24546.zrw2xmoxo8(x=0.5,0.9)和a2w3o12(a=sc,y)薄膜的制備及其負(fù)熱膨脹性能研究

1、目錄摘要1Abstract4第一章緒論711負(fù)熱膨脹材料概述712負(fù)熱膨脹材料的分類8121AM207系列NTE材料8122AM20。系歹UNTE材料8123AzMs0，：系列NTE材料813負(fù)熱膨脹的機(jī)理9131相轉(zhuǎn)變9132橋氧原子的低能橫向熱振動(dòng)9133剛性多面體的旋轉(zhuǎn)耦合10134陽(yáng)離子遷移1014ZrW2一，Mo，08材料1115負(fù)熱膨脹材料的研究意義1216PLD技術(shù)在薄膜材料研究中的應(yīng)用12161PLD技術(shù)原理13162P

2、LD技術(shù)優(yōu)勢(shì)1317本課題提出的研究意義和目的一14第二章ZrWM00。0e薄膜的制備及其負(fù)熱膨脹性能研究1521實(shí)驗(yàn)方法15211樣品的制備15212樣品的表征1622靶材實(shí)驗(yàn)結(jié)果討論與分析17221XRD哆子析17222TMA分析1923PLD沉積條件對(duì)薄膜成分和結(jié)構(gòu)的影響20231XRD分析20232SEM分析2124熱處理溫度對(duì)薄膜成分和結(jié)構(gòu)的影響23241XRD多子析23241SEM多子析2523本章小結(jié)26第三章ZrW，sM

3、00soe薄膜的制備及其負(fù)熱膨脹性能研究2731實(shí)驗(yàn)方法27311樣品的制備27312樣品的表征2832靶材實(shí)驗(yàn)結(jié)果討論與分析29321粉末變溫x射線衍分析29222靶材的熱膨脹性能分析3133PLD沉積條件對(duì)薄膜成分和結(jié)構(gòu)的影響32331XRD多子析32332SEM分析32潘坤曼負(fù)熱膨脹薄膜的制備及其性能研究摘要負(fù)熱膨脹(NegativeThermalExpansion，簡(jiǎn)稱NTE)材料是指隨著溫度的變化會(huì)發(fā)生“熱縮冷漲的材料“。負(fù)熱

4、膨脹材料研究是近年來(lái)新興的材料科學(xué)中學(xué)科分支，它在電子學(xué)、光學(xué)、通信、醫(yī)學(xué)、機(jī)械和日常生活等方面具有巨大的潛在應(yīng)用價(jià)值。目前，ZrW208陶瓷和粉體及其相關(guān)復(fù)合材料的制備、性能研究是國(guó)內(nèi)外研究的熱點(diǎn)。而ZrW208材料有一個(gè)巨大的弊端，當(dāng)其上升溫度上升到153℃左右時(shí)，會(huì)發(fā)生uZrW208到pZrW208相的轉(zhuǎn)變，該相變被認(rèn)為是一種有序無(wú)序相變【l】。這種變化，會(huì)使材料的熱膨脹系數(shù)變小變化，這種熱膨脹系數(shù)的突變不僅對(duì)材料熱膨脹系數(shù)的調(diào)控

5、產(chǎn)生影響，而且會(huì)在材料中產(chǎn)生應(yīng)力，不利于其應(yīng)用。有兩種方法來(lái)解決這個(gè)問(wèn)題。一是在ZrW208材料中摻雜入其他元素替位，以此來(lái)調(diào)控它的相變溫度；再次就是尋找其它的在工作溫度區(qū)間不產(chǎn)生相變的其他材料。在這兩個(gè)方面，前人已經(jīng)做出了不錯(cuò)的成果。但是目前研究較為深入的都是陶瓷、粉體及其相關(guān)復(fù)合材料的制備和性能研究，對(duì)薄膜的研究報(bào)道還不多。薄膜材料與塊體材料相比有一定的優(yōu)優(yōu)勢(shì)，在許多領(lǐng)域有著不可替代的應(yīng)用價(jià)值，比如在光學(xué)、航空航天、微機(jī)械和微電子領(lǐng)

6、域都會(huì)有比較廣泛的應(yīng)用。本文采用了脈沖激光沉積法(PLD)，嘗試制備ZrW2xMox08(X=05，09)和A2W3012(A=Sc，Y)負(fù)熱膨脹薄膜，探索了制備工藝參數(shù)和熱處理溫度對(duì)薄膜的表面形貌、相組成、負(fù)熱膨脹性能和其它性能的影響。本文利用了X射線衍射儀(XRD)、掃描電子顯微鏡(SEM)和原子力顯微鏡(AFM)對(duì)薄膜的組成和表面形貌進(jìn)行表征；利用TriboIndenter納米壓痕系統(tǒng)測(cè)量了薄膜硬度和彈性模量，利用熱膨脹儀和變溫X

7、RD測(cè)量了靶材熱膨脹系數(shù)；用V570型紫外可見(jiàn)光紅外分光光度計(jì)測(cè)量薄膜的透射率。研究結(jié)果表明：(1)用共沉淀法，使用分析純的硝酸氧鋯(ZrO(N03)25H20)、鎢酸銨(HaoNl0041W12“xH20)和鉬酸銨(N6H24M0702441110)作為原料制備ZrW2。Mox08(x=O5，09)前驅(qū)體，先經(jīng)600℃預(yù)燒結(jié)，再經(jīng)過(guò)高溫?zé)Y(jié)(x=05時(shí)為1080℃，x=09為1050。C)得到純Q立方相的ZrW2。Mox08，將此作為