具有择优取向性的基材表面的薄膜厚度的X射线衍射测量修正

根据薄膜对X射线的吸收效应,利用X射线衍射方法可测量出多晶基材表面的薄膜厚度。但试验结果显示,基材的择优取向效应对薄膜厚度的测量影响显著。根据理论分析,提出了择优取向修正方法。在对X射线衍射数据进行择优取向修正后,利用最小二乘法对修正后的数据进行拟合。拟合结果显示,该方法可以有效地对基材的择优取向效应进行修正,从而获得较为准确的薄膜厚度值。     

离子注入与沉积TiN膜层中的残余应力

利用掠入射X射线衍射(GIAXRD)研究了GCr15轴承钢表面等离子体浸没离子注入与沉积(PⅢ＆D)氮化钛(TiN)薄膜后膜层表面的应力状态.用X射线衍射(XRD)分析了处理后膜层的化学组成.探讨了薄膜厚度和掠入射角对表面膜层中应力变化规律的影响.结果表明,表面膜层中主要存在TiN相,同时含有少量的TiO2和钛氮氧的化合物.不同工艺下,TiN/GCr15轴承钢试样表面膜层中存在的应力均为压应力;且应力值随着掠入射角度的增大而减小,随着薄膜厚度的增加而降低.     

Si和UO_2芯块表面ZrB_2薄膜的制备和表征

Zr B2薄膜作为可燃中子毒物在反应堆上得以应用。本研究采用磁控溅射的方法在Si(111)和UO2芯块表面制备了Zr B2薄膜。利用扫描电镜(SEM)对薄膜的表面与截面形貌进行了观察,利用X射线衍射(XRD)仪、X射线能谱(EDS)、X射线光电子谱(XPS)对薄膜的物相及成分进行了表征,采用热循环以及划痕法对膜层与基体的结合性能进行考核。结果表明,所制备的薄膜为Zr B2薄膜且膜层较为纯净,基本只含有Zr和B 2种元素;Zr B2膜层和UO2基体结合性能良好,膜层生长致密均匀;膜层破坏的临界载荷约为455 m N。     

外延膜的高分辨X射线衍射分析

广泛应用于半导体、铁电和光电材料中的外延结构特征以及应变和缺陷会影响外延膜的物理/化学性能。高分辨X射线衍射是对外延结构进行无损准确表征的关键技术。本文从高分辨X射线衍射与外延结构倒易空间的关系出发,重点阐述高分辨X射线衍射与普通X射线衍射的联系与区别,以强调高分辨X射线衍射特征。以铁电外延膜与衬底结构高分辨X射线衍射为例,系统分析它们的高分辨X射线衍射斑特征,包括共格生长、非共格生长、倾斜生长下衍射斑特征,以及外延膜的尺寸、外延膜的倾斜扭转和外延膜的应变对衍射斑的影响等。结合Si1-xGex(x=0.1)等外延膜结构的具体分析阐述如何通过高分辨X射线衍射谱来获取外延膜结构参数,包括外延膜晶格常数、晶格错配度以及厚度和超晶格等信息。本文还系统介绍了高分辨X射线衍射中的倒易平面图的作法,以及相关的理论和实验方法,并据此获得了PbTiO3外延膜的应力状态、畴结构、相变等结构信息。     

阴极弧径向不同位置膜层性能分布规律

利用阴极弧沉积的方法在201不锈钢基体上制备了TiN薄膜,研究了阴极弧径向不同位置大颗粒、膜厚以及膜层性能的分布规律.分别采用X射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)分析了膜层的相结构、膜层的表面形貌和截面形貌.研究了镀膜试样和基体在3.5%(质量分数)NaCl溶液中的腐蚀行为,并利用电化学方法分析其抗腐蚀性能,并采用球-盘式摩擦磨损、划痕测试以及微小压痕等方法测试了径向不同位置沉积的TiN薄膜摩擦磨损性能、膜基结合力以及硬度.结果表明,靠近靶材中心的位置,膜层的硬度、厚度最大,电化学腐蚀电位最高,在径向夹角20°处的膜层厚度、硬度最小.在靠近出气位置侧沉积的TiN薄膜大颗粒数目较多,造成表面缺陷增加,TiN薄膜的抗腐蚀性能下降.靠近弧源中心位置沉积的膜层摩擦磨损系数较大,两侧处的膜层摩擦系数较小,膜基结合力与表面形貌和膜层厚度有很大关系.     

