氮化鈰薄膜的制備與性能研究
發(fā)布時(shí)間:2021-01-12 06:22
在慣性約束聚變(ICF)實(shí)驗(yàn)中,因激光與等離子體的相互作用(LPI)而產(chǎn)生受激散射會(huì)導(dǎo)致激光能量的損失,因此靶腔材料的選擇顯得尤為重要。研究人員發(fā)現(xiàn)在高Z元素中摻入低Z元素作為靶腔材料可顯著抑制受激布里淵散射,降低激光能量損失。本文以金屬鈰作為高Z元素,氮作為低Z元素,通過(guò)直流磁控濺射法制備氮化鈰(CeN)薄膜。利用掃描電子顯微鏡、白光干涉儀、X射線(xiàn)衍射和俄歇電子能譜等分析方法研究并分析了制備工藝參數(shù)對(duì)CeN薄膜的沉積速率、表面形貌和內(nèi)部的組分結(jié)構(gòu)的影響。初步探索了CeN薄膜的氧化機(jī)理,并研究了Al防護(hù)層對(duì)CeN薄膜的防氧化性的影響。本文的主要內(nèi)容如下:(1)通過(guò)制備工藝的調(diào)控,研究其對(duì)氮化鈰薄膜的影響。1、研究發(fā)現(xiàn),沉積功率對(duì)薄膜的沉積速率和質(zhì)量起到重要的作用?刂频?dú)灞?:19和工作氣壓0.25Pa不變,當(dāng)沉積功率為100W和150W時(shí),氮化鈰薄膜具有明顯的(111)擇優(yōu)取向織構(gòu);當(dāng)沉積功率升高到200W和250W時(shí),(111)擇優(yōu)取向織構(gòu)消失,此時(shí)樣品為金屬鈰和氮化鈰的混合物。2、在沉積功率為200W,工作氣壓為0.25Pa時(shí),不同氮?dú)灞葘?duì)氮化鈰薄膜的表面形貌及表面粗糙度的影響較...
【文章來(lái)源】:西南科技大學(xué)四川省
【文章頁(yè)數(shù)】:56 頁(yè)
【學(xué)位級(jí)別】:碩士
【部分圖文】:
摻低Z元素的SBS光譜變化
西南科技大學(xué)碩士學(xué)位論文4利用物理方法將固體或液體的目標(biāo)材料在真空條件下氣化或電離成分子或離子,使其沉積到目標(biāo)基體上的過(guò)程被稱(chēng)為物理氣相沉積技術(shù)。目前主要的物理氣相沉積方法包括濺射法、離子束沉積法、真空蒸發(fā)法等。(1)濺射法:濺射現(xiàn)象是,在一定的真空條件下,以具有一定能量的粒子(離子或中性原子、分子)轟擊目標(biāo)樣品,使目標(biāo)樣品表面的粒子具有足夠的能量,從而逃逸出樣品表面。濺射法是指以基片為陽(yáng)極,目標(biāo)靶材為陰極,在兩極間通入一定電壓,使充入的惰性工作氣體(Ar)輝光放電,持續(xù)轟擊目標(biāo)靶材,使靶材表面原子或分子沉積到基片上。濺射法主要包括直流濺射法、射頻濺射法和磁控濺射法。磁控濺射法在直流和射頻濺射的基礎(chǔ)上,在靶材背面加入了磁場(chǎng),利用磁場(chǎng)改變二次電子的運(yùn)動(dòng)軌跡,影響靶材附近的等離子體狀態(tài)[30]。濺射法簡(jiǎn)要原理如圖1-2所示。磁控濺射法因其所需的溫度低,效率高、簡(jiǎn)便等優(yōu)點(diǎn),已廣泛應(yīng)用于薄膜的工業(yè)生產(chǎn)應(yīng)用。圖1-2濺射法簡(jiǎn)要原理示意圖(2)離子束沉積法:在真空條件下,利用氣體放電,部分離化被蒸發(fā)的物質(zhì),在氣體離子或被蒸發(fā)物質(zhì)離子轟擊作用的同時(shí)把蒸發(fā)物質(zhì)或反應(yīng)物沉積到基片上。離子束沉積法具有附著性好、沉積速率高、材料選擇廣泛和成膜密度高等特點(diǎn)。