离子束辅助沉积Fe－N薄膜的相形成

用离子束辅助沉积方法合成Ｆｅ－Ｎ薄膜，用离子束背散射和Ｘ射线衍射方法分析薄膜成分和结构．结果表明，薄膜的组分（α－Ｆｅ，ζ－Ｆｅ２Ｎ，ε－Ｆｅ（２－３）Ｎ，γ＇－Ｆｅ４Ｎ相等）取决于沉积参数。给出了沉积温度和Ｎ／Ｆｅ原子到达比组成的相区域图．     

离子束增强沉积合成氮化钛薄膜的计算机模拟SCIEI

本文建立了一个适用于描述离子束增强沉积(Ion Beam Enhanced Deposition,即IBED)过程的Monte-Carlo计算机模拟程序。程序由离子注入计算和蒸发沉积计算两大部分组成。离子注入计算以二体碰撞近似为基础,以随机固体为靶模型,对入射离子和所有反冲原子的力学运动进行跟踪。程序中考虑了沉积原子对靶室中某些残余气体分子的吸附;还表达了靶的组份及密度在IBED过程中的不断变化,从而实现了靶的动态化。该程序可以提供IBED薄膜组份的深度分布、界面混合以及能量沉积等信息。计算结果表明,在IBED氮化钛薄膜中,Ti沉积速率对薄膜组份有很大影响。当沉积速率较低时,薄膜组份基本与注入离子和沉积原子的到达率比(N/Ti)无关。膜与基体间的混合层厚度随离子原子到达率比(N/Ti)增加而增加。计算结果与实验测试结果符合很好。     

离子束辅助沉积氧化镁薄膜

为了获得等离子体显示器的介质保护膜,利用离子束辅助沉积技术制备了致密的MgO薄膜;通过X射线衍射仪、扫描电镜、光电子能谱分析了MgO薄膜的特性及特性和工艺参数之间的关系。结果表明：薄膜主要显示（200）晶面的择优取向;从断面形貌、密度及折射率来看,离子束辅助沉积制备的MgO薄膜比电子束蒸发制备的MgO薄膜更致密,薄膜和基底间的结合力更强;离子能量,基底温度,沉积速率及退火处理影响薄膜的结晶,离子能量为1KeV时,薄膜结晶性最好,在离子能量固定为1KeV时,基底温度或沉积速率降低都能提高薄膜的结晶度;空气为退火有助于薄膜的进一步生长。     

离子束辅助沉积铪薄膜晶粒的择优取向

采用离子束辅助沉积方法(IBAD)在Si(111)衬底上沉积了铪薄膜. 实验发现 在铪膜生长时, 轰击铪膜的Ar+离子的能量、入射角度和束流密度对薄膜的晶粒取向有很大的影响. 当Ar+离子的能量为500 eV、入射角为75°、束流密度为0.9 A/m2时, 铪膜为(110)择优取向. 当束流密度大于1.2 A/m2时, 铪膜以(002)、 (100)混合晶向为主, 而与Ar+离子的入射角度无关. 讨论了铪膜晶粒取向的转变机制, 认为铪膜晶粒的择优取向, 不是单纯地取决于基于沟道效应的溅射机制, 或取决于基于能量极小原理的表面能最小或表面应力最小的面生长较快的机制, 而是影响薄膜生长的各种因素互相竞争、共同作用, 在非平衡态条件下表面能极小化的结果.     

