离子束入射角度对Co50Nb50薄膜微结构的影响

利用离子束辅助沉积技术,通过改变离子束入射方向与薄膜表面法线的夹角,制备了一系列厚度为50 nm的Co50Nb50薄膜,并研究了离子束入射方向对薄膜表面结构的影响.实验中,离子束入射角分别为0°,30°,45°,75°和85°(掠射).研究结果表明,所得到的薄膜均为非晶结构.离子束垂直入射(0°入射)时,薄膜表面产生渗流花样;入射角为30°时,渗流现象更加明显,薄膜表面粗糙度增大;随入射角增至45°,表面渗流现象减弱,薄膜变得平整;当入射角进一步增加到为75°,薄膜表面出现平行于入射方向的纳米条纹;离子束掠入射(85°入射)时,薄膜表面条纹的平均宽度减小,均匀性提高.研究表明上述表面结构的变化是原子沉积、离子束溅射和沉积原子热扩散共同作用的结果.     

磁控过程的计算机模拟

本文基于蒙特卡罗方法,并结合SRIM软件,编制程序跟踪模拟了磁控溅射各物理过程的粒子状态.以铝靶材为例,得到了粒子在磁控溅射各物理过程的状态分布,讨论了工作参数对薄膜沉积过程的影响.模拟结果表明:溅射原子的能量主要分布在20 eV以下,当原子沉积到基片表面时,其能量主要分布在15 eV以下,但有两个分布峰值,两个分布峰值对应着快慢两种不同形式的沉积过程.原子沉积到基片 表面的位置大致服从正态分布,气压p和靶基距离d影响正态分布的方差,也即影响沉积原子在基片表 面分布的均匀性.功率与沉积速度呈良好的线性关系,在工作气压为1 Pa,靶基距离为60mm的条件下,当入射粒子的能量为250 eV时,模拟得到的功率效率最大.     

强流脉冲离子束轰击对钛合金表面的损伤研究

为了研究强流脉冲离子束(IPIB)辐照在钛合金表面造成的损伤效应,利用IPIB在低、中、高三种能流密度下对钛合金表面进行了轰击。通过金相显微镜和扫描电子显微镜对离子束诱发的表面形貌进行了分析。结果表明,当能量密度为1.44 J/cm2时,5次脉冲轰击,靶材表面开始形成大量的熔坑。能量密度为4.5 J/cm2,10次脉冲辐照,表面出现大量较深的微裂纹,其形态分布与材料本身的缺陷密切相关。IPIB轰击能够诱发表层强烈的塑性变形;多次脉冲轰击,变形区域表面形成分布均匀,尺寸约为1μm的微孔洞形貌。微孔洞成分的线扫描结果显示,孔洞内部C,O和Si等杂质轻元素含量发生改变,β相稳定元素Mo含量基本保持不变。     

射频磁控溅射中离子输运的计算机模拟

采用射频辉光放电等离子体壳层模型和蒙特卡罗法 ,模拟了射频磁控溅射镀膜中工作气体离子 (Ar+)的输运过程 ,得到了离子到达靶面时的入射能量、角度和位置。模拟结果 :对靶材溅射的离子主要来自于溅射坑上方的等离子体区域 ,初始离子的位置分布可通过靶材溅射坑的形貌拟合得到 ;离子的能量主要集中在壳层电压附近 ,离子大多数以垂直入射。模拟与实际相符 ,可用作进一步模拟离子对靶材溅射时的输入参数。     

低能Ar+离子束辅助沉积择优取向Pt(111)膜

采用低能Ar+离子束辅助沉积方法,在Mo/Si(100)基底上沉积Pt膜,离子/原子到达比分别为0.1、0.2、0.3.若Ar+离子的入射角为0°,XRD谱分析表明,沉积的Pt膜均呈(111)和(200)混合晶向;当Ar+离子的入射角为45°,沉积的Pt膜均呈很强的(111)择优取向.因此若合理控制Ar+离子束的入射角,可在Mo/Si(100)衬底上制备出具有显著择优取向的Pt(111)薄膜.本文采用Monte Carlo方法模拟低能Ar+离子注入 Pt单晶所引起的原子级联碰撞过程,得出Ar+离子入射单晶铂(200)晶面时,Ar+离子的溅射率与入射角的关系,对Pt膜择优取向的机理作了初步的探讨和分析.     

