不同本底真空度下SiC/Mg极紫外多层膜的制备和测试

为研究不同本底真空度对SiC/Mg极紫外多层膜光学性能的影响,利用直流磁控溅射方法在不同本底真空度条件下制备了峰值反射波长在30.4 nm的SiC/Mg周期膜.X射线掠入射反射测试结果表明,不同本底真空度条件下制备的SiC/Mg周期多层膜膜层质量有明显差异.用同步辐射测试了SiC/Mg多层膜在工作波长处的反射率,结果表明,本底真空度为6.0×10~(-5) Pa时,SiC/Mg周期膜反射率为43%,而本底真空度在5.0×10~(-4) Pa时,SiC/Mg多层膜反射率仅为30%.同步辐射反射曲线拟合结果表明,反射率随着本底真空度降低是由多层膜Mg膜层中的Mg氧化物含量增多造成的.     

不同本底真空度对SiC/Mg极紫外多层膜性能的影响

摘要：为研究SiC/Mg极紫外多层膜光学性能随制作时不同本底真空度的变化,利用直流磁控溅射方法在不同本底真空条件下制备了峰值反射波长在30.4nm的SiC/Mg周期膜。X射线掠入射反射测试结果表明不同本底真空度条件下制备的SiC/Mg周期多层膜膜层质量有明显差异。用同步辐射测试了SiC/Mg多层膜在工作波长处的反射率,本底真空度为6.0E-5 Pa时的SiC/Mg周期膜反射率为43%,而本底真空度在5.0E-4 Pa时的SiC/Mg多层膜反射率仅为30%。同步辐射反射曲线拟合结果表明：反射率随着本底真空度降低的原因是由于多层膜Mg膜层中Mg的氧化物含量增多造成的。     

氮气反应溅射制备Co/Sb多层膜研究

针对"水窗"波段(280~540eV)对多层膜反射镜的应用需求,在Sb的M5吸收边(525.5eV)附近,选择Co和Sb作为该能点的多层膜材料组合,优化设计膜系结构。采用直流磁控溅射方法制备了Co/Sb多层膜,通过在溅射气体氩气中引入氮气作为反应气体,多层膜界面粗糙度明显减小。利用X射线掠入射反射(GIXRR)测试多层膜结构,并在北京BSRF同步辐射3W1B实验站测量了反应溅射前后的多层膜反射率(SXR),结果表明:氮气含量为25%时的界面粗糙度最小,反射率从无反应溅射的7.2%提高到11.7%。     

氮气反应溅射制备软X射线Co/Ti多层膜

针对"水窗"波段(280~540eV)对多层膜反射镜的应用需求,在Ti的L吸收边(452.5eV)附近,优化设计了Co/Ti多层膜的膜系结构。计算了不同界面粗糙度条件下的反射率,结果显示,界面粗糙度对多层膜反射率有较大影响。采用直流磁控溅射方法在超光滑硅基片上制备了Co/Ti多层膜,通过将氮气引入原有的溅射气体氩气中作为反应气体,明显减小了制备的多层膜的界面粗糙度。利用X射线掠入射反射实验和透射电子显微镜测试了多层膜结构,并在北京同步辐射装置(BSRF)3W1B实验站测量了不同氮气浓度下多层膜的反射率。结果显示,氮气含量为5%的溅射气体制备的多层膜样品反射率最高,即将纯氩气溅射制备得到的反射率9.5%提高到了12.0%。得到的结果表明,将氮气加入反应溅射气体可以有效改善Co/Ti多层膜的性能。     

软X射线多层膜设计中表面粗糙度对反射率的影响

给出了一种改进的软X射线波段的多层膜设计方法.在设计过程中,考虑了反射镜基底和各膜层之间的均方(RMS)粗糙度对反射率的影响 ;在Stearns提出的散射理论的基础上给出了粗糙界面的数学模型.文中以波长为λ=1.03nm的软X射线为例进行设计,设计结果表明 :要使波长为λ=1.03nm的多层膜的反射率大于10%,反射镜基底的均方粗糙度不应超过0.6nm.实验中选择几块表面粗糙度为 0.5nm(RMS)的熔石英平面镜作为基底来制作适用于该波长的、层对数超过70的多层膜.然后在的入射角下测量反射率,测得的值为10%,这与采用本设计方法得到的计算结果一致.该反射镜作为X射线谱仪的分光元件被应用于惯性约束聚变(ICF)的过程诊断中.     

