最佳PH值与沉积电位范围,此外,还分析了不同沉积电位对薄膜形貌的影响。 2、在电化学沉积方法的基础上,去除外界电源系统,化学液相沉积Ni薄膜,讨论了沉积温度等相关因素对薄膜成分与形貌的影响,分析了Ni薄膜的生长过程。 3、利用电化学沉积法,分别采用硫酸铜电解液体系和乙酸铜电解液体系制备Cu薄膜,并对其影响因素进行讨论。实验测得Cu薄膜的电阻率为1.87×10-8Ω·m,方块电阻非均匀性为2.64%。 4、以电化学沉积方法为基础,额外增加光照,即光诱导液相沉积(LIP)的方法制备Ni薄膜与Cu薄膜,并探索性的将其制备工艺应用于晶硅太阳能电池栅线制备方面,测得制备的太阳能电池片的开路电压为0.603V、填充因子为77.8%。采用光诱导液相沉积(LIP)方法制备栅线为太阳能电池制备提供了一种新的工艺。

关键词：太阳能电池栅线氧化亚铜镍薄膜铜薄膜电化学沉积