磁控溅射法制备FeCrAlY薄膜表征及其在高温水环境中的抗腐蚀性能研究

目的 在锆合金基底上沉积FeCrAlY薄膜,研究其高温水蒸气环境中的抗腐蚀性能。方法 采用磁控溅射的方法在锆合金基底与玻璃基底上沉积FeCrAlY薄膜。使用XRD、SEM对沉积的FeCrAlY薄膜进行结构、形貌表征,使用XPS对FeCrAlY薄膜高温水蒸气腐蚀前后的元素价态变化进行表征和分析。结果 在900 ℃高温水蒸气环境中测试了锆合金与锆合金沉积FeCrAlY薄膜的腐蚀性能。发现与锆合金相比,锆合金沉积FeCrAlY薄膜的样品表现出了良好的抗腐蚀性能,氧化增重少于锆合金样品的30%。结论 磁控溅射法制备的FeCrAlY薄膜在高温水蒸气环境下对锆合金基底起到了很好的保护作用。高温水蒸气腐蚀过程中,由于第三元素效应的发生,即FeCrAlY薄膜中的铬元素促使铝元素析出到FeCrAlY薄膜表面,在高温水蒸气环境下氧化生成氧化铝钝化膜,氧化铝钝化膜起到了阻挡层的作用,减缓了腐蚀的进行。     

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。