高能氮离子轰击对四面体非晶碳膜的表面改性和摩擦系数影响的研究

利用过滤阴极真空电弧技术制备了sp³键含量不小于80%的四面体非晶碳(ta-C)膜.利用冷阴极潘宁离子源产生不同能量的氮离子对制备的ta-C薄膜进行轰击,通过X射线光电子能谱和原子力显微镜对薄膜表面结构与形貌进行分析研究.研究表明,随着氮离子的轰击能量的增大,薄膜中的CN键结构略有增大,形成了轻N掺杂;同时,在薄膜表层发生了sp³键结构向sp²键结构的转化;薄膜的表面粗糙度在经过氮离子轰击后从0.2 nm减小至0.18 nm,然后随着轰击能 关键词： 四面体非晶碳 X射线光电子能谱 摩擦系数     

龙虾眼X射线光学器件有效面积模拟仿真及测试

龙虾眼X射线聚焦望远镜是未来X射线空间天文观测的重要设备之一,这种设备将成为在各种太阳风条件下研究地球空间环境的有力工具。针对龙虾眼型X射线微孔光学器件有效面积的设计与仿真工作,研究了结构参数与几何收集面积的关系,并基于菲涅耳公式计算了不同膜层材料和表面粗糙度对X射线反射率的影响。利用X射线束流测试设备并采用单光子采集模式完成了有效面积X射线的性能测试。结果表明,龙虾眼型光学器件的有效面积主要由膜层材料与内壁粗糙度共同决定,同时沉积Ir膜后在能量为1 keV的情况下有效面积能从2.15 cm²增大至2.47 cm²。     

氩离子轰击对四面体非晶碳膜内应力和摩擦系数影响的研究

利用磁过滤真空阴极电弧技术制备了sp³键大于80%的四面体非晶碳(ta-C)薄膜, 通过冷阴极离子源产生keV能量的氩离子轰击ta-C薄膜,研究了氩离子轰击能量对ta-C薄膜结构, 内应力以及耐磨性的影响.通过X射线光电子能谱和原子力显微镜研究了氩离子轰击对薄膜结构 与表面形貌的改性,研究表明,氩离子轰击诱导了ta-C薄膜中sp³键向sp²键的转化, 并且随着氩离子轰击能量的增大,薄膜中sp²键的含量逐渐增多, 薄膜内应力随着氩离子轰击能量的增大逐渐减小.氩离子轰击对薄膜的表面形貌有较大影响, 在薄膜表面形成刻蚀坑,并且改变了薄膜的表面粗糙度,随着氩离子轰击能量的增大, 薄膜的表面粗糙度也会逐渐增大.通过摩擦磨损仪的测试结果,氩离子轰击对薄膜的初始摩擦系数影响较大, 但是对薄膜的稳定摩擦系数影响较小,经过氩离子轰击前后的ta-C薄膜的摩擦系数为0.1左右, 并且具有优异的耐磨性.     

低温生长的Ge/Si超晶格界面结构的X射线散射研究

低温下用MBE方法生长了Ge/Si超晶格,X射线反射及横向散射研究表明,Ge亚层上下表面的粗糙度呈反对称,下表面大的粗糙度来源于Ge向Si亚层中扩散形成SiGe混合组分结构,这种组分结构可以用一平均成分的SiGe合金层加以拟合,从而使得各亚层均有一个合理的粗糙度,旋转样品进行的X射线散射研究表明,这种SiGe的混合是各向同性的,这与透射电子显微镜的研究结构相一致.     

等离子体增强脉冲激光沉积o-BN薄膜

利用等离子体增强脉冲激光沉积系统在Si（100）基底上沉积出了高质量的o-BN薄膜,利用红外光谱（FTIR）、X射线衍射谱（XRD）和原子力显微镜照片对o-BN薄膜进行了表征.通过红外光谱（FTIR）得到o-BN薄膜的红外峰特征峰值为1189cm^-1,1585cm^-1和1450cm^-1;由XRD谱得到o-BN薄膜的（111）,（020）,（021）,（310）和（243）各晶面的衍射峰, 特别是（310）和（243）晶面的衍射峰非常强;通过原子力显微镜照片清楚看到BN薄膜具有尖状突起的表面形貌. 关键词： 等离子体增强脉冲激光沉积 氮化硼薄膜 X射线衍射谱     

软 X射线光学表面散射检测

应用自行研制的软X射线反射率计,分别对不同的反射镜样品,在不同的工作波段以及掠射角下研究了软X射线波段掠入射光学表面的散射。实验结果表明：掠射角增加,波长减小,粗糙度增加,软X射线掠入射表面散射程度加重。     

