A COMPLEX-TYPE FOCUSSED MAGNETRON FOR SPUTTERING

ＡＣＯＭＰＬＥＸ－ＴＹＰＥＦＯＣＵＳＳＥＤＭＡＧＮＥＴＲＯＮＦＯＲＳＰＵＴＴＥＲＩＮＧ￥ＺｈｅｎｇＳｉｘｉａｏ（郑思孝）（ＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＮｕｃｌｅａｒＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ,ＳｉｃｈｕａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ,Ｃｈｅｎｇｄｕ...     

离子注入在刀具上应用的研究

能量为几十千到几百千电子伏离子射入材料表面,使表面层的组成与结构发生改变,从而引起材料表面的物理与化学性质的变化,这种材料改性方法有极其重要的应用。如摩擦、润滑性、耐磨损性、表面硬化、抗高温氧化性、耐腐蚀性、催化及附着力改善等。虽然离子注入可改善材料这些性质,但由于经济与技术上的原因,最重要的研究集中在耐磨损性、抗高温氧化性及某些耐蚀性上,而耐磨性的研究以工具上的应用为最多。     

A COMPLEX—TYPE FOCUSSED MAGNTRON FOR SPUTTERING

The design of a small complex-type focussed magnetron with a long target-life used for excited multi-atoms beam film deposition in hard coatings is described.The magnetron tunnel of the magentron source was constructed by a planar unbalanced magnetic annulus,which comes from the extended co-axial magnetron principle and inside cylindrical magnet tunnel.The use efficinecy of inside circular cone sputtering target area is high up to 62%.The inside-inversion cone sputtering target has a long life and results in a higher deposition rate 35nm/min for Ti at a 2.5Pa Ar pressure.A better focussing direction of ejecting atom beam has been achieved,and the are power input is 300W for Ti target.     

低能离子束形成类金刚石膜

我们用离子束沉积枝术,制造出了奇异性能的类金刚石碳膜(DLC膜)。初步测试了它的部份机械特性、光学特性、电气特性,化学特性。并且,通过扫描电子显微镜、二次离子质谱、X射线光电子谱、透射电镜、电子衍射等手段,初步确定出DLC膜属于多晶碳膜,不少微区出现金刚石晶粒。     

Ag、Ta元素对MoS2抗氧化性影响的研究

用离子束辅助沉积方法（IBAD）制备MoS2-Ag和MoS2-Ta复合膜以及MoS2膜。用XPS分别检测在相对湿度100%室温环境下存放45天和室温去离子水浸泡158h以及在430℃加热1h后的三种膜中Mo、S元素的电子结构。数据表明：掺有Ag、Ta元素的MoS2复合膜抗氧化特性远优于同种工艺条件下制备的纯MoS2膜。     

IBAD MoS2-Ta膜的电子显微与能谱分析

用透射电子显微镜与能谱技术对离子辅助沉积的ＭｏＳ２－Ｔａ膜的形态,结构,组成以及元素的化学态等进行了观察和分析。发现膜在沉积过程中已产生部分晶化,膜体出现衬底鲜明的白色”团簇”点缀的两相特殊形态。ＴＥＭ与ＸＰＳ分析确定白鬼“团簇”属析出的第二相ＴａＳ２。两区都具有（００２）,（１００）和（１１０）取向,面间距与晶格常数都比ＭｏＳ２单晶增大,“白区”的参数又比膜基本略大。     

纳米晶粒钛膜中氦注入的剂量保持和释放规律

在室温～400℃范围内,用卢瑟福质子背散射技术测量了100keV、注入剂量2 2×1018cm-2的纳米晶粒钛膜中氦的浓度分布、不同温度下的剂量保持及其浓度释放。室温下经210d后,氦在该纳米晶粒钛膜中的剂量保持达68%,其He Ti原子比为52 6%;100℃下氦的保持剂量为室温下的89 6%,此时的He Ti原子比为44%;400℃下的保持剂量为室温下的32 6%,He Ti原子比为17 1%。同时观察到了氦的释放随温度上升呈现波浪式的变化特点。从能量稳定性观点初步探讨了纳米晶粒钛膜有效保持氦的可能机制。     

常温氦离子注入纳米钛膜的微结构分析

在常温下,用200、100 keV He离子按He-Ti原子浓度比0.1、0.3和0.2的剂量注入纳米钛膜,采用现代表面分析技术对试样进行形貌观察与微观分析.测试分析结果表明注入前,沉积膜的原子力显微镜(AFM)形貌像呈现从几十至200 nm以上极不均匀的晶粒尺度;注入后,3个试样的晶粒均有所长大,且随着注入剂量的增加,其长大趋势更为明显.这些长大的晶粒中同时存在大量的亚结构,表明在高剂量氦离子注入下,导致出现表层晶粒细化现象;He离子注入后的试样在衍射角15°～40°之间出现可辨的衍射峰,其膜层内的平均晶粒尺寸约136 nm,说明经离子注入后,膜层内纳米粒子的结晶度得到进一步提高,晶粒度比注入前长大.此结果证实了AFM B微米级视场的观察.     

氩离子辅助沉积的羟基聚磷酸钙钠膜的结构与溶解特性

用60keV的Ar离子束辅助将羟基聚磷酸钙钠材料沉积于Ti合金表面,通过X射线衍射谱(XRD)、付里叶变换红外谱(FTIR)和X射线光电子能谱(XPS)对沉积膜进行表征,发现膜呈非晶或无明显的结晶度,膜层元素与基体材料Ti相互扩散明显,沉积中出现C和O污染,膜中引入了CO_3~(2-)根基团。膜的Ca-P比随辅助离子剂量的增高而降低,而在盐溶液中的耐溶解性则随辅助剂量的增加而增强。实验中还发现,这种Ar离子辅助沉积的膜,在Hanks溶液中的电化学特性退火前后表现出明显的差异:退火前,膜一直呈现较高的钝性。当电极电位从0升至1500mV时,反映溶解特性的极化电流仅从1μA增至2μA,而在氩气氛中退火后,当电极电位≤200mV时,极化电流极低(<0.5μA),耐溶性明显优于前者;当电位在400—800mV之间时与退火前相差不大。但当电极电位>800mV时,其电化学特性很快变坏,极化电流迅速增大,溶解率猛增。     

氩离子辅助沉积生物玻璃陶瓷膜的结构和特性研究

用XRD、FTIR、XPS和EDAX等分析方法对 60keV、剂量为 7× 10 15ions/cm2 的Ar+ 离子束在钛合金表面辅助沉积的生物玻璃陶瓷 (BGC)膜进行表征。发现膜呈非晶 ;膜中Ca P比高达 3 .68,高于BGC原材料的Ca P比 1.3 0 ;沉积膜中出现C和O的污染 ,并引入了碳酸根基团 (CO3 -2 )。实验发现 ,BGC膜与Ti合金结合十分牢固 ;在 0 .9%的盐溶液中浸泡Ca+ + 离子的溶解性与辅助剂量密切相关 ;这种Ar+ 离子辅助沉积的膜在Hanks溶液中的抗溶解特性 ,未退火的膜远优于退火的膜 ,也优于Ti合金。文中对观察到的现象进行了讨论。