气溶胶化学气相淀积过程和SOFC薄膜制备的研究

摘要

该论文从化学气相沉积(CVD)技术的发展出发,研究了气溶胶CVD(AACVD)这一新颖CVD技术的发展与应用,AACVD是利用微米或亚微米级的液体小雾滴的迅速挥发分解,然后在加热的固体表面形成薄膜的,它不需要高真空,设备简单、成本低、生长速率快,是制备多组分氧化物薄膜(如超导材料,集成电路中的材料,燃料电池组件等)的优良技术.固体氧化物燃料电池(SOFC)具有发电效率高、燃料适应范围广、无污染、无腐蚀等优点,被誉为21世纪的绿色能源,而实现中温化是其商业化的必由之路,各组件的薄膜化又是其中温化的关键.该文利用AACVD制备了其中的关键材料:YSZ (Y<,2>O<,3>稳定的ZrO<,2>)、YDC(Y<,2>O<,3>掺杂的CeO<,2>)和GDC(Y<,2>O<,3>掺杂的CeO<,2>)电解质薄膜,突出展现了AACVD在这一领域的应用前景.同时,还研究了原料的选择、制备,AACVD设备的设计、组装,薄膜生长动力学,生长机制、形貌模型,薄膜性能测试等.以期使这一技术更加完整化、系统化,为其进一步的优化与改进打下基础.同时也为SOFC中薄膜组件的制备提供一条崭新的路径.

目录

文摘

英文文摘

致谢

第一章新颖化学气相沉积技术及燃料电池薄膜制备

第一节化学气相沉积技术概述

第二节新颖的化学气相沉积技术及其应用

第三节中温固体氧化物燃料电池及其制备工艺

本论文的立题意义和研究目标

参考文献

第二章气溶胶化学气相沉积技术中的科学问题

第一节AACVD中源溶液的选择

第二节气溶胶的产生

第三节AACVD中的输运现象

本章小结

参考文献

第三章金属DPM螯合物的制备及评价

第一节金属DPM螯合物的结构特性

第二节几种金属DPM螯合物的制备与性能表征

本章小结

参考文献

第四章冷壁AA-MOCVD的设计及应用

第一节YSZ和DCO的性质

第二节冷壁AA-MOCVD的设计及实验方法

第三节薄膜的制备及表征

第四节GDC薄膜的性能

第五节YSZ薄膜的性能

第六节动力学模型

本章小结

参考文献

第五章喷雾型AA-MOCVD的设计、应用及沉积机理

第一节喷雾型AA-MOCVD的实验方法及机88

第二节薄膜的结构与组成

第三节薄膜的形貌、生长速率及其影响因素

第四节薄膜的电性能

本章小结

参考文献

第六章燃烧AACVD的设计及应用

第一节燃烧AACVD及氧炔焰

第二节燃烧AACVD装置的设计及温度标定

第三节GDC薄膜的制备

第四节薄膜形貌及结构区域模型理论

第五节多晶NiO-YSZ衬底上薄膜的性质

第六节不同衬底上的GDC薄膜

本章小结

参考文献

第七章研究心得及展望

攻读博士学位期间发表的学术论文