13.9nm和19.6nm正入射Mo/Si多层膜反射镜反射率的测量

根据理论模拟计算并设计了分别工作在13.9nm类镍银和19.6nm类氖锗两种X射线激光的Mo/Si多层膜,将自行设计的小型反射率计安装在Mcpherson247单色仪出射狭缝附近,组成以铜靶激光等离子体辐射源作为极紫外光源的反射率测量装置,对研制的Mo/Si多层膜反射镜的反射率进行了测量。实验结果显示,中心波长分别是13.91nm和19.60nm,相应反射率分别是41.9%和22.6%,半宽度分别是0.56nm和1.70nm,中心波长和半宽度与理论值基本一致。为了全面了解多层膜的性能,用WYKO测量多层膜的表面粗糙度,13.9nm和19.6nmMo/Si多层膜的表面粗糙度分别是0.52nm和0.55nm。     

NiC/Ti中子多层膜的微结构和界面研究

NiC/Ti中子超镜是一种高性能的中子多层膜光学元件,是提升中子导管、聚焦装置等中子光学系统的中子利用率的关键之一。为了提升NiC/Ti中子超镜的性能,本文面向具有不同厚度NiC膜层的NiC/Ti多层膜,分别采用X射线掠入射反射和X射线衍射的方法表征了NiC/Ti多层膜的膜层厚度、界面粗糙度和膜层晶向结构。研究结果表明:随着NiC膜层厚度的增长,除了在较小尺度(≤2.5nm),NiC-on-Ti界面的粗糙度基本保持不变;而Ti-on-NiC界面的粗糙度却呈现出较大的变化。具有不同厚度的NiC膜层的NiC/Ti多层膜的界面粗糙度呈现不对称性的变化,主要原因在于NiC膜层的微结构随着膜层厚度的增长而产生了变化。     

极紫外多层膜基底表面粗糙度综合表征技术

研究用不同清洗方法对硅基底表面粗糙度的影响,首先使用原子力显微镜(AFM)直接测量硅片表面粗糙度;然后,利用直流磁控溅射方法,在相同制备工艺条件下镀制M o/S i多层膜,使用X射线衍射仪(XRD)对多层膜二级衍射峰进行摇摆曲线扫描;最后,利用同步辐射测量多层膜的反射率,间接表征基底的粗糙度。结果表明,超声清洗后镀制的多层膜反射率最高,结论与AFM,XRD等表征方法一致。     

类镍钽软X射线激光用多层膜反射镜的研制

设计并制备了工作波长为4.48 nm类镍钽软X射线激光用多层膜反射镜。选择C r/C、C r/Sc为多层膜材料对,模拟了多层膜非理想界面对多层膜反射率的影响。采用直流磁控溅射技术在超光滑硅基片上制备了C r/C、C r/Sc多层膜。利用X射线衍射仪测量了多层膜结构,在德国Bessy II同步辐射上测量了多层膜的反射率,C r/C,C r/Sc多层膜峰值反射率分别为7.50%,6.12%。     

高反射率13nmMo/Si多层膜

采用离子束溅射在不同的工艺参数下制备一系列单层Mo膜、Si膜及多层膜,并用原子力显微镜分析单层膜表面粗糙度及两种材料间的界面扩散.当束流电压超过一定数值时,可避免单层膜的柱状生长;在Mo-on-Si和Si-on-Mo界面中,Mo-on-Si界面扩散对反射率的影响更大.采用X射线衍射仪分析多层膜中Mo、Si材料的晶体结构,均为多晶结构,其中Mo为(110)晶向,Si为(400)晶向.根据上述分析优化工艺参数,获得的13nmMo/Si多层膜反射率达到60%.     