离子束辅助磁控溅射沉积TiN薄膜的研究

利用三离子束辅助沉积设备，以离子束辅助沉积、磁控溅射和离子束辅助磁控溅射几种工艺在GCr15基体上沉积TiN薄膜。实验结果表明：离子束辅助磁控溅射有效地提高了薄膜的硬度、耐磨性和耐蚀性，改善了膜基结合力。     

工艺参数对离子束辅助沉积TiN薄膜性能的影响

为进一步提高牙科材料的生物相容性、耐磨性和耐腐蚀性能,将离子束辅助沉积制备TiN纳米薄膜技术引入到铁铬钼牙科材料的研究中,在Fe-Cr-Mo合金基体上制备了TiN薄膜.测定了表面膜层的显微硬度,在模拟口腔环境的溶液中,采用电化学方法,对经不同工艺参数沉积TiN薄膜的牙科用Fe-Cr-Mo合金的耐蚀性进行测试,并以未进行表面镀膜的Fe-Cr-Mo合金为对照.结果表明:经TiN镀膜处理的Fe-Cr-Mo软磁合金硬度明显增加,在口腔环境中的耐腐蚀性较未经表面镀膜处理的有明显提高.工艺参数不同,硬度增加的程度不同,耐蚀性差别也较大,当氮气流量为1.5mL/min,溅射时间为4h时,得到的膜厚为2μm,此时TiN膜硬度最高,在口腔溶液中耐腐蚀性最好.     

离子束辅助沉积对TiAlSiN薄膜性能的影响

分别利用真空电弧沉积技术与等离子体辅助真空电弧沉积技术在不锈钢片、高速钢片和单晶硅片上沉积TiAlSiN多元薄膜，通过X射线衍射和扫描电镜对采用两种方法制备的薄膜物相及表面形貌进行了分析比较，测定了高速钢片上薄膜的显微硬度，进行了耐磨性实验。结果表明，采用离子束辅助沉积制备的薄膜，有（200）面的择优取向，薄膜的表面形貌得到改善，硬度和耐磨性提高。     

CH_4离子束增强沉积对TiC薄膜显微硬度的影响机制SCIEI

研究了双离子束沉积ＴｉＣ薄膜的形成．离子束反应溅射膜的显微硬度比ＣＨ_４高子束增强沉积膜的显微硬度高．ＸＰＳ，ＴＥＭ和ＡＥＳ分析表明后者硬度低的一个重要原因是ＣＨ_４离子束轰击引入过量的自由碳原子．     

单源低能离子束辅助沉积类金刚石薄膜结构及性能研究

用单源低能氩离子束辅助沉积（ＩＢＡＤ）法制备了非晶碳薄膜．氩离子能量为４００－１５００ｅＶ．膜面光滑致密，与衬底的结合力较高。用Ｒａｍａｎ，ＦＴＩＲ，ＨＲＴＥＭ，ＴＥＤ，ＳＥＭ，ＥＲＤ及ＲＢＳ研究了薄膜的形貌、结构和组分，测量了膜的电阻率、显微硬度及摩擦系数．薄膜为无定形的类金刚石（ＤＬＣ）．其中含氢约为２０５ａｔ．－％，碳原子与氢原子几乎没有形成Ｃ－Ｈ键．随着离子束能量及束流的增加，显微硬度、摩擦系数增加，电阻率减小．硬度增加是由于薄膜致密度的增加，而电阻率降低是由于膜中金刚石键（ｓｐ~３键）含量减少的缘故．     

Fe表面多种离子注入层的研究SCIEI

本文应用Auger电子能谱及透射电镜研究了纯Fe表面分别注入Ni^+,Mo^+,B^+等单种离子及组合注入3种离子所引起的表面层化学成分分布及微观结构的变化。离子能量50—150keV,剂量5×10^(15)-4×10^(17)Ions/cm^2,室温注入。Auger谱表明,注入Ni^+,Mo^+使表面形成浓度达20—30at.-％的碳化层。组合注入形成较厚的表面非晶层,hcp结构的碳化物及fcc结构的奥氏体相。并对级联效应及辐照增强扩散对碳的渗入及形成非晶层的作用进行了讨论。     

