纳米晶LaNiAl薄膜充氦技术研究（英文）

采用离子束辅助磁控溅射方法沉积出了纳米晶LaNiAl膜和纳米晶渗氦LaNiAl膜(膜厚约10μm),通过调节ArHe气氛的比例可控制纳米晶膜中的含氦量(He/LaNiAl的原子分数5.7%~13.8%),通过该方法引入到LaNiAl金属薄膜中的氦量远高于采用球磨法制备的纳米LaNiAl粉中的含氦量。研究结果表明:渗氦LaNiAl膜中的氦含量(原子分数)可达13.9%,氦在膜的深度方向分布均匀;热解析分析恒温条件下沉积的渗氦膜的起始释放温度为848K,最高释放温度为1407K,主释放峰为1080K,初步确定了氦主要是以团簇的形式存在于在纳米晶膜中。     

纳米晶LaNiAl薄膜充氦技术研究

采用离子束辅助磁控溅射方法沉积出了纳米晶LaNiAl膜和纳米晶渗氦LaNiAl膜（膜厚约10 m）,通过调节Ar-He气氛的比例可控制纳米晶膜中的含氦量（He/LaNiAl的原子分数5.7%~13.8%）,通过该方法引入到LaNiAl金属薄膜中的氦量远高于采用球磨法制备的纳米LaNiAl粉中的含氦量。研究结果表明:渗氦LaNiAl膜中的氦含量（原子分数）可达13.9%,氦在膜的深度方向分布均匀;热解析分析恒温条件下沉积的渗氦膜的起始释放温度为848 K,最高释放温度为1407 K,主释放峰为1080 K,初步确定了氦主要是以团簇的形式存在于在纳米晶膜中。     

温度对bcc铁中He行为影响的模拟研究

温度对bcc铁中的He行为有重要的影响,基于bcc晶格的晶格动力学蒙特卡罗（Lattice Kinetic Monte Carlo,LKMC）方法,模拟研究了298—1298 K范围内温度对bcc铁中He行为的影响.结果表明：温度对bcc铁中He行为的影响可以分为4个阶段：（1）298—598 K,（2）598—798 K,（3）798—998 K,（4）998—1298 K.第一阶段随着温度的增加,晶粒内He原子浓度略有降低,但He泡中平均He原子个数迅速增加;第二阶段随着温度的增加,晶粒内的He原子浓度迅速降低,但He泡中平均He原子个数几乎不变;第三阶段随着温度的增加,晶粒内的He原子浓度和He泡中平均He原子个数均迅速减少;第四阶段随着温度的增加,晶粒内He原子浓度以及He泡中平均He原子个数均有所增加,到1298 K时,晶粒内He原子浓度与室温时相近,几乎没有He原子从铁晶粒内逃逸出.模拟结果与文献正电子湮灭实验结果有很好的吻合. 关键词： bcc铁 He 晶格动力学蒙特卡罗 温度     

含氢氦锆膜的中子反射及弹性反冲探测表征

采用直流磁控溅射方法制备含氢氦的锆膜,利用中子反射和弹性反冲探测两种方法分别对样品中的氢、氦分布以及浓度进行表征,并探究了不同温度退火处理后H、He的变化.实验结果表明:中子反射与弹性反冲探测两种方法的表征结果具有很好的一致性,H、He在锆层中近似均匀分布,氦浓度与溅射的He/Ar比成正比. 300℃退火处理1 h后,样品中的H从Zr层向外迁移和释放,且这种现象随退火温度升高到500℃时更加明显.     

低能离子束诱导Ag表面纳米金字塔微结构

利用离子束溅射诱导实验方法,在单晶Si(100)基底上辅助沉积银膜,研究了低能Ar+离子束30°入射时,不同离子束能量和束流密度以及基底温度对Ag纳米结构的影响.结果表明:在较低基底温度下(32~100℃)辅助沉积银膜,膜层表面会呈现排列紧密、晶粒尺寸一致的金字塔状纳米结构.当温度升高时(32~200℃),纳米微结构横向尺寸λc迅速增加,而粗糙度先减小(32~100℃)后迅速增大(100~200℃);当离子束能量1 400eV、束流密度15~45μA/cm2时,在相同温度下,随着离子束束流密度的增大,纳米晶粒横向尺寸基本不变,粗糙度略有增加;当离子束流密度为15μA/cm2、能量1 000~1 800eV时,在相同温度下,随着离子束能量的增加,银纳米结构尺寸增加,而表面粗糙度先增加,然后缓慢减小.自组织纳米结构的转变是溅射粗糙化和表面驰豫机制相互作用的结果.     

