低能Ar离子束辅助沉积Cu、Ag、Pt薄膜

采用低能Ar离子束辅助沉积方法,在Mo/Si(100)衬底上分别沉积Cu、Ag、Pt薄膜.实验发现,若辅助轰击的Ar离子束沿衬底法线方向入射,当离子/原子到达比为0.2时,沉积的Cu膜呈(111)晶向,而Ag、Pt膜均呈(111)和(100)混合晶向.当辅助轰击的Ar离子束偏离衬底法线方向45°入射时,沉积的Cu、Ag、Pt膜均呈(111)择优取向.采用Monte Carlo方法模拟能量为500 eV的Ar离子入射单晶Ag所引起的原子级联碰撞过程,分别算得Ar离子入射单晶Ag(100)面、(111)面时,Ar离子的溅射率与入射角和方位角的关系.对离子注入的沟道效应和薄膜表面的自由能对薄膜择优取向的影响作了初步的探讨和分析.     

元素溅射率与离子束入射角的关系

Yamamura指出:若能量为E的离子束倾斜轰击多晶元素靶,则原子相对溅射率y(θ)=Y(θ)/Y(0°)随离子束入射角θ变化的曲线可表示为含二个参数的经验公式:y(θ)=t~f·exp{g-(t-1)},t=secθ。其中,f和g是待定参数,其值由实验决定。g=f·cosθ_0,θ_0是元素溅射率Y(θ_0)达到最大值时的离子束最佳入射角。 我们导出了离子束的最佳入射角拟合公式(8),并讨论了它的物理意义。因而,含二个参数的Yamamura经验公式(1)变成只含一个参数的原子相对溅射率公式(4)。其中,待定参数f的值由解析公式(21)给出。     

Ar离子轰击Ag靶的溅射角分布

本文描述了用溅射粒子捕集器和Rutherford背散射分析测定溅射粒子角分布的实验方法。给出了100keV Ar~+在入射角分别为0°、30°、50°和80°时轰击Ag靶的溅射角分布。角分布偏离余弦形状,有前倾趋势。溅射产额随入射角增大而迅速增加。由50keV Ar~+垂直入射Ag的溅射角分布计算出的总溅射产额为16.8±2.4~(atoms)/Ar~+。实验结果与理论值进行了比较,并作了定性分析。     

动态离子束混合技术制备氧化铬薄膜的X射线光电子能谱与俄歇电子能谱研究

本文介绍的动态离子束混合技术制备氧化铬薄膜系在不锈钢基体上进行1keV氩离子束溅射沉积铬(同时通入一定量的O),并用100 keV的氩离子束或氧离子束轰击该样品.对两种离子束轰击形成的氧化铬薄膜进行了X射线光电子能谱(X-ray photoelectron spectroscopy,XPS)和俄歇电子能谱(Auger electron spectroscopy,AES)的分析研究.发现Ar 离子束制备的氧化铬薄膜主要是Cr2O3化合物,而O 离子束制备的氧化铬薄膜含有其它价态的铬氧化物.Ar 离子束制备氧化铬薄膜的污染碳少于O 离子束制备.与O 离子束制备相比较,相同能量的Ar 离子束轰击更有利于提高沉积的Cr原子与周围O2的反应性;Ar 离子束制备的氧化铬薄膜过渡层的厚1/3左右,较厚的过渡层显示了制备的薄膜具有较好的附着力.     

离子束辅助沉积防腐的铝和铝合金涂层

为了研究腐蚀性能与入射氩离子能量，离子－原子到达比和离子入射角的关系，用离子束辅助沉积方法在低碳钢上沉积纯铝涂层。根据理论对基体－涂层体系的局部化腐蚀性能的考虑，有可能估计孔隙度，涂层缺陷的相对数和这种缺陷的平均直径它们对过程参数扔依赖关系提出对膜生长的初始阶段的深入了解，并且证明在近表面区域的能量沉积是改善涂层缺陷，因而改善钢－铝体系的腐蚀性能最重要的因素。     

金刚石薄膜为掩膜离子束室温溅射可控制备硅纳米圆锥阵列

以金刚石薄膜为掩膜,采用低能Ar+室温倾角溅射的方法制备密度和形貌可控的硅纳米圆锥阵列.扫描电子显微镜(SEM)结果表明,离子束溅射后得到的硅纳米圆锥密度与作为掩膜的金刚石薄膜颗粒密度相当;硅纳米圆锥的形貌与离子束入射角有密切关系,随着入射倾角由30°增大到75°;得到的硅纳米圆锥的锥角由73°减小到23°,其长径比从500 am/360 nm增大到2400nm/600nm.由于金刚石比硅材料的溅射速率更低,因此以金刚石薄膜为掩膜可以制备较大长径比的硅纳米圆锥阵列;随着入射角的增大,离子束溅射诱导的表面原子有效扩散系数减小和溅射速率增大是硅纳米圆锥的锥角减小、长径比增大的主要原因.     