离子束溅射技术制备PtRu纳米合金薄膜载体催化剂材料及其结构表征

采用离子束溅射技术，Pt和Ru双靶材通过制备工艺条件的设计，制备出含单质Pt、单质Ru及PtRu合金的纳米载体薄膜材料。采用X射线衍射、透射电镜、X射线光电子能谱等分析手段表征了薄膜材料的结构，验证了离子束溅射技术制备Pt合金薄膜的可操作性，并对Pt合金戍膜规律进行了初步探索。     

磁控溅射铱薄膜的表面形态与取向演变的控制优化

目的 研究磁控溅射制备金属Ir膜的过程中溅射参数对Ir膜表面微结构和晶体质量的影响,制备高质量(100)取向的外延Ir膜,为单晶金刚石的异质外延生长奠定重要基础。方法 通过磁控溅射技术在单一改变参数(溅射功率、溅射厚度)的条件下制备金属Ir膜,通过分析原子力显微镜、扫描电子显微镜、X射线衍射、电子背散射衍射等测试结果,研究了各条件对所制备Ir膜粗糙度、表面形貌、晶体结构和取向的影响,并通过摇摆曲线衡量真空退火对薄膜晶体质量的优化效果。结果 在(100)MgO衬底上外延生长的Ir膜具有均匀的微结构,该结构由规则且紧密的矩形颗粒排列而成。薄膜表面微结构特征尺寸随溅射功率升高而逐渐减小;当功率为45 W时,Ir(200)X射线衍射峰强度最大、半高宽最宽;而随着厚度的增大,Ir(200)X射线衍射峰的半高宽及强度均增大。经优化的Ir膜表面光滑(Ra<0.5nm)、薄膜晶体质量高(θ_FWHM<0.5°)。结论 功率、厚度和退火处理都会影响薄膜晶体质量和表面微结构尺寸,合适的功率和厚度结合退火处理能获得具有特定表面微结构的高质量Ir膜。     

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 本文研究了用近平行的入射X射线，以掠入射的方式，利用薄膜下基体某一晶面衍射强度随掠入射角的变化关系来测定薄膜厚的方法。导出了基体某一晶面的衍射强度的对数InIr与掠入射角函数f(r)之间的线性关系，发现该直线的斜率即为薄膜的线吸收系数与其厚度的乘积。对WC Co硬质合金上的金刚石薄膜厚度进行了测定，并对该方法的重复性进行了验证。结果表明，InIr与f(r)之间的具有很好的线性相关性，而且该方法具有较好的精确性。     

高速钢表面离子镀TiC薄膜及其耐磨性研究

采用多弧离子镀技术在W18Cr4V高速钢表面沉积TiC薄膜,通过场发射电镜、能谱及X射线衍射研究了薄膜表面及界面的结构与组成,并利用微量磨损仪对TiC薄膜的耐磨性进行了对比.结果表明,多弧离子镀在高速钢表面获得的TiC薄膜硬度达2900 HV0.05,薄膜表面平整致密,在TiC薄膜与基体之间存在一扩散并不明显的伪扩散层.由于TiC膜的硬度高于TiN膜且具有更低的摩擦系数,TiC膜的耐磨性优于TiN膜.     

X射线衍射-拉伸法测薄膜应力

薄膜应力的测量一直是一个困难的问题。本文尝试用一种新的方法——X射线衍射-拉伸法,对薄膜的应力进行检测,与侧倾法实验结果相比较,X射线衍射-拉伸法更为准确与可靠。     

薄膜厚度的电子探针测量软件与应用

利用Ｓｅｗｅｌｌ的Ｘ射线激发深度公式建立起用电子探针测量有衬底纯元素薄膜厚度的应用软件，测量了Ｔｉ，Ｃｕ，Ｍｏ等四种厚度的薄膜标准的质量厚度，并对测量误差进行分析，最后给出了各纯元素薄膜厚度的测量下限。     

薄膜厚度对HfO2薄膜残余应力的影响

HfO2薄膜是用电子束蒸发方法制备的，利用ZYGO干涉仪测量了基片镀膜前后曲率半径的变化，计算了薄膜应力。对样品进行了XRD测试，讨论了膜厚对薄膜残余应力的影响。结果发现不同厚度HfO2薄膜的残余应力均为张应力，应力值随薄膜厚度的增加而减小，当薄膜厚度达到一定值后，应力值趋于稳定。从微观结构变化对实验结果进行了分析，发现微结构演变引起的本征应力变化是引起薄膜残余应力改变的主要因素。     

