反应溅射制备TiN薄膜的靶动力学研究

从微观粒子的相互作用和输运出发，探讨靶溅射过程中的基元化学物理步骤，计算了溅射速率和离子能量分布，为深入研究溅射薄膜的生长速率和靶中毒奠定基础。     

溅射原子的初始位置分布和表面出口位置分布

用物理溅射的Monte Carlo模拟程序TCISIS,研究了在O~+离子与Ar~+离子轰击下Al靶与Si靶的溅射原子的初始位置分布和表面出口位置分布.讨论了离子束溅射横向可达分辨率的物理限制.所计算的溅射原子的初始位置分布和表面出口位置分布的宽度,对于离子束溅射刻蚀的微细加工和SLMS设计是有参考价值的.计算的溅射原子的逃逸深度分布表明,溅射原子的大多数来自于表面前2个原子层.     

反应溅射制备TiN薄膜的生长速率模型研究

在分析靶源粒子产生和输运过程基础上，建立了反应溅射TiN薄膜的生长速率方程，按此模型的计算与实验结果基本相符。     

靶衬间距对传输中溅射粒子密度和速度分布的影响

采用蒙特卡罗(Monte Carlo)方法,研究了脉冲激光烧蚀沉积纳米硅(Si)晶薄膜过程中,靶衬间距对传输中溅射粒子密度和速度分布的影响。研究结果表明,在相同时刻,烧蚀粒子和环境气体的交叠区离开靶面的距离随靶衬间距的增加而增大,并且到达离开表面最大距离的时间随靶衬间距的增大而明显增长。速度分布曲线的峰位和峰值强度均出现了周期性变化的趋势,并且均随着靶衬间距的增大而增长。     

用MonteCarlo法模拟大型磁控溅射器的膜厚分布

在大型薄膜生产设备中,膜厚的横向均匀性是一项重要指标。本文提出用ＭｏｎｔｅＣａｒｌｏ 方法模拟大型磁控溅射器膜厚横向分布的计算方法,计算了靶的几何结构及各种溅射参数对膜厚横向分布的影响,并把计算结果与实际测量进行了比较。     

用Monte-Carlo法模拟大型磁控溅射器的膜厚分布

在大型薄膜生产设备中,膜厚的横向均匀性是一项重要指标。本文提出用Ｍｏｎｔｅ－Ｃａｒｌｏ方法模拟大型磁控溅射器膜厚横向分布的计算方法,计算了靶的几何结构及各种溅射参数对膜厚横向分布的影响,并把计算结果与实际测量进行了比较。     

强激光驱动锥口多层靶的超热电子输运特性

为了提升超热电子的准直输运效率,提出了锥口多层靶模型,并通过二维PIC(particle-in-cell)模拟手段研究了强激光与锥口多层靶相互作用过程中超热电子的产生和输运特性。研究结果表明,相比于无锥结构的多层靶,锥口多层靶中输运的超热电子数目更多、能量更高且空间分布也更加集中,发散角被控制在-38°～38°之间的超热电子能量约增加了0.6倍,锥口多层靶能够提升超热电子的准直输运效率。锥口多层靶中超热电子准直输运效率提升的原因主要有三个方面:激光从锥壁上拉出了大量超热电子、锥壁对激光的聚焦作用增强了激光有质动力以及锥顶后方产生了较强的自生磁场分布。本文建立的模型对于提升"快点火"中超热电子的束品质具有重要意义。     

NiCr溅射薄膜厚度分布的Monte Carlo模拟

本文采用ＭｏｎｔｅＣａｒｌｏ（ＭＣ）方法对Ｓ－枪溅射ＮｉＣｒ薄膜过程进行了计算模拟，得到了沉积粒子在基片上的厚度分布，讨论了不同沉积参数对薄膜厚度分布的影响。     

离子束溅射原位沉积高温超导薄膜的机理与实验研究

理论计算了氩离子束溅射Ｙ－Ｂａ－Ｃｕ－Ｏ靶的组分原子溅射率，得出了溅射过程中存在Ｃｕ原子溅射率偏低的“择优溅射”效应。通过分析原位形成高温超导薄膜的实现条件，表示出了离子束溅射原位成膜的基本过程。实验上采用分子氧辅助沉积技术，用离子束溅射法原位外延出ＹＢａ２Ｃｕ３－Ｏ超导薄膜。讨论了试验条件对薄膜特性的影响。提得到的实验结果与理论分析相一致。     

离子束溅射原位淀积高温超导薄膜的机理与实验研究

理论计算了氩离子束溅射Y－Ba－CU－O靶的组分原子溅射率，得出了溅射过程中存在Cu原子溅射率偏低的“择优溅射”效应。通过分析原位形成高温超导薄膜的实现条件，表示出了离子束溅射原位成膜的基本过程。实验上采用分子氧辅助淀积技术，用离子束溅射法原位外延出YBa2Cu3O(7-δ)超导薄膜。讨论了实验条件对薄膜特性的影响。所得到的实验结果与理论分析相一致。     

矩形磁控溅射靶电磁场分析及优化

对矩形溅射靶电磁场进行了仿真分析,优化设计,从而优化溅射靶表面电磁场分布,增大均匀沉膜区域范围,提高靶材利用率。     

反应溅射制备TiN薄膜的靶中毒模型研究

从靶动力学和粒子输运导出了靶中毒的判据．建立的靶中毒模型能体现工艺参数对靶中毒的影响，从而对解决薄膜高速生长与组份匹配的矛盾，为设计新型无中毒反应室提供了理论依据。     