温度对fcc铁中氦行为的影响研究

温度对fcc铁中的氦行为具有重要的影响,编写了居于fcc晶格的面向对象动力学蒙特卡罗程序（Object Kinetic Monte Carlo）,采用该程序结合分子动力学（MD）方法对fcc铁中的氦行为进行多尺度模拟,研究了温度对fcc铁中氦行为的影响,给出了不同温度退火过程中氦行为的原子细节。模拟结果表明引入一定量的非热平衡空位可以使模拟结果与文献实验结果有非常好的吻合;室温至1073K,温度对氦行为影响可以分为四个阶段：第一阶段,298-473K,正电子长寿命随退火温度增加略有减少,这主要由于非热平衡空位浓度降低;第二阶段,473-673K,正电子长寿命随退火温度增加而增加,主要由于晶粒内平均氦泡尺寸增加;第三阶段,673-873K,正电子长寿命随退火温度增加而迅速减少,主要是由于氦泡的平均尺寸减小和晶粒内的空位浓度降低;第四阶段,873-1073K,正电子长寿命随退火温度增加而迅速增加,与晶粒内氦泡的平均尺寸变大,且空位浓度随温度的增加而指数增加有关。     

Ti纳米粒子熔化与凝结的原子尺度模拟

本文采用基于嵌入原子势的分子动力学方法模拟研究了不同尺寸Ti纳米粒子在熔化与凝结过程中的原子堆积结构变化.温度变化过程中对Ti纳米粒子中原子平均能量、对分布函数、键对和比热容的计算结果表明,粒子尺寸和温度变化方式对粒子的结构转变具有重要影响.小尺寸Ti粒子更易于形成二十面体构型.随着Ti纳米粒子粒径的增大,室温下粒子趋于保持初始密排六方的堆积结构.升温过程中,大粒径的纳米粒子内出现HCP向BCC的部分结构转变,导致HCP和BCC结构共存现象.大粒径粒子的熔化与体相材料相似,具有一个熔化温度.熔融粒子降温时,纳米粒子内部原子发生熔融态→BCC→HCP堆积结构的转变,且凝结温度较熔化温度滞后.该原子尺度的模拟提供了可用经典理论估算Ti粒子熔化所需能量的临界尺寸.     

低相变温度垂直取向的CoPtCu/Ag纳米复合膜

采用磁控溅射(Ag/Cu/CoPt)_n多层膜先驱体结合真空退火的方法制备了一系列CoPtCu/Ag纳米复合薄膜，通过优化薄膜中Ag以及Cu的含量，成功制备出了低相变温度垂直取向的CoPtCu/Ag纳米复合膜，该膜在450℃退火即可发生相变，该温度比目前所报导的CoPtAg纳米复合膜的相变温度降低了150℃. 实验结果表明，薄膜中一定含量的Ag元素能够有效诱导薄膜的(001)取向，Cu元素的加入能有效降低薄膜的有序化温度. 对于特定组分为Co₄₀Pt₃₆Cu₈Ag₁₆的薄膜，经500℃退火后已经显示了明显的(001)取向，垂直于膜面方向上的矫顽力为5.0×10⁵A/m，并且薄膜中晶粒尺寸仅为4—5nm，为将来CoPt-L1₀有序相合金薄膜用于超高密度垂直磁记录介质打下了基础. 关键词： 磁记录材料 CoPt 纳米复合膜     

界面对ZrN/TaN纳米多层膜固氦性能的影响

采用射频磁控溅射方法, 在混合气氛下制备了ZrN/TaN多层膜. 利用X射线衍射、慢正电子束分析、增强质子背散射、扫描电子显微镜, 分别对ZrN/TaN多层膜中相结构、氦相关缺陷、氦含量、截面形貌等进行了分析. 结果表明, 调制周期为30 nm的ZrN/TaN多层膜在600℃退火后, 氦的保持率仍能达到45.6%. 在适当的调制周期下, ZrN/TaN多层膜能够耐氦损伤并且其界面具有一定的固氦性能. 关键词： ZrN/TaN 纳米多层膜 界面 固氦     

