新型微波ECR-PECVD装置的研制

介绍一台新型的ECR-PECVD装置.这一装置设计和采用了一种由单个电磁线圈和永磁体单元组合的新型磁场,使整个装置结构明显简化.为提高装置的微波转换效率,通过计算机仿真微波场在等离子体室的分布,选择和采用了一种新型的矩形耦合波导.应用这一装置分解H2稀释的SiH4气体以沉积a-Si:H薄膜,获得了2 nm/s以上的高沉积速率.     

微波ECR CVD法制备a-Si:H膜的氢含量研究

应用微波电子回旋共振化学气相沉积(MWECR CVD)方法,在较高速率下沉积了a-SiH薄膜,用FTIR红外谱仪研究a-SiH薄膜的结构特性与衬底温度、氢稀释比、光学带隙的对应关系,并对2000cm-1附近的特征吸收峰用高斯函数进行了拟合分析,获得了沉积高质量a-SiH薄膜的最佳工艺条件.     

热丝辅助ECR-CVD制备a-Si:H薄膜的红外和光致衰退研究

采用热丝辅助MWECR-CVD系统制备出了a-SiH薄膜.应用傅立叶红外仪测量了薄膜的红外谱,用共面蒸铝电极法测量了薄膜的光电导.通过比较A样品(加入热丝)和B样品(未加热丝),得出在热丝辅助MWECR-CVD系统制备非晶硅薄膜过程中,热丝的光照对薄膜的抗衰退起到了关键作用,用该系统制备非晶硅薄膜,大大降低了薄膜中的总氢含量,提高了薄膜的稳定性,同时,Si-H键合体的摇摆模发生了红移.     

热丝辅助MW ECR CVD法高速沉积优质氢化非晶硅薄膜

我们用热丝辅助MW ECRCVD系统,在热丝温度分别为0、1350、1400、1450、1500、1600和1700℃时制备出a-SiH薄膜.通过膜厚测定,红外光谱分析光、暗电导测量等手段,分析了其沉积速率、光敏性及光学带隙的变化规律.结果表明沉积速率和薄膜质量均得到明显的提高,沉积速率超过3nm/s,光暗电导之比提高到6×105.找到最佳辅助热丝温度为1450℃.通过对带隙值的分析,发现当带隙值在1.6～1.7范围内时,薄膜几乎都具有105以上的光暗电导之比.     

覆锇膜阴极表面同步辐射光电子谱研究

为何浸渍阴极表面覆一层高功函数的锇(Os)膜后发射能力可以显著增加?这是一个长期未搞清的重要问题.该文在对阴极进行发射性能测试和扫描电镜分析的基础上,利用同步辐射光电子谱装置,对覆钨(W)膜阴极和覆Os膜阴极表面的元素成分及化学状态进行了全面系统的研究.结果表明,覆Os膜阴极的电子发射能力是覆W膜阴极2.65倍;与覆W膜相比,覆Os膜使阴极表面的钡(Ba)原子和低结合能态的吸附氧(O)原子分别增加了40％和56％.进一步分析认为,Os膜具有易氧化及氧化物易分解的特性,这一特性决定了覆Os膜阴极在激活后可以获得更多的超额钡Ba+(a),并因此具备更高的电子发射能力.     

大型立柱镀铬层划伤的焊接修复

φ400mm,长8000mm的哥林柱(以下简称立柱),是铝型材挤压机的重要零件,立柱形状及尺寸见下图.该立柱材质为45钢,正火状态,表面镀铬,镀铬层厚度为0.10mm.立柱在精加工后,由于不填造成两根立柱严重划伤,一根沿柱体长度方向划伤21道,最短40mm,最长210mm,深0.5～2mm,宽0.5～2.5mm;另一根在柱身中央擦伤,面积达15mm×25mm,最深处约为0.5mm.因整体返修周期太长,故采用钨极氩弧焊方法进行局部修复.     

利用活性浸渍物质提高热阴极电流密度的实验研究和理论模型

通过发展新的活性物质成分系统及其制备方法以提升钪系阴极的电子发射性能,是当今热阴极特别是大电流密度阴极领域的研究重点。该文提出一种由多元金属氧化物构成的新型高活性浸渍物质,显著提升了钪在阴极中的添加比例,大幅提高了阴极的发射电流密度。将冷冻干燥法应用到该活性物质前驱体的制备过程中,有效解决了传统固相合成方法在机械式破碎、研磨和混合等工序中存在的不可控、不均匀等问题。采用了新的成分系统与新的制备方法制得活性物质的阴极,在真空二极管测试和电子枪测试中分别取得了超过500 A/cm2和218.5 A/cm2的脉冲发射电流密度。在二极管直流测试条件下,阴极的寿命测试进行了10500 h后仍未出现发射电流下降的现象;而在电子枪中的大工作比(5%)脉冲测试条件下,阴极在工作了2010 h后仍维持了超过50 A/cm2的较大发射电流密度。借助深紫外—光/热发射电子显微镜(DUV-PEEM/TEEM)分析发现,相较传统的钪系阴极,新制备的大电流密度阴极表面的热电子发射位点数量增加,微区发射面积显著增大。最后,提出一种“二叉树”发射模型,以期阐释钪系阴极采用新活性物质后获得高发射特性的物理机制。     

新型高热导率氮化铝基微波衰减陶瓷研究

针对传统氧化铍基微波损耗陶瓷存在毒性大、一致性差和焊接难度大的问题,发展了一种高热导率氮化铝基的AlN-FeSiAl微波衰减陶瓷。该材料在AlN基体中添加FeSiAl,属环境友好型材料。为获得高热导率和良好的电磁性能,开展了不同氮化铝粉末、不同FeSiAl粉末添加量以及烧结工艺对复合材料性能影响的研究。结果表明,采用日本东洋氮化铝粉末、添加10%(质量分数,下同)的FeSiAl,在1650℃和85 MPa下进行真空热压烧结,获得了衰减性能优异的微波衰减陶瓷,且材料热导率达到88.2 W/m·K,接近美国Ceradyne公司AlN基微波衰减陶瓷的热导率水平。     

激光镀锆/钪钡铝酸盐复合薄膜钪型阴极的研究

钪型阴极具有优异的电子发射潜力,但同时也存在着发射均匀性和重复性差等共性问题。本文提出采用脉冲激光镀膜技术在浸渍钪型阴极表面沉积锆/高活性钪钡铝酸盐复合叠层薄膜,以实现对其性能的改进。实验完成了阴极表面膜层的制备,阴极二极管电子发射性能测试,阴极表面光/热发射电子显微镜观察,以及激活阴极表面成分及其深度方向分布的俄歇电子显微镜分析。研究结果表明,覆膜钪型阴极激活后,其表面Ba、Sc含量提升,获得了约110 ~ 130 nm厚的活性层,阴极展现出良好的发射性能;同时,阴极的表面发射均匀性获得明显提升。