射频磁控溅射中离子输运的计算机模拟

采用射频辉光放电等离子体壳层模型和蒙特卡罗法，模拟了射频磁控溅射镀膜中工作气体离子(Ar^ )的输运过程，得到了离子到达靶面时的入射能量、角度和位置。模拟结果：对靶材溅射的离子主要来自于溅射坑上方的等离子体区域，初始离子的位置分布可通过靶材溅射坑的形貌拟合得到；离子的能量主要集中在壳层电压附近，离子大多数以垂直入射。模拟与实际相符，可用作进一步模拟离子对靶材溅射时的输入参数。     

离子束辅助沉积入射角对FexCr1-x合金薄膜微结构及磁性的影响

运用离子束辅助沉积技术在不同的离子束入射角(0°,15°,30°,45°,60°,75°)下,制备了的FexCr1-x合金薄膜(x=50,67),并对其微结构和磁性进行了研究.在两组不同成分的薄膜中,均发现仅在入射角为45°时,垂直于膜面的方向上出现了(002)择优取向,且伴随着膜面的平面磁各向异性,而在其他角度的情况下,无择优取向及平面磁各向异性获得.根据择优取向的形成机制,斜入射的离子束在沉积过程中起到了混合及沟道效应的作用.     

斜离子束辅助沉积对Co30Nb70薄膜结构及其热稳定性的影响

本文研究了离子束辅助沉积(IBAD)Co30Nb70薄膜过程中离子束入射角对薄膜微结构及热稳定性的影响.实验结果表明,在0°到75°范围内改变离子束入射角均可得到Co30Nb70非晶薄膜,但样品微结构出现变化,观察到多孔和沟槽结构.所有样品经300℃退火30 min,入射角为45°制备的样品出现强织构bcc亚稳相,其它入射角沉积的样品均保持非晶相.继续将样品在450℃退火30 min,入射角45°沉积的样品中bcc亚稳相消失,溶人非晶相;15°和75°入射沉积的样品开始晶化.分析认为离子束入射角变化引起的原子混合效应的改变,以及薄膜中的多孔结构对上述变化有重要影响.     

强流脉冲离子束制备功能膜研究进展

强流脉冲离子束在离子能量密度达到5J/cm2的条件下,辐照靶材表面形成二次烧蚀等离子体,可以在基材表面沉积与靶材化学成分一致性良好的膜层.评述了近年强流脉冲离子束沉积功能膜的研究进展,为进一步进行膜层沉积机理和工艺研究提供理论依据.     

分子动力学模拟C+离子与聚变材料钨的相互作用

采用分子动力学方法模拟不同能量的C+离子与聚变材料钨的相互作用.模拟结果表明:当C+离子入射剂量为3.11×1016 cm-2,入射能量为50eV时,样品表面形成一层碳膜;而入射离子能量为150和250eV时,C+离子入射到样品内与钨原子共同形成碳钨混合层,样品表面没有形成碳膜;碳的沉积率随能量的增大先减小后增加,溅射率随能量的增大先增大后减小;轰击后的样品中,碳原子密度、C-W键密度及C-C键密度分布都随能量的增加逐渐向样品内移动,且C-W键分布厚度随能量的增加而逐渐增加,C-C键分布厚度几乎不随能量变化;在作用过程中极少量的钨原子发生溅射,但引起钨品格损伤严重;碳在轰击后的样品中主要以Csp3杂化形式存在.