Co/Mo2C多层膜热稳定性及界面特性研究

为研究多层膜反射镜的热稳定性,设计制备了工作在778eV处的Co/Mo2C多层膜,研究了多层膜在退火实验中的热稳定性及界面结构的变化。通过X射线反射测试表征及拟合退火前后多层膜的结构信息,并用X射线衍射表征多层膜退火过程中膜层晶相结构的变化。结果表明,多层膜的界面质量较好,未退火样品处于无定形态。在退火过程中,周期厚度变化小,多层膜的热稳定性优异。随着退火温度的升高,在Mo2C-on-Co界面处,Co从Co-C混合区域中析出生成Co3Mo晶粒,界面扩散程度加大,从而Co-on-Mo2C界面的热稳定性要优于Mo2C-on-Co界面。     

共溅射制备WxSi1-x/Si多层膜应力的实验研究

采用直流磁控溅射技术制备了周期厚度为27.5nm的W/Si多层膜,使用实时应力测量装置对其应力特性进行了研究。为降低膜层应力,采用W、Si共溅射技术制备WxSi1-x膜层替换W膜层,制备出WxSi1-x/Si多层膜,与W/Si多层膜的应力特性进行了比较研究。结果表明,W/Si多层膜为较大的压应力,测量值为-476.86 MPa,WxSi1-x/Si周期多层膜为较小的压应力,测量值为-102.84MPa。因此采用共溅射制备WxSi1-x代替W可以显著改善多层膜的应力特性。     

W/B4C、W/C、W/Si多层膜的研究

给出了W/B₄C、W/C、W/Si(钨/碳化硼、钨/碳、钨/硅)周期多层膜的制备和测量研究。用超高真空直流磁控溅射方法制备出周期在1.1~7.2 nm范围内的多层膜样品,采用X射线衍射仪(XRD)小角度测量方法检测多层膜的光学性能,并用透射电镜(TEM)对样品的微观结构进行了研究。结果表明:周期大于1.3 nm的多层膜样品的结构质量高,膜层结构清晰,界面粗糙度小;周期为1.15 nm的多层膜的膜层结构不是很明显;所有膜层均为非晶态,没有晶相生成。结果还表明:采用目前的溅射设备和工艺过程能够制备出满足同步辐射荧光光束线上单色器用多层膜。     

Scratch hardness and mechanical property correlation for Mg/SiC and Mg/SiC/Ti metal–matrix composites

Scratch hardness results conducted on magnesium based metal–matrix composites using submicron SiC (4.8–15.4 wt%) and micron sized Ti (2.7 wt%) particulates are presented. These results are further correlated with composites' bulk mechanical properties such as the normal hardness, the elastic modulus and the yield strength. The data show that the scratch hardness correlates well with the normal hardness and the elastic modulus as all of these parameters increase with an increase in the weight percent of the reinforcing particulates. The scanning electron microscopic study reveals that the composites have greater tendency to form brittle cracks at the edges and wear debris in comparison to pure Mg. The addition of 2.7 wt% of Ti marginally increases the scratch resistance of the composites.     