纳米铜团簇在常温和升温过程中能量特征的分子动力学研究

采用分子动力学方法和F-S多体势函数，模拟研究纳米铜团簇常温下能量特征及其在升温直到熔化过程中的变化，确定了常温下纳米铜团簇的表面原子厚度和表面能，给出在不同温度下纳米铜团簇能量大小分布比例和能量的概率密度，细致描述了团簇升温过程团簇内部原子和表面原子之间不同的变化特征. 关键词： 铜团簇 分子动力学 能量特征 温度     

Comparison of theoretical and experimental 3He desorption behaviour of titanium tritide films

Helium-3 formed by tritium radioactive decay from tritide layer desorbs at room temperature slowly in a first step, more strongly afterwards. A helium-3 desorption model has been established, based on the positions of He-3 atom and trapping sites in the γ tritide lattice, CaF₂ type, supposed in a perfect state. Theoretical desorption curves as a function of time or helium concentration in the layer has been computed, for metal tritide or deutero-tritide layers. Experimental curves, for a wide tritium concentration range, are given here in the case of titanium layers. They show good agreement with theoretical curves for appropriate parameter values, up to a helium/titanium atomic ratio of 0.25 to 0.30. For higher helium concentrations, rapid helium desorption can be explained by gas bubble growth and percolation, and mechanical degradation of the layer: at this stage, the theoretical model does not apply.     

Non linear volume expansion in helium implanted erbium metal films

Large dimensional expansion has been observed at room temperature in erbium metal films implanted at room temperature with high fluences of helium. The interferometrically measured film thickness increases linearly with fluence up to a critical dose of 3 × 10¹⁷ He+/cm² (E = 160 keV) and is superlinear at higher fluences. Annealing at 400°C causes a reduction of the induced expansion for fluences below the critical dose without apparent release of helium. Annealing of samples implanted to fluences greater than 3.5 × 10¹⁷ He⁺/cm² causes accentuated expansion which is accompanied by formation and rupture of bubbles at the film surface.     

磁控溅射ZnO薄膜生长的等离子体发射光谱研究

通过反应磁控溅射过程中的等离子体发射光谱，研究了制备ZnO薄膜的沉积温度、氧气流量比例R=O₂/(O₂+Ar)对Zn和O原子发射光谱的影响，并结合ZnO薄膜的结构和物理性能，探讨了沉积温度在ZnO薄膜生长中的作用.研究结果显示：当R≥0.75%时， Zn的溅射产额随R的增加基本呈线性下降规律.当R介于10%—50%时，氧含量的变化相对平缓，有利于ZnO薄膜生长的稳定性控制.Zn原子发射光谱强度随沉积温度的变化可以分为三个阶段.当沉积温度低于250℃时，发射光谱强 关键词： ZnO 薄膜生长 反应磁控溅射 等离子体发射光谱     

非平衡磁控溅射法制备的Cr-DLC薄膜真空退火的Raman光谱研究

利用非平衡磁控溅射法制得厚度达到2.23 μm的掺铬含氢类金刚石(Cr-DLC)碳膜。采用Raman光谱和XPS对制得的薄膜进行了结构和热稳定性等表征。结果表明：室温时,薄膜在1 544 cm-1附近的Raman“G”峰归属于石墨结构中C—C键的伸缩振动,即E_2g 模式;而1 367 cm-1附近的“D”峰归属于sp2碳环的“呼吸”振动模式,即A_1g模式;计算得到薄膜sp3键的相对含量约为48at.%。加热至300 ℃,薄膜的Raman谱图与室温时相似,表明此温度段薄膜的结构稳定,未发生明显改变;至400 ℃时,I_D/I_G值迅速增大,sp2键含量升高, 表明此时DLC膜发生了明显的结构变化,开始发生石墨化。继续升温,膜中I_D/I_G比率增加,“G”峰位向高波数方向位移,表明 sp2/sp3比率逐渐增大,薄膜石墨化程度加强,sp2键的无序度逐渐降低,最终导致薄膜的摩擦系数和磨损率等逐渐增大, 热稳定性逐渐降低。退火600 ℃时,I_D/I_G值以及sp2键含量达到最大值,DLC薄膜失效。     

Channeling study of boron implanted silicon: Liquid nitrogen temperature implantation