EP-FXT聚焦镜真实表面状态的性能模拟方法

后随X射线望远镜(follow-up X-ray telescope, FXT)是爱因斯坦探针卫星的主要载荷之一.为了获取高信噪比的数据,实现对观测天体的高精度定位, FXT使用Wolter-Ⅰ型X射线聚焦光学系统,该系统一直是X射线空间天文观测中的重要设备.根据Wolter-Ⅰ型的聚焦原理,结合实际的加工特点,利用蒙特卡罗模拟算法对影响光学成像质量的几个关键参量,如表面粗糙度、面形误差进行了模拟,结合模拟结果对各参量的作用效果进行了分析.之后利用PANTER实验室提供的聚焦镜性能测试结果对模拟方法进行了验证,同时对面形误差参量进行了限制.最终聚焦镜结构热控件半能量宽度(half energy width, HEW)模拟与实测结果基本一致.该模拟过程可以很有效地应用于聚焦镜加工工艺的摸索,为FXT的聚焦镜测试和标定工作提供参考.结合实测标定数据,该模拟方法生成的有效面积、渐晕和点扩散函数等可用于在轨观测标定数据库.     

X射线荧光微区分析结合电感耦合等离子体质谱法进行保健食品中元素含量的测定

X射线荧光光谱微区分析法既有X射线荧光光谱法快速、简便、无损检测等特点,又可对保健食品表面的元素分布进行检测,电感耦合等离子体质谱法具有检出限低、线性范围宽、多元素同时测定等优点,旨在建立一种X射线荧光光谱微区分析法和电感耦合等离子体质谱法联合测定保健食品中元素种类、分布及含量的方法。利用Ｘ射线荧光光谱微区分析技术对一种保健食品进行了元素种类及元素在样品表面的分析,并对元素含量进行了半定量分析,确定保健品中含有钙（Ca）、铁（Fe）、钌（Ru）、钼（Mo）元素。利用微波消解-电感耦合等离子体质谱法对其中含有的主要元素Ca和Fe进行了定量分析。微波消解-电感耦合等离子体质谱法测定结果Ca元素平均值为6.23%,相对标准偏差1.78%;Fe元素平均值3.82%,相对标准偏差 2.14%。与X射线荧光光谱微区分析法半定量测试结果的样品中含有的Ca元素含量在6.0%～10.0%之间,样品中含有的Fe元素含量在2.0%～4.0%之间的结论一致。且通过X射线荧光光谱微区分析法得知保健食品表面的各元素分布不均匀。结果表明：X射线荧光光谱微区分析方法既可利用微量样品快速无损测得保健食品中的元素半定量含量,又可测得保健食品中的元素分布情况。结合电感耦合等离子体质谱法,还可以对样品中感兴趣的元素含量进一步检测,得到定量分析结果。     

Ge薄层异质结构的同步辐射X射线反射法研究

用X射线反射方法研究了分子束外延技术生长的Si中Ge薄层异质结构的Ge原子分布特性.根据X射线反射理论及Parratt数值计算方法对实验反射曲线的模拟,得到不同厚度的Ge薄层异质结构样品中Ge原子的深度分布为非对称指数形式:在靠近样品表面一侧的衰减长度为8埃,而在靠近样品衬底一侧的衰减长度为3埃,且分布形式与Ge原子层的厚度无关.讨论了不同结构参数(Ge原子薄层的深度、Ge原子分布范围、样品表面粗糙度、样品表面氧化层厚度等)对样品低角反射曲线的影响.     

单晶Si表面离子束溅射沉积Co纳米薄膜的研究

采用离子束溅射沉积法，在单晶Si基片上制备了不同厚度(1—100nm)的Co纳米薄膜.利用原子力显微镜、X射线光电子能谱(XPS)仪和X射线衍射仪对不同厚度的Co纳米薄膜进行了分析和研究.结果表明：当薄膜厚度为1—10nm时，沉积颗粒形态随薄膜厚度增加将由二维生长的细长胞状过渡到多个颗粒聚集成的球状.当膜厚大于10nm时，小颗粒球聚集成大颗粒球，颗粒球呈现三维生长状态.表面粗糙度随膜厚的增加呈现先增加后减小的趋势，在膜厚为3nm时出现极值.XPS全程宽扫描和窄扫描显示：薄膜表面的元素成分为Co，化学态分别 关键词： 离子束沉积 纳米薄膜 X射线光电子能谱 X射线衍射     

Surface composition and electronic properties of indium tin oxide and oxynitride films

The surface properties of indium tin oxynitride films prepared by rf-sputtering in nitrogen atmosphere were investigated by X-ray and ultraviolet photoelectron spectroscopy as well as electron energy loss spectroscopy and Auger electron spectroscopy depth profiling. The results are compared to reference measurements on conventional rf-sputtered indium tin oxide films. The incorporated nitrogen is present in different chemical environments. Employing these different spectroscopic techniques, it was found that desorption of nitrogen from the ITON structure upon annealing is the origin of the observed drastical changes in the surface composition and electronic structure. The formation of oxygen vacancies and Sn surface segregation upon annealing is linked to improvements in the physical properties (larger spectral range of transmittance and higher conductivity) of the films.     