但其缺點(diǎn)也十分明顯,即沉積尺寸受限于離子源尺寸,因此其不能用于大面積沉積薄膜,這一缺陷也限制了其在大規(guī)模生產(chǎn)中的應(yīng)用[31,32]。離子束沉積法的簡(jiǎn)要原理如圖1-3所示[33]。圖1-3離子束沉積法簡(jiǎn)要示意圖(3)真空蒸發(fā)法:在真空條件下,加熱目標(biāo)靶材,是靶材表面原子形成蒸汽流,從而沉積到基片附近形成薄膜。真空蒸發(fā)法簡(jiǎn)要原理如圖1-4所示[38]。真空蒸發(fā)法具
西南科技大學(xué)碩士學(xué)位論文4利用物理方法將固體或液體的目標(biāo)材料在真空條件下氣化或電離成分子或離子,使其沉積到目標(biāo)基體上的過(guò)程被稱(chēng)為物理氣相沉積技術(shù)。目前主要的物理氣相沉積方法包括濺射法、離子束沉積法、真空蒸發(fā)法等。(1)濺射法:濺射現(xiàn)象是,在一定的真空條件下,以具有一定能量的粒子(離子或中性原子、分子)轟擊目標(biāo)樣品,使目標(biāo)樣品表面的粒子具有足夠的能量,從而逃逸出樣品表面。濺射法是指以基片為陽(yáng)極,目標(biāo)靶材為陰極,在兩極間通入一定電壓,使充入的惰性工作氣體(Ar)輝光放電,持續(xù)轟擊目標(biāo)靶材,使靶材表面原子或分子沉積到基片上。濺射法主要包括直流濺射法、射頻濺射法和磁控濺射法。磁控濺射法在直流和射頻濺射的基礎(chǔ)上,在靶材背面加入了磁場(chǎng),利用磁場(chǎng)改變二次電子的運(yùn)動(dòng)軌跡,影響靶材附近的等離子體狀態(tài)[30]。濺射法簡(jiǎn)要原理如圖1-2所示。磁控濺射法因其所需的溫度低,效率高、簡(jiǎn)便等優(yōu)點(diǎn),已廣泛應(yīng)用于薄膜的工業(yè)生產(chǎn)應(yīng)用。圖1-2濺射法簡(jiǎn)要原理示意圖(2)離子束沉積法:在真空條件下,利用氣體放電,部分離化被蒸發(fā)的物質(zhì),在氣體離子或被蒸發(fā)物質(zhì)離子轟擊作用的同時(shí)把蒸發(fā)物質(zhì)或反應(yīng)物沉積到基片上。離子束沉積法具有附著性好、沉積速率高、材料選擇廣泛和成膜密度高等特點(diǎn)。但其缺點(diǎn)也十分明顯,即沉積尺寸受限于離子源尺寸,因此其不能用于大面積沉積薄膜,這一缺陷也限制了其在大規(guī)模生產(chǎn)中的應(yīng)用[31,32]。離子束沉積法的簡(jiǎn)要原理如圖1-3所示[33]。圖1-3離子束沉積法簡(jiǎn)要示意圖(3)真空蒸發(fā)法:在真空條件下,加熱目標(biāo)靶材,是靶材表面原子形成蒸汽流,從而沉積到基片附近形成薄膜。真空蒸發(fā)法簡(jiǎn)要原理如圖1-4所示[38]。真空蒸發(fā)法具
【參考文獻(xiàn)】:
期刊論文
[1]間接驅(qū)動(dòng)慣性約束聚變中的激光等離子體不穩(wěn)定性[J]. 楊冬,李志超,李三偉,郝亮,李欣,郭亮,鄒士陽(yáng),蔣小華,彭曉世,徐濤,理玉龍,鄭春陽(yáng),蔡洪波,劉占軍,鄭堅(jiān),龔韜,王哲斌,黎航,況龍鈺,李琦,王峰,劉慎業(yè),楊家敏,江少恩,張保漢,丁永坤. 中國(guó)科學(xué):物理學(xué) 力學(xué) 天文學(xué). 2018(06)
[2]貧鈾表面陰極微弧電沉積氧化鋁涂層的研究[J]. 王佳佳,帥茂兵,何偉波,莫川,蔣春麗. 稀有金屬材料與工程. 2017(06)
[3]ICF點(diǎn)火靶內(nèi)環(huán)激光SRS抑制方法理論研究[J]. 李欣,郝亮,吳暢書(shū),宋鵬,谷建法,鄭無(wú)敵,古培俊. 強(qiáng)激光與粒子束. 2015(05)