离子束辅助沉积TiN膜的摩擦学特性

用ＸＰＳ，ＡＥＳ和ＸＲＤ分析厚约２μｍ离子束辅助沉积ＴｉＮ膜的成分和结构．实验表明：膜的表面成分主要是ＴｉＯ_２，膜内是轻微择优取向晶粒较细的ＴｉＮ．膜与衬底的界面存在混合区，用阶梯加载法测定润滑条件下ＧＣｒ１５钢与ＴｉＮ膜对磨时的临界载荷－速度关系．试验发现ＴｉＮ膜可显著扩大边界润滑区，承受较大载荷而不致发生擦伤．     

离子束辅助沉积TiN薄膜在模拟口腔溶液中的耐蚀性

应用离子束辅助沉积技术(IBAD)在Fe-Cr-Mo合金基体上制备了TiN薄膜,在模拟口腔环境溶液中测定了其自腐蚀电位、腐蚀电流密度、极化电阻、极化曲线,并用未经表面镀膜的铁铬钼合金进行了对比。结果表明:经TiN薄膜处理的Fe-Cr-Mo软磁合金在口腔环境中的耐腐蚀性较未经表面镀膜处理的有明显提高;当氮气流量为1.5cm3/min,溅射时间为4 h,得到的膜厚为2μm,此时TiN膜在口腔溶液中的耐腐蚀性能最好。     

Ar^（＋）混合Fe－Dy多层膜的结构及性能SCIEI

用真空双源蒸镀法在Ｓｉ单晶衬底上制备了Ｆｅ，Ｄｙ原子数比为３：２的Ｆｅ─Ｄｙ成分调制多层膜．用ＡＥＳ、ＲＢＳ、Ｘ射线衍射（ＸＲＤ）以及磁性测量分析了Ａｒ^（＋）混合前后Ｆｅ─Ｄｙ多层膜的相交．Ａｒ^（＋）离子注入能量１１０ｋｅＶ，剂量５×１０^（１５）─１×１０^（１７）／ｃｍ~２．结果表明，注入剂量为１×１０^（１７）／ｃｍ~２时，Ｆｅ，Ｄｙ完全混合，并且由晶态的Ｆｅ，Ｄｙ完全转变为Ｆｅ_（６０）Ｄｙ_（４０）（近似于该化学配比）的非晶态合金，随Ａｒ^（＋）注入量的增加，Ｆｅ一Ｄｙ多层膜的Ｍ_ｓ下降，在剂量５０×１０^（１５）／ｃｍ~２时下降幅度最大。     

离子束增强沉积TiN薄膜界面结合强度的研究

采用划痕法测定了离子束增强沉积ＴｉＮ薄膜的界面结合力。结果表明，由于在离子束增强沉积过程中ＴｉＮ薄膜和基体之间生成一层厚约３０～４０ｎｍ的过渡层，从而大大改善了涂层的界面结合强度，其临界载荷可达１４０Ｎ，为一般ＰＶＤ和ＣＶＤ方法所生成的ＴｉＮ膜的３～４倍，并且发现它并不随膜厚的增加而变化。     

离子束辅助沉积法制备重掺N氧化铈提高其可见光吸收性能

氧化铈是一种潜在的可见光催化材料,但是如何实现在氧化铈晶格内的N掺杂是阻碍其发展的主要原因。本研究中,我们采用离子束辅助沉积法制备了N掺杂的氧化铈薄膜材料,采用该方法实现了对氧化铈薄膜的高含量N掺杂,N含量可高达25%,远远高于采用传统方法制备的氮掺杂氧化铈。N 1s的高分辨谱显示,掺杂的N替代了氧化铈中的O而实现了N在氧化铈晶格中的掺杂。XRD结果显示,氧化铈薄膜在生长过程中,N离子的轰击并没有改变氧化铈的晶体结果,但是改变了氧化铈薄膜表面形貌,从SEM结果上可以看出氧化铈表面颗粒变得细小,薄膜表面变得光滑。紫外可见吸收光谱结果显示,随着掺N量的增加,氧化铈的光吸收发生红移。     