高温退火处理下SiNx薄膜组成及键合结构变化

采用等离子增强化学气相沉积法, 以氨气和硅烷为反应气体, p型单晶硅为衬底, 低温下(200 ℃)制备了非化学计量比氮化硅(SiN_x)薄膜. 在N₂氛围中, 于500–1100 ℃范围内对薄膜进行热退火处理. 室温下分别使用Fourier变换红外吸收(FTIR)光谱技术和X射线光电子能谱(XPS)技术测量未退火以及退火处理后SiN_x薄膜的Si–N, Si–H, N–H键键合结构和Si 2p, N 1s电子结合能以及薄膜内N和Si原子含量比值R的变化. 详细讨论了不同温度退火处理下SiN_x薄膜的FTIR和XPS光谱演化同薄膜内Si, N, H原子间键合方式变化之间的关系. 通过分析FTIR和XPS光谱发现退火温度低于800 ℃时, SiN_x薄膜内Si–H和N–H键断裂后主要形成Si–N键; 当退火温度高于800 ℃时薄膜内Si–H和N–H键断裂利于N元素逸出和Si纳米粒子的形成; 当退火温度达到1100 ℃时N₂与SiN_x薄膜产生化学反应导致薄膜内N和Si原子含量比值R增加. 这些结果有助于控制高温下SiN_x薄膜可能产生的化学反应和优化SiN_x薄膜内的Si纳米粒子制备参数. 关键词： x薄膜')" href="#">SiN_x薄膜 Fourier变换红外吸收光谱 X射线光电子能谱 键合结构     

表面特征与软X射线掠入射光学散射

介绍了短波段掠入射表面散射线性模型,并且根据这个理论,分析计算了不同的表面特征对软X射线掠入射光学散射特性的影响。实验发现:随着粗糙度的增加、自相关长度的减小,软X射线掠入射光学散射越来越严重。     

紫外波段SiO2/Si3N4介质膜分布式布拉格反射镜的制备与研究

采用光学传递矩阵方法设计了紫外波段SiO₂/Si₃N₄介质膜分布式布拉格反射镜, 并利用等离子体增强化学气相沉积技术在蓝宝石(0001)衬底上制备了SiO₂/Si₃N₄介质膜分布式布拉格反射镜. 光反射测试表明, 样品反射谱的峰值波长仅与理论模拟谱线相差10 nm, 并随着反射镜周期数的增加而蓝移. 由于SiO₂与Si₃N₄具有相对较大的折射率比, 因而制备的周期数为13的样品反射谱的峰值反射率就已大于99%. 样品反射谱的中心波长为333 nm, 谱峰的半高宽为58 nm. 样品截面的扫描电子显微镜和表面的原子力显微镜测量结果表明, 样品反射谱的中心波长蓝移是由子层的层厚和界面粗糙度的变化引起的. X射线反射谱表明,子层界面过渡层对于反射率的影响较小, 并且SiO₂膜的质量比Si₃N₄差, 也是造成反射率低于理论值的原因之一.     

The electrical properties of metal-oxide-semiconductor devices fabricated on the chemically etched n-InP substrate

The electrical properties of the Cu/n-InP and Al/n-InP Schottky barrier diodes (SBDs) with and without the interfacial oxide layer have been investigated by using current-voltage (I-V) measurements. The oxide layer on chemically cleaned indium phosphide (InP) surface has been obtained by exposure to water vapor at 1 ml/min at 200 °C before metal evaporation. The chemical composition of surface oxides grown on the InP is investigated using X-ray photoelectron spectroscopy (XPS). Phosphorus is present as In(PO₃)₃, InPO₄, P₂O₅ and P₄O₁₀. The values of 0.437 ± 0.007 and 0.438 ± 0.003 eV for the barrier height of the reference Cu/n-InP and Al/n-InP SBDs were obtained, respectively. Furthermore, the values of 0.700 ± 0.030 and 0.517 ± 0.023 eV for the barrier height of the oxidized Cu/n-InP and Al/n-InP SBD were obtained, respectively. The transport properties of the metal-semiconductor contacts have been observed to be significantly affected by the presence of the interfacial oxide layer. Devices built on the oxidized surfaces show improved characteristics compared with those built on chemically cleaned surfaces. The chemical reactivity of the metal with oxide and n-InP is important to the formation of the Schottky barriers. The reactive metal Al gave a low barrier height due to the reduction of oxide and reaction with InP. The transmission coefficients for the oxidized Cu/n-InP and Al/n-InP are equal to 2.23 × 10⁻⁵ and 4.60 × 10⁻², respectively.     