[4]神光Ⅲ原型黑腔物理實(shí)驗(yàn)研究[J]. 楊冬,李三偉,李志超,郭亮,易榮清,王哲斌,蔣小華,王峰,彭曉世,楊志文,陳韜,詹夏宇,鄒士陽(yáng),張樺森,趙益清,霍文義,李欣,郝亮. 強(qiáng)激光與粒子束. 2015(03)
[5]神光Ⅱ裝置上間接驅(qū)動(dòng)燒蝕瑞利-泰勒不穩(wěn)定性實(shí)驗(yàn)分析[J]. 吳俊峰,繆文勇,王立鋒,曹柱榮,郁曉瑾,葉文華,鄭無(wú)敵,劉杰,王敏,江少恩,裴文兵,朱少平,丁永坤,張維巖,賀賢土. 強(qiáng)激光與粒子束. 2015(03)
[6]激光間接驅(qū)動(dòng)聚變內(nèi)爆流體不穩(wěn)定性研究[J]. 張維巖,葉文華,吳俊峰,繆文勇,范征鋒,王立鋒,谷建法,戴振生,曹柱榮,徐小文,袁永騰,康洞國(guó),李永升,郁曉瑾,劉長(zhǎng)禮,薛創(chuàng),鄭無(wú)敵,王敏,裴文兵,朱少平,江少恩,劉慎業(yè),丁永坤,賀賢土. 中國(guó)科學(xué):物理學(xué) 力學(xué) 天文學(xué). 2014(01)
[7]XPS/AES研究室溫下鈾基氮化層的表面氧化[J]. 羅立力,劉柯釗,羅麗珠,鐘永強(qiáng),李芳芳,肖紅. 原子能科學(xué)技術(shù). 2013(06)
[8]鈰系列產(chǎn)品的研究、應(yīng)用及市場(chǎng)展望[J]. 康秋珍,張尚虎. 甘肅冶金. 2013(03)
[9]激光核聚變的發(fā)展(邀請(qǐng)論文)[J]. 林尊琪. 中國(guó)激光. 2010(09)
[10]鈾及其合金表面防護(hù)技術(shù)的概況及展望[J]. 史興華,李遠(yuǎn)睿,胡躍均,張鵬程. 材料導(dǎo)報(bào). 2008(S1)
碩士論文
[1]貧鈾表面陶瓷膜的恒壓法陰極微弧電沉積制備及其腐蝕性能[D]. 周汝垚.中國(guó)工程物理研究院 2016
[2]鈾表面氮化對(duì)鈾上鍍鈦界面結(jié)合的影響[D]. 羅志鵬.中國(guó)工程物理研究院 2015
[3]金屬鈾表面氮化層抗氧化機(jī)理的XPS/AES研究[D]. 羅立力.中國(guó)工程物理研究院 2012
[4]鈾表面等離子體氮化的初步研究[D]. 賓韌.中國(guó)工程物理研究院 2011
[5]金屬鈾表面全方位離子注入氮化改性研究[D]. 龍重.中國(guó)工程物理研究院 2008
本文編號(hào):2972330
【文章來(lái)源】:西南科技大學(xué)四川省
【文章頁(yè)數(shù)】:56 頁(yè)
【學(xué)位級(jí)別】:碩士
【部分圖文】:
摻低Z元素的SBS光譜變化
西南科技大學(xué)碩士學(xué)位論文4利用物理方法將固體或液體的目標(biāo)材料在真空條件下氣化或電離成分子或離子,使其沉積到目標(biāo)基體上的過(guò)程被稱(chēng)為物理氣相沉積技術(shù)。目前主要的物理氣相沉積方法包括濺射法、離子束沉積法、真空蒸發(fā)法等。(1)濺射法:濺射現(xiàn)象是,在一定的真空條件下,以具有一定能量的粒子(離子或中性原子、分子)轟擊目標(biāo)樣品,使目標(biāo)樣品表面的粒子具有足夠的能量,從而逃逸出樣品表面。濺射法是指以基片為陽(yáng)極,目標(biāo)靶材為陰極,在兩極間通入一定電壓,使充入的惰性工作氣體(Ar)輝光放電,持續(xù)轟擊目標(biāo)靶材,使靶材表面原子或分子沉積到基片上。