一种二氧化钒膜的新的生长模式

采用直流反应磁控溅射法,在Si(100)基片表面沉积厚度为1000nm的二氧化钒膜。利用X射线衍射(XRD)仪和扫描电镜(SEM)分析膜的晶相和形貌,观察到二氧化钒膜的一种新的生长模式。X射线衍射分析表明生成的膜为典型的多晶二氧化钒膜,其(200)晶面衍射峰较强。扫描电镜(SEM)分析表明,随着膜厚的增加,膜表面晶粒增大,膜表面的晶粒呈现出独特的纺锤状或棒状;膜具有明显的柱状生长特征,在膜厚380nm以上时,柱状晶生长速率快速提高。样品的阻温特性分析表明,生成的二氧化钒膜具有典型的金属-半导体相变特征。     

多壁纳米碳管/TiO2复合薄膜的制备与光阴极保护性能研究

用溶胶凝胶旋涂工艺在304不锈钢表面制备了多壁纳米碳管MWCNT/TiO₂复合薄膜,用X射线衍射技术和电子显微技术研究了复合薄膜的物相组成与显微形貌,同时采用电化学分析手段,分别在250 W紫外灯和28 W节能灯的照射下,表征了MWCNT/TiO₂复合薄膜在3% NaCl溶液和海水介质中对304不锈钢的光阴极防腐蚀性能。研究结果表明,经450℃煅烧和加入管径为20~40 nm纳米碳管制备的MWCNT/TiO₂复合薄膜,不论是在紫外光还是白光激发下都表现出了比纯TiO₂薄膜更加优良的光电性能。同时也表明在3% NaCl溶液和海水介质中纳米碳管的引入都可有效增强TiO₂薄膜对304不锈钢的光阴极防腐蚀性能。     

Preparation and characterization of microcrack-free thick YBa2Cu3O7-δ films

High quality epitaxial YBa2Cu3O7-δ (YBCO) superconducting films were fabricated on (00l) LaAlO3 substrates using the direct-current sputtering method. The attainment of an unusually high film thickness (up to 2.0 μm) without microcracking was attributed in part to the presence of pores correlated with yttrium-rich composition in the films. The influence of the film thickness on the microstructure was investigated by X-ray diffraction conventional scan (θ-2θ, ω-scan, pole figure) and high-resolution reciprocal space mapping. The films were c-axis oriented with no a-axis-oriented grains up to the thickness of 2 μm. The surface morphology and the critical current density (Jc) strongly depended on the film thickness.Furthermore, the reasons for these thickness dependences were elucidated in derail.     

偏压对GLC镀层的结构及应力的影响研究

采用磁控溅射离子镀技术制备了类石墨镀层（GLC）,利用扫描电子显微镜（SEM）测量了镀层的厚度、X射线衍射仪（XRD）研究了材料的物相和应力,并结合透射电子显微镜（TEM）观察和分析了材料的组织结构。研究结果表明：不同偏压下得到的镀层结构相同,均为非晶为主的类石墨镀层,并且随着偏压增大,膜厚逐渐减小;在所研究的偏压下,应力变化规律是随着偏压的增加,样品与基体的复合应力先增大,后减小,其中～65V时达到最大值。     

镀铂栅极抑制电子发射性能研究

利用离子束辅助沉积（IBAD）方法在Mo栅极表面上沉积Pt膜，采用试验二极管方法测量和比较阴极活性物质Ba，BaO蒸发到镀铂栅极和纯钼栅极表面上后的电子发射性能。采用XRD，EDX，XPS等测试手段对其栅极表面进行对比分析和表征。实验结果表明：镀铂栅极具有明显的抑制电子发射性能，并初步探讨了离子束辅助沉积Pt膜抑制栅电子发射的机理。     

离子束轰击对多层膜摩擦学性能的影响

用Ｎｅ离子束混合法制务了Ｎｉ／Ｃｒ多层膜，用Ａｕｇｅｒ光电子能谱（ＡＥＳ），Ｘ射线衍射（ＸＲＤ）分析离子束混合多层膜的元素组成，分布和相结构，将其结果与简单蒸发沉积的Ｎｉ／Ｃｒ多层膜结构进行比较，同时，对多层膜（轰击与未轰击）的硬度及摩擦学性能进行测定分析比较，结果表明，离子束混合多层膜的硬度和抗磨性能与简单蒸发沉积多层膜相比都相有提高，这主要是因为Ｎｅ离子的轰击使用使多层膜更加致密及膜内的碳化铬