斜离子束辅助沉积对Co80Nb20薄膜结构及磁性能的影响

采用斜离子束辅助沉积(IBAD)方法制备了Co80Nb20合金薄膜,研究了离子束入射角度对薄膜结构、组织及磁性能的影响.结果表明:当离子束入射角度小于30°时形成fcc亚稳合金薄膜,入射角增大到30°后转变为hcp固溶体;Co80Nb20薄膜均表现出平面易磁化特征,在入射角小于75°时Co80Nb20薄膜矫顽力较小;当离子束入射角度增大到75°后,薄膜在平行膜面方向矫顽力明显增大,而垂直膜面方向矫顽力减小.从理论上讨论了离子束入射角度对原子混合、热峰效应、薄膜内应力及亚稳结构形成的影响.     

离子束增强沉积纳米金属薄膜的摩擦特性

在原子力显微镜上对采用离子束增强沉积方法制备的4种纳米金属薄膜的摩擦特性进行了研究,分析了载荷和滑动速度对金属薄膜摩擦特性的影响,并对4种纳米金属薄膜的特性进行了比较.结果表明:铜薄膜的摩擦力随着滑动速度的增加而基本保持不变,镍薄膜的摩擦力随着滑动速度的增加而略有增加,钛薄膜的摩擦力随着滑动速度的增加而显著增加,而铝薄膜的摩擦力随着滑动速度的增加而减小;4种纳米薄膜的摩擦力均随着载荷的增大而增大,并且都存在一个载荷值,超过这个值,接触刚度增大,摩擦力急剧增加;4种薄膜中,铜薄膜的摩擦力最小,铝薄膜在载荷较大时的摩擦力最大;4种纳米金属薄膜摩擦特性的差异与薄膜的结构、形貌特征有关.     

CH_4离子束增强沉积对TiC薄膜显微硬度的影响机制

研究了双离子束沉积ＴｉＣ薄膜的形成．离子束反应溅射膜的显微硬度比ＣＨ_４高子束增强沉积膜的显微硬度高．ＸＰＳ，ＴＥＭ和ＡＥＳ分析表明后者硬度低的一个重要原因是ＣＨ_４离子束轰击引入过量的自由碳原子．     

Ta12W合金表面离子束沉积薄膜与U-Nb合金之间的摩擦性能

采用离子束沉积方法在Ta12W合金表面制备了Sn,In软金属薄膜,Al2O3陶瓷薄膜和In/Al2O3复合薄膜.利用销盘摩擦磨损试验机并结合SEM观察分析了对偶销为U-Nb合金时,试样的摩擦学性能并讨论了摩擦磨损机理.当用SiC对偶进行评价时,Sn,In软金属薄膜降低了Ta12W合金摩擦系数.然而当对偶销改为工程状态的U-Nb合金时,由于用离子束溅射沉积法制备的Sn薄膜太薄、In薄膜与U-Nb合金发生粘着,Sn,In软金属薄膜与In/Al2O3复合薄膜均未降低Ta12W合金的的摩擦系数.当Sn薄膜增加到一定厚度时,摩擦性能得到明显改善.Al2O3陶瓷薄膜与U-Nb合金对偶销摩擦时,与Ta12W合金表面直接摩擦结果一样,由于U-Nb合金容易被磨损而使磨屑转移到试样表面,摩擦系数没有下降.     

定向沉积法对Nd2Fe14B薄膜形态和磁性能的影响

采用直流励磁磁控溅射法制备NdFeB稀土永磁薄膜.研究分析了衬底预热与定向沉积法对薄膜结构和磁性能的影响.实验结果表明：定向沉积技术制备出的NdFeB薄膜表面形成单一方向的柱状晶,该柱状晶生长方向垂直于薄膜表面,使薄膜具有良好的磁各向异性,薄膜矫顽力大大提高,H⊥/H∥比值改善.在预热温度200℃逐渐加热到500℃并保温10 min时,薄膜磁性能最佳.