CoZrNb磁控溅射的背散射研究

对于各组份原子质量相差显著的CoZrNb合金,当使用磁控溅射时,在靶和基板之间存在不同的实际源,由这个实际源发生的粒子将在靶死区内背散射沉积。实际源到靶的距离随溅射工作气体压力而变化。对于原子质量较大的Zr和Nb,这种背散射的程度要比原子质量小的Co更严重。背散射沉积薄膜的表面微结构证实,这种背散射沉积过程类似于真空蒸发。为了获得理想配比的CoZrNb薄膜,应该选择合适的溅射工作气体压力。     

光谱法在线控制ITO膜的制备

ＩＴＯ膜的特性受到溅射过程中很多因素的影响，但是实验证明ＩＴＯ膜的沉积速率与溅射过程中等离子体的特征光谱强度及此时靶电流比值成正比。本文提出了用光谱法在线控制ＩＴＯ透明导电膜的制备过程、实验结果。     

金刚石基底上制备(002)AlN薄膜的研究

首先采用微波等离子体化学气相沉积(MPCVD)方法,在O2/H2/CH4混合气体气氛下利用大功率微波在(100)Si片上生长出了异质外延金刚石膜,X-射线衍射(XRD)、拉曼光谱和场发射扫描电子显微镜(FESEM)对薄膜的表征分析结果表明,制备的金刚石膜具有很高的金刚石相纯度,且晶粒排列紧密;继而采用射频磁控反应溅射法,在抛光的金刚石基底上成功制备了高C轴择优取向的氮化铝(AlN)薄膜,研究了不同的溅射气压、靶基距对AlN薄膜制备的影响,XRD检测结果表明,溅射气压低,靶基距短,有利于AlN(002)面择优取向,相反则更有利于AlN薄膜的(103)面和(102)面择优取向;研究了AlN薄膜在以N终止的金刚石基底和纯净金刚石基底两种表面状态上的生长机制,结果发现,以N终止的金刚石基底非常有利于AlN(002)面择优取向生长;从Al-N化学键的形成以及溅射粒子平均自由程的角度,探讨了其对AlN薄膜择优取向的影响。     

EL薄膜的溅射工艺

本文介绍了采用分立型复合溅射靶制造 EL 薄膜的工艺。用这种方法可严格控制 EL 薄膜的化学计量及掺杂含量,并使掺杂物在薄膜里呈梯度分布。     

基于蒙特卡罗方法的离子束溅射熔融石英、硅、金和铜行为特征规律仿真研究

采用蒙特卡罗方法研究了在不同溅射参数和材料模型下，溅射产额、损伤密度分布和纵向能量损伤分布等溅射特征参量对离子束溅射作用效果的影响。通过SRIM-2013软件的粒子跟踪和物理统计结果，分析了离子束初始能量、入射角度、离子种类和材料类型对表面溅射效果和能量沉积的影响规律，研究了表面损伤分布规律与溅射参数和溅射产额的关系。结果表明：85°的束源倾角设置可促进级联粒子密度集中和密度峰值群向表面移动分别达到2.8×108 atom/cm2和3×10-10 m，平均能量损失减小45.6%, Ar+溅射产额提高4.7倍；声子和电离产生大量的能量损失抑制了溅射产额的提高，两种能量损失占总损失比在0°入射时分别可达69%和30%。     

溅射制备的SrS:Ce蓝——绿发光TFEL器件

用射频溅射技术制备出 SrS∶Ce 荧光粉薄膜,并用这种溅射薄膜制备了蓝—绿发光TFEL 器件,经研究发现这种器件的亮度和效率与薄膜生长过程中的气体压力、溅射靶的杂质含量、衬底温度和有源层厚度有函数关系,实验结果证明用溅射技术取代常规的电子束蒸发技术可以在<300℃的衬底温度     

激光空间整形实现直接驱动惯性约束聚变球靶均匀辐照

在保持间接驱动光束排布结构及束数不变的条件下,通过对各路入射光横截面强度分布进行调整,消除多光束叠加后球靶表面光强大尺度的不均匀性。建立了描述球靶表面多光束叠加分布的计算机模拟平台。根据光束入射条件,计算出多束光在靶面叠加后的光强分布及其不均匀度。利用加权平均的思想,得出实现均匀强度叠加所需要的各入射光焦面强度分布状态。根据激光传输理论,计算出可实现球靶均匀辐照的进入靶室聚焦透镜之前的光电场分布。     

激光等离子体中的自生磁场和质子加速

选用不同类型的等离子体薄靶,用二维particle-in-cell(PIC)粒子模拟方法系统研究了超强激光脉冲与等离子体薄靶相互作用中产生的自生磁场和质子加速行为,结果发现:当功率密度为1020W/cm2的超强激光与等离子体薄靶相互作用时,由于等离子靶面所产生的自生磁场作用使产生的质子分布呈现空间定向发射,发射的方向和高能质子能量与等离子体靶面密切相关,能量越高发散角越小,而质子加速越好。在圆形薄靶中质子最大能量达到41.1 Me V。研究结果对惯性纳米聚变快点火和肿瘤治疗等方面具有重要的应用价值。