濺射法主要包括直流濺射法、射頻濺射法和磁控濺射法。磁控濺射法在直流和射頻濺射的基礎(chǔ)上,在靶材背面加入了磁場(chǎng),利用磁場(chǎng)改變二次電子的運(yùn)動(dòng)軌跡,影響靶材附近的等離子體狀態(tài)[30]。濺射法簡(jiǎn)要原理如圖1-2所示。磁控濺射法因其所需的溫度低,效率高、簡(jiǎn)便等優(yōu)點(diǎn),已廣泛應(yīng)用于薄膜的工業(yè)生產(chǎn)應(yīng)用。圖1-2濺射法簡(jiǎn)要原理示意圖(2)離子束沉積法:在真空條件下,利用氣體放電,部分離化被蒸發(fā)的物質(zhì),在氣體離子或被蒸發(fā)物質(zhì)離子轟擊作用的同時(shí)把蒸發(fā)物質(zhì)或反應(yīng)物沉積到基片上。離子束沉積法具有附著性好、沉積速率高、材料選擇廣泛和成膜密度高等特點(diǎn)。但其缺點(diǎn)也十分明顯,即沉積尺寸受限于離子源尺寸,因此其不能用于大面積沉積薄膜,這一缺陷也限制了其在大規(guī)模生產(chǎn)中的應(yīng)用[31,32]。離子束沉積法的簡(jiǎn)要原理如圖1-3所示[33]。圖1-3離子束沉積法簡(jiǎn)要示意圖(3)真空蒸發(fā)法:在真空條件下,加熱目標(biāo)靶材,是靶材表面原子形成蒸汽流,從而沉積到基片附近形成薄膜。真空蒸發(fā)法簡(jiǎn)要原理如圖1-4所示[38]。真空蒸發(fā)法具
西南科技大學(xué)碩士學(xué)位論文4利用物理方法將固體或液體的目標(biāo)材料在真空條件下氣化或電離成分子或離子,使其沉積到目標(biāo)基體上的過(guò)程被稱(chēng)為物理氣相沉積技術(shù)。目前主要的物理氣相沉積方法包括濺射法、離子束沉積法、真空蒸發(fā)法等。(1)濺射法:濺射現(xiàn)象是,在一定的真空條件下,以具有一定能量的粒子(離子或中性原子、分子)轟擊目標(biāo)樣品,使目標(biāo)樣品表面的粒子具有足夠的能量,從而逃逸出樣品表面。濺射法是指以基片為陽(yáng)極,目標(biāo)靶材為陰極,在兩極間通入一定電壓,使充入的惰性工作氣體(Ar)輝光放電,持續(xù)轟擊目標(biāo)靶材,使靶材表面原子或分子沉積到基片上。濺射法主要包括直流濺射法、射頻濺射法和磁控濺射法。磁控濺射法在直流和射頻濺射的基礎(chǔ)上,在靶材背面加入了磁場(chǎng),利用磁場(chǎng)改變二次電子的運(yùn)動(dòng)軌跡,影響靶材附近的等離子體狀態(tài)[30]。濺射法簡(jiǎn)要原理如圖1-2所示。磁控濺射法因其所需的溫度低,效率高、簡(jiǎn)便等優(yōu)點(diǎn),已廣泛應(yīng)用于薄膜的工業(yè)生產(chǎn)應(yīng)用。圖1-2濺射法簡(jiǎn)要原理示意圖(2)離子束沉積法:在真空條件下,利用氣體放電,部分離化被蒸發(fā)的物質(zhì),在氣體離子或被蒸發(fā)物質(zhì)離子轟擊作用的同時(shí)把蒸發(fā)物質(zhì)或反應(yīng)物沉積到基片上。離子束沉積法具有附著性好、沉積速率高、材料選擇廣泛和成膜密度高等特點(diǎn)。但其缺點(diǎn)也十分明顯,即沉積尺寸受限于離子源尺寸,因此其不能用于大面積沉積薄膜,這一缺陷也限制了其在大規(guī)模生產(chǎn)中的應(yīng)用[31,32]。離子束沉積法的簡(jiǎn)要原理如圖1-3所示[33]。圖1-3離子束沉積法簡(jiǎn)要示意圖(3)真空蒸發(fā)法:在真空條件下,加熱目標(biāo)靶材,是靶材表面原子形成蒸汽流,從而沉積到基片附近形成薄膜。真空蒸發(fā)法簡(jiǎn)要原理如圖1-4所示[38]。真空蒸發(fā)法具