原子力显微镜测试光学超光滑表面微轮廓的研究

论述了使用原子力显微镜测量超光滑光学表面的优点及其在光学领域中的重要应用。列举了用这种方法测试得到的超光滑光学表面微轮廓图及纳米量级的微缺陷,以及这些表面镀膜前后表面形态结构和微粗糙度的变化。作为比较,列举了用干涉轮廓仪测得相同表面的微粗糙度参数等８。由于原子力显微镜有三维的高精度,而干涉方法只有一维的高精度,所以前者可以得出表面真实形貌和微轮廓。     

Surface oxidation of a Melinex 800 PET polymer material modified by an atmospheric dielectric barrier discharge studied using X-ray photoelectron spectroscopy and contact angle measurement

Surface properties of a Melinex 800 PET polymer material modified by an atmospheric-pressure air dielectric barrier discharge (DBD) have been studied using X-ray photoelectron microscopy (XPS) and contact angle measurement. The results show that the material surface treated by the DBD was modified significantly in chemical composition, with the highly oxidised carbon species increasing as the surface processing proceeds. The surface hydrophilicity was dramatically improved after the treatment, with the surface contact angle reduced from 81.8° for the as-supplied sample to lower than 50° after treatment. Post-treatment recovery effect is found after the treated samples were stored in air for a long period of time, with the ultimate contact angles, as measured, being stabilised in the range 58-69° after the storage, varying with the DBD-treatment power density. A great amount of the C-O type bonding formed during the DBD treatment was found to be converted into the CO type during post-treatment storage. A possible mechanism for this bond conversion has been suggested.     

NiTi合金薄膜厚度对相变温度影响的X射线光电子能谱分析

采用X射线衍射和X射线光电子能谱实验手段对不同厚度的NiTi薄膜相变温度的变化进行了分析.结果表明在相同衬底温度和退火条件下,3?μm厚度的薄膜晶化温度高于18?μm厚度的薄膜.衬底温度越高,薄膜越易晶化,退火后薄膜奥氏体相转变温度As越低.薄膜的表面有TiO₂氧化层形成,氧化层阻止了Ni原子渗出;膜与基片的界面存在Ti₂O₃和NiO.由于表面和界面氧化层的存在,不同厚度的薄膜内层的厚度也不同,因而薄膜越薄,Ni原子的含量就越高.Ni原子的含量的不同会影响薄膜的相变温度. 关键词： NiTi合金薄膜 X射线衍射 相变 X射线光电子能谱     

Low-temperature direct wafer bonding of GaAs/InP

An approach for low-temperature direct wafer bonding of GaAs/InP was presented. The bonding procedure was carried out at temperatures from 350 to 500 ^°C, and the bonded n-GaAs/n-InP specimens were obtained even at a temperature as low as 350 ^°C. The compositional profile on the GaAs/InP heterointerface was studied by X-ray photoelectron spectroscopy. The bonded interfacial properties were also characterized by current–voltage (I–V$I\text{–}V$) and bonding strength measurement. The experimental results revealed an InGaAsP (or/and InGaAs) interlayer formed at the bonded interface, which influences the electrical property as well as the bonding strength. For the specimen bonded at 350 ^°C, the transport of major carriers could be explained by a tunneling effect. But the carrier transport was described by the thermionic emission theory for the specimen bonded at 450 ^°C. Finally, the mechanism of GaAs/InP bonding was discussed.     

Surface modification of Angora rabbit fibers using dielectric barrier discharge

Dielectric barrier discharge (DBD) of Helium and Helium + air modify the surface of Angora rabbit fibers. DBD treatment carried out at different power densities, changes the morphology and chemical composition of the surface of Angora fiber. Scanning electron microscopy (SEM) results reveal that the DBD treatment eliminates fibrosity from the fiber surface. X-ray photoelectron spectroscopy and Fourier transform infrared spectrometer (FTIR) spectrum confirm the increase in oxygen bonding at the surface. These changes reduce shedding of the fibers and improve dye-uptake property. However, even after 10 min of plasma exposure the thermal insulation (heat keeping ratio) of Angora fibers nearly remain unchanged. It has been noticed that DBD treatment (10 min) reduces whiteness of the fiber.