Silicon samples have been boron implanted at 150 keV at liquid nitrogen temperature to a dose of 3.6 × 10¹⁵/cm². This dose rendered the implanted layer amorphous as viewed by helium ion backscattering. Four kinds of room temperature measurements were made on the same set of samples as a function of the isochronal annealing temperature. The measurements made were the determination of the substitutional boron content by the channeling technique using the B¹¹(p, α) nuclear reaction, observation of the disorder by helium ion backscattering, determination of the carrier concentration by van der Pauw Hall measurements, and the sheet resistivity by four point probe measurements. These measurements are compared with results from samples implanted at room temperature. The carrier concentration correlates well with the substitutional boron content for both room temperature and liquid nitrogen temperature implantations. Following annealing temperatures in the 600 to 800°C range, a much larger percentage of the boron lies on substitutional lattice sites, and therefore the carrier concentration is larger, if the implantation is done at liquid nitrogen temperature rather than at room temperature. Following liquid nitrogen temperature implantation, reverse annealing is observed from 600 to 800°C in the substitutional boron content, carrier concentration and sheet resistivity. The boron is more than 90 per cent substitutional after annealing to 1100°C for both the room temperature and liquid nitrogen temperature implantations. The low temperature implantation produced a buried amorphous layer, and this layer was observed to regrow from both the surface and substrate sides at approximately equal rates.     

不同剂量C离子注入Si单晶中Si1-xCx合金的形成及其特征

室温下在单晶Si中注入(0.6—1.5)%的C原子,利用高温退火固相外延了Si_1-xC_x合金,研究了不同注入剂量下Si_1-xC_x合金的形成及其特征.如果注入C原子的浓度小于0.6%,在850—950℃退火过程中,C原子容易与注入产生的损伤缺陷结合,难于形成Si_1-xC_x合金相.随注入C原子含量的增加,C原子几乎全部进入晶格位置形成Si_1-xC_{x 关键词： 1-x}C_x合金')" href="#">Si_1-xC_x合金 离子注入 固相外延     

Low-temperature plasma enhanced atomic layer deposition of large area HfS_2 nanocrystal thin films

Hafnium disulfide(HfS2) is a promising two-dimensional material for scaling electronic devices due to its higher carrier mobility, in which the combination of two-dimensional materials with traditional semiconductors in the framework of CMOS-compatible technology is necessary. We reported on the deposition of HfS2 nanocrystals by remote plasma enhanced atomic layer deposition at low temperature using Hf(N(CH3)(C2H5))4 and H2S as the reaction precursors. Selflimiting reaction behavior was observed at the deposition temperatures ranging from 150℃ to 350℃, and the film thickness increased linearly with the growth cycles. The uniform HfS2 nanocrystal thin films were obtained with the size of nanocrystal grain up to 27 nm. It was demonstrated that higher deposition temperature could enlarge the grain size and improve the HfS2 crystallinity, while causing crystallization of the mixed HfO2 above 450℃. These results suggested that atomic layer deposition is a low-temperature route to synthesize high quality HfS2 nanocrystals for electronic device or electrochemical applications.     

前驱体和退火温度对Nd2O3薄膜组分影响的定量研究

采用Nd(thd)₃和O₃作为反应前驱体, 利用先进的原子层淀积方法在P型硅(100)衬底上制备了超薄Nd₂O₃介质膜, 并在N₂气氛下进行了退火处理. 采用X射线光电子能谱仪对薄膜样品组分进行分析. 研究结果表明, 淀积过程中将前驱体温度从175 ℃提高到185 ℃后, 薄膜的质量得到提高, O/Nd 原子比达到1.82, 更接近理想的化学计量比, 介电常数也从6.85升高到10.32.     

Ti薄膜与AlN陶瓷的界面反应

用X射线衍射分析、二次离子质谱、卢瑟福背散射谱、俄歇电子能谱等表面分析技术，研究了Ti膜与AlN陶瓷衬底的界面固相反应-在高真空中用电子束蒸发的方法在抛光的200℃ AlN陶瓷衬底上淀积200nm的Ti膜，并在真空恒温炉中退火-实验表明，退火中Ti膜与AlN界面发生了扩散与反应-650℃，1h退火已观测到明显的界面反应-界面反应产物主要是钛铝化物及Ti-N化合物-铝化物是Ti-Al二元化合物和Ti-Al-N三元化合物，850℃，4h退火后则主要由Ti₂AlN组成- 关键词：