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Ni-AlN太陽(yáng)能選擇性吸收涂層中頻磁控濺射技術(shù)研究

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時(shí)間:2024-08-18 21:31:16
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Ni-AlN太陽(yáng)能選擇性吸收涂層中頻磁控濺射技術(shù)研究【摘要】:太陽(yáng)能選擇性吸收涂層制備技術(shù)是太陽(yáng)能熱利用的關(guān)鍵技術(shù)之一,目前存在高溫穩(wěn)定性差、工藝穩(wěn)定差、制備工藝復(fù)雜等問(wèn)題。將Ni

【摘要】: 太陽(yáng)能選擇性吸收涂層制備技術(shù)是太陽(yáng)能熱利用的關(guān)鍵技術(shù)之一,目前存在高溫穩(wěn)定性差、工藝穩(wěn)定差、制備工藝復(fù)雜等問(wèn)題。將Ni-AlN材料體系和中頻反應(yīng)磁控濺射技術(shù)結(jié)合起來(lái)有可能開(kāi)發(fā)出光學(xué)性能和高溫性能優(yōu)異的選擇性吸收涂層的低成本工業(yè)化生產(chǎn)技術(shù)。 本論文對(duì)中頻反應(yīng)磁控濺射工藝參數(shù)對(duì)TiN薄膜結(jié)構(gòu)及性能的影響進(jìn)行了研究,結(jié)果表明氮?dú)饬髁亢桶泄β蕦?duì)薄膜結(jié)構(gòu)及性能的影響較大。 對(duì)中頻反應(yīng)磁控濺射工藝參數(shù)對(duì)Al靶放電特性和制備的AlN薄膜顯微結(jié)構(gòu)的影響進(jìn)行了研究,結(jié)果表明:氮?dú)饬髁俊鍤饬髁?、靶功率和靶面磁?chǎng)對(duì)Al靶的放電特性有顯著影響;Al靶電壓隨著氮?dú)饬髁康脑黾佣鴾p小,當(dāng)?shù)獨(dú)饬髁砍^(guò)臨界值后,Al靶電壓隨著氮?dú)饬髁吭黾佣陆档乃俣燃涌?減小氬氣流量和增加靶電流使Al靶開(kāi)始發(fā)生嚴(yán)重靶中毒所對(duì)應(yīng)的臨界氮?dú)饬髁坑兴黾?。隨著氮?dú)饬髁康脑龃?沉積的AlN薄膜含氮量不斷增加,其相組成由以單質(zhì)鋁相為主逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)橐訟lN相為主,薄膜的致密性有明顯改善;增大氬氣流量或減小靶電流使制備完全符合理想化學(xué)計(jì)量比的AlN薄膜的氮?dú)饬髁糠秶冃?AlN薄膜的相結(jié)構(gòu)由納米晶向非晶轉(zhuǎn)變;增大氬氣流量和靶電流有利于薄膜表面粗糙度和致密性的改善。 對(duì)Ni-AlN復(fù)合薄膜的共濺射沉積工藝和顯微結(jié)構(gòu)的研究表明:當(dāng)同時(shí)開(kāi)啟Ni靶和Al靶時(shí),Al靶表面開(kāi)始發(fā)生嚴(yán)重靶中毒所對(duì)應(yīng)的臨界氮?dú)饬髁坑兴黾? Ni-AlN復(fù)合薄膜表面的顆粒尺寸明顯小于相同條件下沉積的AlN薄膜;制備的Ni-AlN復(fù)合薄膜由非晶態(tài)的AlN和納米晶的Ni組成,N/Al比低于理想化學(xué)計(jì)量比,Ni含量明顯高于Al含量。 對(duì)梯度Ni-AlN選擇性吸收涂層結(jié)構(gòu)對(duì)其性能的影響進(jìn)行了研究,并與制備的梯度Al-AlN選擇性吸收涂層進(jìn)行了比較,結(jié)果表明:隨著Ni-AlN復(fù)合材料吸收亞層層數(shù)的增加,制備的選擇性吸收涂層的可見(jiàn)光反射率有所下降,在制備AlN減反射膜后,選擇性吸收涂層的可見(jiàn)光反射率明顯降低;隨著梯度Ni-AlN選擇性吸收涂層的濃度梯度減緩,選擇性吸收涂層的可見(jiàn)光反射率不斷減小;當(dāng)單層Ni-AlN復(fù)合材料吸收亞層的沉積時(shí)間為10min時(shí)制備的梯度Ni-AlN選擇性吸收涂層在可見(jiàn)光范圍內(nèi)的反射率小于15%,且具有明顯的光譜選擇性。 【關(guān)鍵詞】:Ni-AlN 梯度 選擇性吸收涂層 太陽(yáng)能 中頻反應(yīng)磁控濺射
【學(xué)位授予單位】:中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(北京)
【學(xué)位級(jí)別】:博士
【學(xué)位授予年份】:2007
【分類號(hào)】:O484.1
【目錄】:
  • 中文摘要5-6
  • Abstract6-12
  • 1 引言12-30
  • 1.1 選題背景及研究意義12-14
  • 1.2 太陽(yáng)能選擇性吸收涂層研究現(xiàn)狀14-26
  • 1.2.1 太陽(yáng)能選擇性吸收涂層的基本概念14-16
  • 1.2.2 選擇性吸收涂層的基本原理16-18
  • 1.2.3 太陽(yáng)能選擇性吸收涂層的制備方法18-23
  • 1.2.4 反應(yīng)磁控濺射過(guò)程中化合物膜的沉積23-26
  • 1.3 論文的研究?jī)?nèi)容、目標(biāo)及主要貢獻(xiàn)26-30
