Ar+离子束对U薄膜表面粗糙度的影响

采用Ar+离子束对U薄膜表面进行反应溅射,通过白光干涉仪和台阶仪的测量与分析,着重研究Ar+离子束溅射能量、入射角度对其表面粗糙度Ra的影响,并与Ar+离子束刻蚀试验进行比对.结果表明,以30°角入射,随溅射时间的增加,能量为0.5 keV的Ar+离子束较1.0 keV对U薄膜表面粗糙度趋于减小,表面愈光滑,溅射深度仅限于纳米级,而与金属Mo的刻蚀效果相比与之相反.Ar+离子束溅射对材料表面具有超精细抛光的效果,辅之于离子束微米级刻蚀减薄,将有助于U薄膜表面精细加工.     

氢蚀对U-2.5Nb合金力学性能的影响

通过温度和压力变化精确控制U-2.5%Nb合金氢腐蚀的氢消耗量,利用万能拉伸试验机测试不同程度氢腐蚀对U-2.5Nb合金力学性能的影响,用金相和SEM表征该合金氢腐蚀的形貌和断面形貌。结果表明,材料的延伸率和断面收缩率在氢蚀后下降明显,抗拉强度随着腐蚀程度的增加略有下降。根据腐蚀形貌和断面形貌讨论了氢点蚀影响材料力学性能的机制,即氢点蚀引起的蚀坑和微裂纹是造成力学性能下降的主要原因     

超高真空脉冲激光沉积Au、U单层膜及Au/U/Au复合膜研究

采用超高真空脉冲激光沉积（PLD）方法,在单晶Si基底表面制备了单层Au、单层U薄膜和Au/U/Au复合薄膜,应用SEM、白光干涉轮廓分析和AES分析,研究了靶基距、基片温度和激光能量对薄膜形貌、成分的影响。目前的实验结果显示,PLD所制备的Au、U薄膜表面有μm级以下粒径的液滴产生,在液滴较少位置,薄膜表面粗糙度R_a小于1 nm,在包含大液滴位置,R_a不超过15 nm。在相同沉积条件下,U薄膜表面液滴数量大于Au薄膜。优化单层薄膜沉积工艺后制备的Au/U/Au复合膜厚度约为195 nm,均方根粗糙度R_q在0.3～1.5 nm之间。AES分析显示,Au/U/Au复合膜中强化学活性的铀呈金属状态,复合膜中的氧含量低于5%（原子百分数）,表层Au薄膜对U薄膜起到了良好的防氧化作用。在沉积工艺中,通过减小激光功率、增大靶基距并适当升高基片温度,可减少液滴的数量及粒径。     

316L不锈钢制备FeAl/Al_2O_3防氚层的研究

在316L不锈钢基体上,采用磁控溅射镀铝、热处理、氧离子注入复合工艺制备FeAl/Al2O3防氚层,并利用XRD、SEM、EDS分别对膜层进行了相结构、表面形貌、化学成分等分析。结果表明,磁控溅射制备了质量良好的铝膜,最佳工艺参数为温度170℃,溅射功率1 400 W;热处理生成了含FeAl相的过渡层,并提高了膜基结合力,在700℃,120 min时,膜基结合力达到最大值62.5 N;最终由离子注入生成的Al2O3膜层由α、γ相组成,涂层厚度约360nm,抗热震性能较好,在600℃下该涂层使316L不锈钢的氘渗透率降低3个数量级。     

磁控溅射Ti-50%Zr合金薄膜不同厚度时的结构

为了研究Ti-Zr合金薄膜厚度对其结构的影响,通过磁控溅射沉积技术在7105载玻片上制备了不同厚度的Ti-50%Zr(原子分数)合金薄膜。利用X射线衍射(XRD)、X射线吸收精细结构谱(XAFS)和X光电子谱(XPS)技术研究了Ti-Zr合金薄膜的晶体结构、元素局域结构和电子结构状态。结果表明,随着Ti-50%Zr薄膜厚度的减小,薄膜由结晶态变为非晶态,薄膜中元素的最近邻原子距离和配位数减小,薄膜中元素的电子结合能逐渐增强。     