电沉积铜／镍纳米多层膜及巨磁阻效应

以（110）高择优的Cu片为基体,在硫酸盐溶液中采用常规脉冲法制备了不同调制波长的Cu／Ni纳米多层膜。利用扫描电镜（SEM）分别对多层膜的断面及表面进行表征。结果表明,Cu／Ni纳米多层膜子层厚度均匀连续,且表面与调制波长有紧密联系。利用传统的四探针法对多层膜巨磁阻（GMR）进行测试。结果表明,在一定调制波长范围内GMR值随调制波长增大而减小。分别对铜和镍子层厚度及周期数进行优化,制备出GMR值高达34．4％的Cu／Ni多层膜。     

不同温度下多层结构TiCN/TiC/TiN镀层的摩擦学行为

用化学气相沉积法在高速钢基体上制备了多层结构的TiCN/TiC/TiN镀层,分别用压入法和球坑法测定了镀层的结合强度和厚度;用显微硬度计测定了镀层的努氏硬度;在不同温度条件下,用球盘磨损试验机研究了镀层摩擦因数的变化规律,分析了温度对镀层摩擦磨损性能的影响。结果表明:该镀层的结合强度优异,厚度约为5μm,硬度约为2 352HK;在高温(550℃)下,镀层的摩擦因数一开始就很高,随后继续上升直到最大值,接着开始逐渐下降;室温下,镀层的摩擦因数一开始很低,随后较快地上升到一定值,之后上升速度减缓,最后达到稳定阶段;室温下,镀层磨痕中间局部有块状剥离,边缘有大量磨屑;高温下镀层出现塑性变形。     

TiN/TiSiN复合涂层显微结构与力学性能研究

采用工业用直流脉冲等离子体增强化学气相沉积(PCVD)法在硬质合金刀具基体上制备了TiN和TiN/TiSiN复合涂层.对TiN涂层和不同沉积温度下制备的三种TiN/TiSiN复合涂层的微观结构和力学性能进行了对比研究.结果表明:随着沉积温度的升高,TiN/TiSiN复合涂层的结合力增大;沉积温度为550℃时,TiN/T...     

Mg/HA复合材料的制备及其性能

采用干磨方式对质量分数为80%Mg 20%HA(羟基磷灰石)的混合粉末进行了高能球磨,并烧结制备了复合材料;测定了复合材料的抗压强度、硬度和耐腐蚀性能;通过扫描电镜和光学显微镜观察了压断试样断口形貌和复合材料的显微组织.结果表明:随着球磨时间的延长,粉末得到充分混合细化,HA相均匀分布在基体中,复合材料的抗压强度和硬度都不断增大;球磨30 h时复合材料的力学性能和组织达到了比较理想的匹配;Mg/HA复合生物材料具有较好的生物活性,但耐腐蚀性能有待提高.     

Evaluation of the friction of WC/DLC solid lubricating films in vacuum

The accuracy of nanopositioning is to a large extent limited by the friction-caused errors, particularly in vacuum environments. An investigation of the friction behaviour of sp²-bonds dominating diamond like carbon (DLC) coatings and WC_1−x/DLC, WC(N)/DLC multilayer coatings, which are considered to be used in nanopositioning in vacuum, have been performed by a vacuum microtribometer. By using an atomically smooth Si sphere as a counterface, the reciprocating sliding friction was measured at a normal load <5 mN, and running speed at a 1–100 μm/s in ambient air and in ultra high vacuum (UHV) at 10⁻⁷ Pa, and correlated with microstructures and properties of the coatings. When tested in UHV, the coefficient of friction (COF) for pure DLC coatings (thickness: 700 nm) changes significantly between 0.2 and 0.4. Once the thickness of DLC layers is limited to 5 nm by formation of multilayer coatings, the COF in UHV decreases by nearly one order to 0.02–0.05. We suggest that the deformation of DLC films and the transfer films determines COF. Thick DLC coatings can induce more plastic deformation and consumes more energy in sliding resulting in a high COF. Thickening of the transfer film in running leads to a continuous decrease of COF since the deformation of the transfer films turns easier. The low COF of multilayer coatings is mainly due to their confinement of the thickness of DLC films. A consistent velocity-strengthening frictional behaviour of both WC_1−x/DLC and WC(N)/DLC coatings in UHV indicates that the transfer films acting as a thin layer of granular material. Further study of the friction behaviour with the presence of such granular materials might be interesting for the further development of tribological coatings for vacuum applications.