Beryllium Surface Modified by B Ion Implantation

Beryllium is implanted with 100 keV,2×10~(17) B/cm~2 and post-implanted sample isannealed at 650℃ for 1 h.Hardness measurementindicates that the hardness increases withimplantation and can further be modified bypost-implantation heat treatment.Profile measurement shows that implantationcauses contamination on the surface of beryllium.During annealing boron diffuses out of berylliumand carbon on surface diffuses into beryllium.Beryllium surface is modified by compositionchange and carbide formation.     

一种新型复合加速离子注入动力学研究

提出了一种基于靶台(工件)二次加速的束线离子注入的新方法,基本原理是将传统束线离子注入和等离子体离子注入有效复合。采用二维Particle-in-cell(PIC)模型对这种注入方法进行了数值仿真研究。考察了靶台加负偏压情况下靶台表面空间电势、离子密度变化以及离子的运动状态的时空演化。统计分析了不同时刻离子注入剂量、注入能量和注入角度的分布规律。结果表明:靶台施加偏压对束流离子起到了很好的二次加速效果,束线离子复合加速离子注入这种新方法理论上是切实可行的。同时发现在靶台附近空间电场的作用下,离子束会发生小角度偏转,由柱状形逐渐变成"喇叭口"形,靶台表面有效注入范围扩大。靶台表面注入剂量分布呈中心区域高边缘区域低的趋势。这种新方法有助于减缓电源硬件加工的难度,增加了工艺的灵活性。     

渗硼注氮复合处理表面硬化层研究

采用渗硼工艺和新型的等离子体源氮离子注入技术对Cr12MoV钢进行复合处理 ,获得了高硬度的表面硬化层。用XPS对硬化层进行相分析和性能试验 ,结果表明 :硬化层主要由立方氮化硼 (C BN)和FeB组成 ,硬化层具有很高的硬度和耐磨性     

离子注入对钛酸铅膜结构的影响

我们用Sol-Gel法制备了非晶钛酸铅膜。研究了各种温度下离子注入对其结构的影响。发现注入温度较低时,铅在非晶钛酸铅膜中聚集并结晶;当注入温度较高时,离子注入阻碍晶态钛酸铅的形成而使膜中出现晶态铅和氧化铅。     

钛表面铜离子注入对细菌和细胞行为的影响

医用钛及其合金被广泛用作骨组织替换材料,但缺乏抗菌性,易导致细菌感染。铜具有良好的抗菌性能,将其引入到钛表面,可改善医用钛的抗菌性能;然而铜含量过高对细胞具有毒性。因此,需要调节铜的含量,实现铜的抗菌性能和细胞相容性之间的平衡。本研究采用等离子体浸没离子注入技术对医用钛进行表面改性,获得表面含铜量不同的样品,并研究改性钛表面对细菌和细胞行为的影响。结果表明,钛表面含铜量较低的样品能够促进大鼠骨髓间充质干细胞(rBMSCs)和人脐静脉内皮细胞(HUVECs)的增殖,但对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌没有抑制能力;随着离子注入时间的延长,钛表面含铜量较高的样品抗菌能力显著提高,同时也未产生明显细胞毒性。因此,通过控制钛表面的铜含量,可以获得兼具良好抗菌性能和生物相容性的钛植入材料。     

等离子体基低能离子注入技术的研究与发展

将低能离子注入技术引入等离子体基离子注入,一方面利用低能离子注入的低能优势,另一方面利用等离子体基离子注入的全方位优势,开发出等离子体基低能离子注入技术。等离子体基低能离子注入技术包括等离子体基低能氮、碳离子注入和等离子体源低能离子增强沉积两类工艺。低能离子的注入能量（０．４～３ ｋｅＶ）达到常规等离子体热化学扩散处理的电压范围,而工艺温度（２００～５００℃）则降至常规离子注入的上限温度范围。通过大量的工艺实验研究,实现了工艺过程的优化和控制,完成了对等离子体基低能离子注入改性铁基材料的金属学问题及物理、化学和力学性能的系统研究。证明了等离子体基低能离子注入技术满足铁基材料的表面改性要求。同时具有产业化发展潜力。     

氮离子注入法合成CNx膜的化学键表征

采用N离子注入金刚石膜和热解石墨方法合成了CNx膜,用Raman光谱和XPS谱对合成薄膜中C、N的化学键合状态进行了研究.通过与Raman光谱的比较,我们对合成样品XPS谱中N1s的化学键合状态作出如下归属:≈400.0 eV属于sp2 C-N键;≈398.5 eV则属于sp3 C-N键.结果显示:碳原子、氮原子间的化学键合状态,明显地依赖于衬底材料及注入N离子的能量.     

