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化学气相沉积技术制备碳化镍与镍薄膜的研究

碳化镍薄膜，镍薄膜，化学气相沉积，原子层沉积

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过渡金属碳化物具有良好的机械和化学稳定性。并且由于其独特的电子结构和地球丰度，可作为价格高昂的贵金属电催化剂的替代物。原子层沉积技术（ALD）是一种新型的化学气相沉积制备技术，具有组分可控可调、厚度均匀精确、薄膜一致性好、保形性高、工艺可重复性好等特性。对于原子层沉积，如果以电能取代热能启动反应，即等离子体增强原子层沉积（PEALD），则除了保留热ALD的原有优势外，还增加了其它诸多性能，如改善材料性能（包括提升薄膜密度，降低杂质含量，以及更好地控制薄膜成分和结构组成），实现较低温度（或室温）沉积，大幅增加薄膜的生长速率等。利用自制的Ni(tBu2AMD)2前驱体，利用PEALD技术制备了碳化镍薄膜。研究了其生长曲线，考察了制备条件如等离子体作用时间、放电气体种类、沉积温度对薄膜表面形貌、组成成分的影响。研究表明Ni(tBu2AMD)2前驱体具有较宽的沉积温度窗口(75-250 ℃)，沉积速率为0.039 nm/cycle。所制备的碳化镍薄膜表现出优异的电化学催化活性与超级电容性能，析氢反应中起始过电势仅有-77 mV（对应电流密度-0.1 mA cm-2）；当电流密度为-10 mA cm-2时，过电势仍然非常低，为-132 mV。当电流密度为2 mA cm-2时，Ni3C/碳纳米管的比电容达到1850 F g-1。
利用脉冲化学气相沉积技术，制备了镍薄膜。研究在沉积温度为140-250 ℃薄膜成分的变化。对比研究了在相同温度下引入氢等离子体对薄膜成分的影响。