【參考文獻(xiàn)】:
期刊論文
[1]間接驅(qū)動(dòng)慣性約束聚變中的激光等離子體不穩(wěn)定性[J]. 楊冬,李志超,李三偉,郝亮,李欣,郭亮,鄒士陽(yáng),蔣小華,彭曉世,徐濤,理玉龍,鄭春陽(yáng),蔡洪波,劉占軍,鄭堅(jiān),龔韜,王哲斌,黎航,況龍鈺,李琦,王峰,劉慎業(yè),楊家敏,江少恩,張保漢,丁永坤. 中國(guó)科學(xué):物理學(xué) 力學(xué) 天文學(xué). 2018(06)
[2]貧鈾表面陰極微弧電沉積氧化鋁涂層的研究[J]. 王佳佳,帥茂兵,何偉波,莫川,蔣春麗. 稀有金屬材料與工程. 2017(06)
[3]ICF點(diǎn)火靶內(nèi)環(huán)激光SRS抑制方法理論研究[J]. 李欣,郝亮,吳暢書(shū),宋鵬,谷建法,鄭無(wú)敵,古培俊. 強(qiáng)激光與粒子束. 2015(05)
[4]神光Ⅲ原型黑腔物理實(shí)驗(yàn)研究[J]. 楊冬,李三偉,李志超,郭亮,易榮清,王哲斌,蔣小華,王峰,彭曉世,楊志文,陳韜,詹夏宇,鄒士陽(yáng),張樺森,趙益清,霍文義,李欣,郝亮. 強(qiáng)激光與粒子束. 2015(03)
[5]神光Ⅱ裝置上間接驅(qū)動(dòng)燒蝕瑞利-泰勒不穩(wěn)定性實(shí)驗(yàn)分析[J]. 吳俊峰,繆文勇,王立鋒,曹柱榮,郁曉瑾,葉文華,鄭無(wú)敵,劉杰,王敏,江少恩,裴文兵,朱少平,丁永坤,張維巖,賀賢土. 強(qiáng)激光與粒子束. 2015(03)
[6]激光間接驅(qū)動(dòng)聚變內(nèi)爆流體不穩(wěn)定性研究[J]. 張維巖,葉文華,吳俊峰,繆文勇,范征鋒,王立鋒,谷建法,戴振生,曹柱榮,徐小文,袁永騰,康洞國(guó),李永升,郁曉瑾,劉長(zhǎng)禮,薛創(chuàng),鄭無(wú)敵,王敏,裴文兵,朱少平,江少恩,劉慎業(yè),丁永坤,賀賢土. 中國(guó)科學(xué):物理學(xué) 力學(xué) 天文學(xué). 2014(01)
[7]XPS/AES研究室溫下鈾基氮化層的表面氧化[J]. 羅立力,劉柯釗,羅麗珠,鐘永強(qiáng),李芳芳,肖紅. 原子能科學(xué)技術(shù). 2013(06)
[8]鈰系列產(chǎn)品的研究、應(yīng)用及市場(chǎng)展望[J]. 康秋珍,張尚虎. 甘肅冶金. 2013(03)
[9]激光核聚變的發(fā)展(邀請(qǐng)論文)[J]. 林尊琪. 中國(guó)激光. 2010(09)
[10]鈾及其合金表面防護(hù)技術(shù)的概況及展望[J]. 史興華,李遠(yuǎn)睿,胡躍均,張鵬程. 材料導(dǎo)報(bào). 2008(S1)
碩士論文
[1]貧鈾表面陶瓷膜的恒壓法陰極微弧電沉積制備及其腐蝕性能[D]. 周汝垚.中國(guó)工程物理研究院 2016
[2]鈾表面氮化對(duì)鈾上鍍鈦界面結(jié)合的影響[D]. 羅志鵬.中國(guó)工程物理研究院 2015
[3]金屬鈾表面氮化層抗氧化機(jī)理的XPS/AES研究[D]. 羅立力.中國(guó)工程物理研究院 2012
[4]鈾表面等離子體氮化的初步研究[D]. 賓韌.中國(guó)工程物理研究院 2011
[5]金屬鈾表面全方位離子注入氮化改性研究[D]. 龍重.中國(guó)工程物理研究院 2008
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