离子注入制备纳米晶研究进展

离子注入技术是一种在材料近表面形成埋层纳米晶的一种非常有效的方法，纳米晶的出现使得基体材料具有特殊的物理性质，综述了近几年来利用离子注入技术的金属，半导体、磁性材料纳米晶的发展情况及其潜在的应用，并提出了现存的问题。     

一种氧离子注入诱生缺陷的TEM表征

在利用氧离子注入工艺制备SOI材料的过程中,发现了一种"纳米网状"的结构缺陷.利用透射电镜、选区电子衍射和能谱分析对该缺陷进行了研究.结果表明,该缺陷呈网状,化学成分为硅和氧.初步研究认为,氧离子注入硅中所产生的穿通位错是形成该类缺陷的主要原因.     

低能离子注入对聚苯胺薄膜的改性研究

利用低能量的N 对电化学合成的聚苯胺薄膜进行了离子注入改性 ,实验结果表明 :聚苯胺薄膜经N 注入后薄膜电导率随注入能量和剂量的增加而提高 ,电导率最大提高了 9个数量级 ,即由本征态的电导率 (>1× 1 0 -12 S/cm)提高到 1 76× 1 0 -3 S/cm(注入剂量 :3× 1 0 17ions/cm2 ,注入能量 :35keV) ;同时离子注入后聚苯胺薄膜在可见光范围的吸收比增强。     

N+离子注入侧链含偶氮染料发色团的聚酰亚胺薄膜的微观结构

利用对-硝基苯基重氮氟硼酸盐和聚酰胺酸进行重氮偶合反应,然后再经过酰亚胺化反应,合成了侧链含偶氮染料发色团的聚酰亚胺非线性光学材料(NLOPI)。采用能量为30 keV,剂量为6.0×1016ions/cm2的氮离子对NLOPI进行离子注入改性。通过傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、紫外-可见吸收光谱(UV-Vis)、X射线粉末衍射(XRD)、热失重分析(TGA)和扫描电镜(SEM)对离子注入改性NLOPI的微观结构和热稳定性能进行研究。研究表明,离子注入改性后的NLOPI在3426 cm-1和1653 cm-1处出现N-H的振动吸收峰;在400 nm~600 nm的可见光区域的吸收强度减小;离子注入使NLOPI的分子链排列更加规整,取向度明显增加,结晶性能有所改善,但仍是非晶态聚合物;离子注入后NLOPI的起始分解温度为320℃,材料的热稳定性能显著增强。     

等离子体源离子注入法制备类金刚石薄膜

用等离子体源注入(PSII)在Si(100)上制备类金刚石膜，放电气体采用CH4，用微波电子回旋共振(ECR)产生等离子体。将-20～-30kV的高压加在衬底上，来提高离子的能量。通过Raman光谱和FT-IR光谱检测了类金刚石膜的化学组成及状态，并对其机械性能和表面形貌进行了检测。结果显示，硅片硬度和摩擦因数得到了改善，用PSII能够制备出性能优良的膜，可以将其应用到微电子器件(MEMS)上去。     

离子注入缺陷局域掺杂的高效率硅pn结发光二极管

本文将硼离子注入n型硅片制备出硅pn结发光二极管,系统研究了硼离子的注入剂量、能量、以及温度等条件对硅pn结电致发光效率的影响。随着注入的B原子浓度的提高,硅pn结二极管的电致发光效率显著增强,在B原子浓度接近2倍于退火温度下的固溶度时,室温下的电致发光效率达到最大值0.12%,比传统的硅pn结发光二极管增强了2-3个数量级。在低温电致发光光谱中,发现了两个来自局部掺杂缺陷的束缚激子发光峰。随着温度的升高,束缚激子的发光峰出现温度猝灭,束缚激子离化为自由电子和空穴,增加了硅带间自由激子复合的发光效率,从而使电致发光呈现随温度增加而增强的反常温度效应。     

Nanocomposite Materials Formed by Ion Implantation

Ion implantation has become a versatile and powerful technique for synthesizing nanometer‐scale clusters and crystals embedded in the near‐surface region of a variety of hosts in order to create nanocomposite materials with often unique optical, magnetic, and other properties. Here we review some of the principal features of this nanophase materials synthesis technique as well as the materials properties that are exhibited by nanocomposites created by using ion beams. Outstanding difficulties and future research directions are also discussed.     