环境湿度及氢气压力对U-2.5%Nb合金拉伸性能的影响

研究了U-2.5%Nb合金(质量分数,下同)在相对湿度分别为3.5%、50%、100%、水浸、热水和水蒸气环境,氢气压力分别在0.4,1.0,2.0MPa条件下的拉伸性能及断口形貌。结果表明:拉伸速率在3×10-5/s时,随环境湿度及氢气压力的增加,U-2.5%Nb合金的抗拉强度降低,规定非比例延伸强度增加,塑性急剧下降。同样在水浸环境,3×10-5/s与1×10-4/s的拉伸速率相比,U-2.5%Nb合金断后伸长率下降约84%,断面收缩率下降约79%。拉伸速率在3×10-5/s时,合金在2.0与0.4MPa的氢气压力相比,断后伸长率下降约20%,断面收缩率下降约13%。在相对湿度3.5%的环境下,U-2.5%Nb合金试样断口边缘呈韧窝状,有一定的韧性特征。在水浸环境下,试样断口边缘韧窝明显减少,有一定的脆断特征。在水蒸气环境中,试样断口边缘有明显的解理脆断特征。在氢气环境中,试样断口的脆断特征随氢气压力的增加而增强。     

U-2.5Nb氢蚀初期动力学试验研究

利用带显微镜的气固反应系统，在线观察了U-2.5Nb氢蚀初期氢化物成核和生长过程，表征了U-2.5Nb氢蚀初期的动力学特征和反应速度，研究了温度、压力和膜厚对U-2.5Nb氢蚀初期行为特征的影响。结果表明，U-2.5Nb比未合金化铀的氢化速度大很多，抗氢蚀性能更差。在低温（<125℃）下，孕育期随反应温度的升高而变短，遵从Arrhenius关系，超过125℃，孕育期随反应温度的升高而变长，孕育期存在一最小值；孕育期随反应压力升高而变短，与反应氢压力成反比关系；膜厚对孕育期的影响极其明显，孕育期随氧化膜厚度增加而变长。孕育期越长的氢蚀，其表面的成核点越少，成核越不均匀，且易在局部形成大的氢化物，氢化速度亦越低。     

金属铀真空原位断裂表面初期氧化研究

采用 PHI-650 型扫描俄歇电子能谱(SAM)研究金属铀在超高真空原位断裂后断面在不同氧气暴露量和温度下的氧化规律和杂质元素在表面的扩散行为。实验中采用在主真空室内的装置在超高真空中打断铀样品,然后在 1×10-5 Pa的压力下充入暴露量为 5 L、20 L、70 L、170 L 和 270 L 的高纯氧气进行氧化实验并获取 U,O,S 和 C 的俄歇电子谱。实验结果表明:在 5 L 和 20 L 的氧气暴露量下表面形成 UO2 和金属 U 的混合物,在大于 70 L 情况下只形成 UO2。 在1×10-7 Pa 的真空中将 UO2 加热到 100℃,150℃,200℃和 300℃并进行 SAM 分析,结果显示:随温度的升高,尤其是在 300℃时元素 S 向表面扩散,形成明显的富集,且表面氧和铀的原子浓度比明显下降。     

直流磁控溅射法制备含氦铝膜

采用氦氩混合气氛下直流磁控溅射沉积方法制备含有氦原子的金属铝膜。经碳原子弹性前冲散射分析（C-ERDA），薄膜中氦原子浓度可达约7％，且分布均匀。实验研究了薄膜中的氦含量与溅射真空室气氛中氦的相对含量、基底偏压及沉积温度间的关系。薄膜的X射线衍射分析结果显示：膜中的氦含量变化并未引起明显的峰位移，只是随氦含量增加谱峰宽化。热释放实验证实，氦在薄膜中稳定存在，约500℃以上时方出现氦的释放。     

FeSe超导薄膜的研究进展

FeSe及其相关化合物的高温超导性引起了凝聚态物理研究人员的广泛关注。在所有铁基超导体中,FeSe的成分和晶体结构最为简单,只存在铁基超导体最基本的结构单元FeSe层。FeSe超导体具有特殊的电子结构和物理特性,是铁基高温超导机制研究的理想平台。2012年,薛其坤组在SrTiO_3(STO)衬底表面采用分子束外延(MBE)法生长了单层FeSe薄膜,发现该体系的超导转变温度(TC)有接近80K的迹象,引起人们的广泛关注。先简要地介绍了FeSe晶体,FeSe/石墨烯薄膜的超导特性,再详细介绍了FeSe/SrTiO_3高温超导薄膜的输运性质、超导特性、电子结构以及可能影响单层FeSe/SrTiO_3薄膜高温超导的几个因素。