一个短间隙离子束减速系统

当今,甚低能离子束(几十ey—几个keV)在材料科学中发挥着越来越大的作用。低能离子注入和低能离子束沉积(尤其是经过质量分析的)在离子溅射等应用基础研究和各种功能膜的制备等方面有着宽广的应用前景。应用实验室电磁同位素分离器制备核物理实验用各种稳定同位素靶(几十—几百μg/cm~2的薄靶)时为了提高收集效率(要使自溅射系数小于1),也需     

氩离子辐照对ZrO2—Y2O3薄膜的结构影响

为了研究离子辐照对薄膜结构的影响,对氩离子辐照磁控溅射沉积的ZrO_2-8%(m/m)Y_20_3薄膜,用XRD、AES及XPS进行微观分析。结果表明,溅射沉积的无定形薄膜经离子辐照后发生了晶化,膜内元素与基体元素发生了显著的混合,表面污染的碳向膜内迁移。此外,还研究磁控溅射沉积ZrO_2-8%(m/m)Y_2O_3薄膜氩离子辐照前后表面Zr(3d),Y(3d),O(1s)结合能的位移情况。     

多束动态混合注入技术制备TiN厚膜的工艺、结构及性能研究

在多束动态混合(MBMI)-注入系统上利用MBMI技术制备TiN膜,XRD分析表明,N入射角度α(o)、氮钛原子到达比RN/Ti、N2分压PN2对膜生长的择优取向及相结构有影响;性能研究结果表明,高的入射离子能量Ei、基体温度Ts以及合适的RN/Ti对TiN膜的显微硬度HK和膜 -基结合力都有正面影响。     

氩离子辅助沉积的羟基聚磷酸钙钠膜的结构与溶解特性

用60keV的Ar离子束辅助将羟基聚磷酸钙钠材料沉积于Ti合金表面,通过X射线衍射谱(XRD)、付里叶变换红外谱(FTIR)和X射线光电子能谱(XPS)对沉积膜进行表征,发现膜呈非晶或无明显的结晶度,膜层元素与基体材料Ti相互扩散明显,沉积中出现C和O污染,膜中引入了CO_3~(2-)根基团。膜的Ca-P比随辅助离子剂量的增高而降低,而在盐溶液中的耐溶解性则随辅助剂量的增加而增强。实验中还发现,这种Ar离子辅助沉积的膜,在Hanks溶液中的电化学特性退火前后表现出明显的差异:退火前,膜一直呈现较高的钝性。当电极电位从0升至1500mV时,反映溶解特性的极化电流仅从1μA增至2μA,而在氩气氛中退火后,当电极电位≤200mV时,极化电流极低(<0.5μA),耐溶性明显优于前者;当电位在400—800mV之间时与退火前相差不大。但当电极电位>800mV时,其电化学特性很快变坏,极化电流迅速增大,溶解率猛增。     

Growth and structural properties of silicon on Ag films prepared by 40.68 MHz very-high-frequency magnetron sputtering

The growth of silicon on Ag films via 40.68 MHz very-high-frequency (VHF) magnetron sputtering was investigated.The energy distribution and flux density of the ions on the substrate were also measured.The results showed that 40.68 MHz magnetron sputtering can produce ions with higher energy and lower flux density.The impact of these ions onto the grown surface promotes the growth of silicon,which is related to the crystalline nature and rnicrostructure of the underlayer of the Ag films,and there is large particle growth of silicon on Ag films with a preferred orientation of (111),and two-dimensional growth of silicon on Ag films with a better face-centered cubic structure.     

9Cr18钢上离子束辅助沉积TiCxNy膜的研究

用离子束辅助沉积技术９Ｃｒ１８钢基体上形成了ＴｉＣｘＮｙ膜，ＴＥＭ观察膜呈多晶结构，具有（１１１），（２００）和（２２０）择优取向。ＡＥＳ和ＸＰＳ分析进一步证实，ＴｉＣｘＮｙ膜呈含氧配置。膜的硬度与Ｎ含量有关，Ｎ的含量过高时硬度下降。在本实验条件下以离子注量为３×１０＾１７／ｃｍ６２时硬度最高，干摩擦表明膜的抗氧化性能优良，它的存在能有效抑制基体在摩擦过程中氧化皮的形成，显改善基体的磨损特性，并     

Micro-PIXE and channeling PIXE analysis of Ag-doped YBa2Cu3O7−δ thin films

Nuclear Microscopy, utilizing a 2 MeV He⁺ beam for channeling Rutherford Backscattering (RBS) and PIXE analysis, was used to characterise Ag-doped YBa₂Cu₃O_7−δ thin films and measure the lateral distribution of the Ag. The samples were prepared by in situ two-beam pulsed laser deposition in order to investigate the effects of such dopings on critical current densities [1 and 2]. Films deposited at temperatures above 650°C form needle-like surface structures with a length of up to 100 μm; these tend to align with in-plane a–b axis. Results for a sample prepared at a substrate temperature of 730°C and a maximum Ag concentration of 5 at.% are discussed. The needle-like structures were found to be rich in Ag and Cu, and the YBa₂Cu₃O_7−δ film contained 0.02 at.% Ag. Broad beam PIXE-channeling results indicate that 19% of the Ag is substitutional.     