银离子注入表面改性涤纶材料的抗菌性能研究

采用银视线离子注（beam ion implantation，BⅡ）对医用涤纶（polyethylene terephthalate，PET）材料进行表面改性，X射线衍射（X—Ray diffraction，XRD）和X射线光电子能谱（X—ray photoelectron spectroscopy，XPS）分析结果表明，在涤纶材料表面有效地形成了银离子注入层。细菌粘附实验结果证明，经过银离子注入的表面改性PET薄膜对表皮葡萄球菌（staphvlococus epidermis，SE）的粘附有明显抑制作用，比较培养时间为24h的细菌粘附可以看出，改性后的PET表面与未改性样品相比，表皮葡萄球菌的粘附率降低了76％。原子吸收光谱（Atomic absorption spectroscopy，AAS）的分析结果表明，注入银离子的薄膜在水中两小时的银离子释放浓度为0．22μg／mL。接触角测量结果表明，改性后材料表面的亲水性提高，且表皮葡萄球菌对改性涤纶的表面粘附自由能（△Fadh）为正值，因此不利于表皮葡萄球菌的粘附。     

C+和Ti+注入铝型材热挤压模表面改性研究

应用MEVVA源离子注入技术,在氮化处理基础上对H13钢模具进行了C和Ti双重离子注入表面改性研究.结果表明,C和Ti双重离子注入可以显著提高H13钢的表面硬度和耐磨性,降低摩擦系数,从而大幅度提高模具的使用寿命和产品质量,使模具挤压产量由离子注入前的3.51t提高到9.86t,提高了近200%.     

空间飞轮轴承等离子体浸没离子注入氮层性能研究

研究了氮等离子体浸没离子注入(PIII)技术处理后空间飞轮轴承内圈的摩擦学性能。通过原子力显微镜分析改性前后试样表面形貌,利用X射线电子能谱分析试样表面成分及结构,通过显微硬度计测量改性前后及不同注入时间下试样表面硬度,考察改性前后试样摩擦系数变化情况。结果表明,空间飞轮轴承内圈进行表面注氮后,表面形成Cr-N化合物,形成第二相及固溶强化使得试样表面硬度显著增加,摩擦系数明显减小,耐磨性增加,轴承组件工作电流明显减小。     

微波ECR等离子体源离子注入法制备DLC薄膜

用微波ECR等离子体源离子注入 (PSII)法 ,在硅片 ( 10 0 )上制备了类金刚石 (DLC)薄膜 ,工作气体采用CH4气体 ,研究了不同的气体流量对薄膜的影响。对制备的DLC薄膜 ,用拉曼光谱、FT IR光谱、AFM以及纳米压痕等手段对化学成分、化学键结构、表面形貌以及硬度等进行了表征     

新型基于离子注入技术的用于微池芯片的微加热器(英文)

为了降低微型聚合酶链式反应(PCR)芯片的功耗,设计了一种嵌入硅基内部的微加热器.该加热器由采用离子注入技术制作的加热电阻并行排列构成.利用设计的热循环控制系统,对微加热器进行了热循环特性研究,包括功耗、不同加热功率下的温升速率以及样液对芯片温度及功耗的影响.实验结果表明,当加热功率为1.6 W时平均温升速率可达4.7℃/s,90℃时芯片功耗仅为0.67 W.最后获得了PCR循环试验曲线.因此,该加热器可以有效降低芯片的功耗,更好地满足微型PCR芯片的要求.     

等离子浸没离子注入沉积纳米TiN薄膜的机械性能研究

采用等离子体浸没离子注入沉积(PⅢ-D)在不锈钢基底上合成TiN薄膜。对沉积TiN薄膜后的不锈钢试样进行拉伸变形实验,扫描电子显微镜(SEM)原位观察表明在较大塑性变形量下氮化钛薄膜没有剥落和裂纹出现。采用划痕法测得薄膜与基体间有较强的结合力。薄膜的纳米压痕测试显示出很高的纳米硬度和弹性模量值。通过对合成TiN薄膜的TEM结构测试、AFM表面观察、AES成分结果分析,认为该合成薄膜的纳米级晶粒尺寸、致密的表面质量以及成分沿深度的分布是其具有优异的抗塑性变形性能以及高的结合强度的原因。