  • 1.3.1 研究?jī)?nèi)容與目標(biāo)26-27
  • 1.3.2 論文章節(jié)安排27-28
  • 1.3.3 論文主要貢獻(xiàn)和創(chuàng)新點(diǎn)28-30
  • 2 實(shí)驗(yàn)裝置和實(shí)驗(yàn)方法30-44
  • 2.1 薄膜制備方法30-35
  • 2.1.1 中頻反應(yīng)磁控濺射設(shè)備30-34
  • 2.1.2 基體材料及預(yù)處理34-35
  • 2.1.3 薄膜沉積工藝35
  • 2.2 薄膜分析檢測(cè)方法35-44
  • 2.2.1 膜層厚度測(cè)試35-36
  • 2.2.2 缺陷的定量分析36-37
  • 2.2.3 結(jié)合強(qiáng)度測(cè)試37
  • 2.2.4 掃描電子顯微分析37-38
  • 2.2.5 X 射線衍射分析38-39
  • 2.2.6 X 射線光電子能譜分析39-40
  • 2.2.7 俄歇電子能譜分析40-41
  • 2.2.8 薄膜的反射率測(cè)量方法41-44
  • 3 TiN 薄膜的中頻反應(yīng)磁控濺射技術(shù)研究44-60
  • 3.1 引論44
  • 3.2 TiN 薄膜的中頻磁控沉積工藝44
  • 3.3 沉積工藝對(duì)TiN 薄膜沉積速率的影響44-48
  • 3.4 沉積工藝對(duì)TiN 薄膜宏觀形貌的影響48-50
  • 3.5 沉積工藝對(duì)TiN 薄膜微觀表面形貌的影響50-56
  • 3.5.1 沉積工藝對(duì)TiN 薄膜表面缺陷數(shù)的影響50-52
  • 3.5.2 沉積工藝對(duì)TiN 薄膜表面缺陷面積百分比的影響52-56
  • 3.6 沉積工藝對(duì) TiN 薄膜結(jié)合力的影響56-60
  • 4 AlN 薄膜的中頻反應(yīng)磁控濺射技術(shù)研究60-82
  • 4.1 引論60
  • 4.2 氮?dú)饬髁康挠绊?/span>60-68
  • 4.2.1 氮?dú)饬髁繉?duì)鋁靶放電特性的影響60-62
  • 4.2.2 氮?dú)饬髁繉?duì)薄膜表面形貌的影響62-64
  • 4.2.3 氮?dú)饬髁繉?duì)薄膜成分和化學(xué)結(jié)合狀態(tài)的影響64-67
  • 4.2.4 氮?dú)饬髁繉?duì)薄膜相結(jié)構(gòu)的影響67-68
  • 4.3 氬氣流量的影響68-75
  • 4.3.1 氬氣流量對(duì)鋁靶放電特性的影響68-69
  • 4.3.2 氬氣流量對(duì)薄膜表面形貌的影響69-70
  • 4.3.3 氬氣流量對(duì)薄膜成分和化學(xué)結(jié)合狀態(tài)的影響70-73
  • 4.3.4 氬氣流量對(duì)薄膜相結(jié)構(gòu)的影響73-75
  • 4.4 靶電流的影響75-79
  • 4.4.1 靶電流對(duì)鋁靶放電特性的影響75
  • 4.4.2 靶電流對(duì)薄膜表面形貌的影響75-76
  • 4.4.3 靶電流對(duì)薄膜成分和化學(xué)結(jié)合狀態(tài)的影響76-79
  • 4.4.4 靶電流對(duì)薄膜相結(jié)構(gòu)的影響79
  • 4.5 靶面磁場(chǎng)對(duì)鋁靶放電特性的影響79-82
  • 5 Ni-AlN 復(fù)合薄膜的中頻反應(yīng)磁控濺射技術(shù)研究82-92
  • 5.1 引論82
  • 5.2 鋁靶的放電特性82-84
  • 5.3 鎳靶的放電特性84-85
  • 5.4 Ni-AlN 復(fù)合薄膜的顯微結(jié)構(gòu)85-92
  • 5.4.1 Ni-AlN 復(fù)合薄膜的表面形貌85-86
  • 5.4.2 Ni-AlN 復(fù)合薄膜的成分和化學(xué)結(jié)合狀態(tài)86-89
  • 5.4.3 Ni-AlN 復(fù)合薄膜的相結(jié)構(gòu)89-92
  • 6 梯度Ni-AlN 選擇性吸收涂層研究92-100
  • 6.1 引論92
  • 6.2 Ni-AlN 復(fù)合材料吸收亞層層數(shù)對(duì)涂層反射率的影響92-93
  • 6.3 Ni-AlN 選擇性吸收涂層濃度梯度對(duì)涂層反射率的影響93-98
  • 6.4 梯度Al-AlN 選擇性吸收涂層98-100
  • 7 成膜機(jī)理分析100-110
  • 7.1 引論100
  • 7.2 薄膜的成膜過(guò)程100-103
  • 7.3 TiN 薄膜和AlN 薄膜的成膜過(guò)程分析103-107
  • 7.4 Ni-AlN 復(fù)合薄膜的成膜過(guò)程分析107-110
  • 結(jié)論110-112
  • 研究結(jié)論110-111
  • 對(duì)下一步工作的建議111-112
  • 致謝112-114
  • 參考文獻(xiàn)114-124
  • 附錄124
  • 論文發(fā)表情況124
  • 個(gè)人簡(jiǎn)歷124


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Gd摻雜CeO_2電解質(zhì)薄膜的生長(zhǎng)與電學(xué)特性研究    馬小葉