Effect of MeV beams on the interface structure of metal(adlayer)-silicon (crystal substrate) systems

The influence of MeV ion beams on the measured intensity of the surface peak (SP) in channeling studies has been examined for Ag and/or Au covered Si(111), and Pd covered Si(111) systems with film thicknesses up to several monolayers. A simple phenomenological model is introduced to analyse the observed increase in atomic displacements induced by probing He ions of 1 MeV. For the Ag and Pd cases, effects attributable to the deposited metal was small while for Au an appreciable enhancement of the beam sensitivity was observed which increases with increasing Au thickness for beam doses of ? 3.1 × 10¹⁶ ions/cm². The observe differences cannot be explained by the difference in mass and atomic number of the overlayer atoms. The model suggests that the chemical nature of atomic bonds near the interface affects the damage threshold energy.     

11-巯基十一烷酸包裹的金纳米颗粒薄膜的二次电子发射

采用改进的Peterk合成法合成11-巯基十一烷酸(Mercaptoundecanoic Acid,MUA)包覆的金纳米颗粒。通过调控MUA与氯金酸质量比,得到分布均匀且稳定性较好的不同粒径(3 nm)的纳米金颗粒前驱体溶液,进而滴加该溶液形成薄膜。扫描电子显微镜(Scanning Electron Microscope,SEM)观测到薄膜中具有大量微米级的块状集团。同步辐射掠入射X射线衍射(Grazing Incidence X-ray Diffraction,GIXRD)揭示其具有面外长程有序的超晶格结构;X射线光电子谱(X-ray Photoelectron Spectroscopy,XPS)证实薄膜中Au-S键的形成。通过紫外光电子能谱(Ultraviolet Photoelectron Spectroscopy,UPS)进一步发现常温下1.5 nm粒径的薄膜具有比单晶金样品强10倍的优异二次电子发射能力,且发射峰半高宽是单晶金样品的1/4。本研究表明,MUA包覆的金纳米薄膜在电子发射源以及光电探测上具有应用前景。     

衬底材料及基底温度对Sc膜形貌、结构的影响

在不同基底温度下,用电子束蒸镀法在未抛光Mo、抛光Mo及Si〈111〉基片上制备了Sc膜,并用XRD、SEM及AFM对薄膜的微观结构和表面形貌进行了分析测试。结果表明：衬底材料、基底温度对Sc膜结构、形貌的影响极大。物相结构相同的Mo基底,抛光Mo上的Sc膜表面较平整,倾向于混合生长;而粗糙Mo基底上Sc膜凸凹不平,为岛状生长。提高基底温度有利于抛光Mo基底上Sc膜的(002)方向择优生长,但高温时会导致Si基底上膜表面的物相由单质Sc变为ScSi化合物,作为吸氢材料,ScSi化合物的形成不利于吸氢,应尽量避免其生成。     

SIMS study of effect of Cr adhesion layer on the thermal stability of silver selenide thin films on Si

Effect of heat treatment on silver selenide films grown from diffusion-reaction of Ag and Se films on Cr-buffered Si substrates was investigated up to 400 °C. X-ray diffraction (XRD), Scanning electron microscopy (SEM), Secondary ion mass spectrometry (SIMS) and X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) were used to characterize the films. XRD patterns of the films showed stress assisted change in preferential orientation of the films upon annealing: the films annealed at 200 °C exhibited a strong orientation along (2 0 0) plane, which changed to (0 1 3) after annealing at 300 and 400 °C. Dynamic SIMS measurements showed that Cr is confined to the interface and that there is no diffusion of Cr into silver selenide.     

强流脉冲电子束轰击对单晶Si表面形貌的影响

用强流脉冲电子束技术对两种取向的单晶Si片进行了表面轰击,对电子束诱发的表面形貌进行了分析.实验结果表明,当能量密度～3 J/cm2时,轰击表面开始形成大量的熔坑.能量密度～4 J/cm2时,表面开始出现微裂纹,微裂纹的形态与单晶Si的晶体取向密切相关;强流脉冲电子束轰击能够诱发表层强烈的塑性变形,[111]取向单晶Si表面出现剪切带结构,而[001]取向单晶Si表面变形结构则以微条带为主;此外,变形区域内还出现大量<100 nm的微孔洞形貌,这些微孔洞的形成为制备表面多孔材料提供了可能.     

碰撞能量对荷能团簇碰撞沉积TiN薄膜的结构、形貌及摩擦学特性的影响

在室温下,以硅（１００）为衬底,在不同的衬底偏压（即团族不同碰撞能量）的条件下,用荷能团簇碰撞沉积方法制备了ＴｉＮ薄膜。用原子力显微镜和Ｘ射线衍射等技术对ＴｉＮ薄膜的表面形貌和结构进行了研究,并且在维式硬度计和ＳＲＶ微动摩擦磨损试验机上对其摩擦学性能进行了考察。结果表明,在低的偏压情况下,团簇比较松散地堆积在衬底上;而在高偏压时团簇和衬底碰撞破碎,形成附着力强、致密性好及表面非常光滑的薄膜;在一定