磁控溅射沉积铝/贫铀与金/贫铀镀层的界面研究

采用磁控溅射技术沉积制铝/贫铀/铝(Al/DU/Al)、金/贫铀/金(Au/DU/Au) "三明治" 薄膜样品. 利用高分辨扫描电镜、 X射线衍射仪、X射线光电子能谱仪、 扫描俄歇微探针对Al/DU/Al, Au/DU/Au样品的Al/DU, Au/DU界面行为进行表征与研究. 结果表明: 沉积态DU层以柱状晶生长; Al/DU界面扩散明显, 物理扩散过程中伴随着Al, DU化学反应形成Al₂U, Al₃U金属化合物; 金属化合物的形成导致界面处Al 2p电子结合能向高能端移动, U 4f电子向低能端移动; 微量O在Al/DU界面处以Al₂O₃及铀氧化物形式存在; DU镀层中以铀氧化形式存在; 沉积态的Au/DU界面扩散为简单的物理扩散, 团簇效应导致Au/DU界面处Al 2p, U 4f电子结合能均向高能端移动; 在Au/DU界面及DU镀层中, 微量O以铀氧化物形式存在; Al/DU界面扩散强于Au/DU; 相同厚度的Al, Au保护镀层, Al镀层保护效果优于Au镀层. 关键词： Al/DU界面 Au/DU界面 磁控溅射 界面扩散     

Ti/Ti-类金刚石多层膜的制备与表征

采用电子回旋共振-化学气相沉积结合中频磁控溅射的真空镀膜技术, 以99.99%Ti为靶材, 乙炔为碳源制备了Ti/Ti-类金刚石(DLC)多层膜. 利用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、X射线光电子能谱仪 对Ti/Ti-DLC多层膜进行了相结构、组织、成分及形态分析. 采用显微硬度仪、摩擦磨损仪、表面粗糙度仪对Ti/Ti-DLC多层膜进行了力学性能考察. 结果表明: Ti/Ti-DLC多层膜中主要含有TiC晶相; Ti层和Ti-DLC层中未出现柱状晶体生长模式, 分层中均以岛状模式生长; 当调制周期Λ≤ 50 nm时, 分层结构变模糊; 调制周期Λ对Ti/Ti-DLC多层膜的复合硬度、摩擦系数、表面形貌、表面粗糙度都有影响, 当调制周期Λ较小时表现出纳米增硬效应, 表面出现大颗粒, 表面粗糙度和摩擦系数均变大.     

界面和择优取向对TiN/ZrN纳米多层膜硬度变化的影响

利用射频反应磁控溅射方法，制备了调制比约为4，调制周期不同的一系列TiN/ZrN纳米多层膜. 利用X射线衍射仪(XRD)、高分辨电子显微镜(HRTEM)和纳米压痕仪(Nanoindentation)对多层膜的调制结构、界面状态和力学性能进行了表征. 研究结果表明TiN/ZrN多层膜具有很好的调制结构，但是在TiN层和ZrN层之间存在一定厚度的界面混合层. 力学性能分析表明：当调制周期小于15 nm时，TiN/ZrN多层膜的硬度介于单一TiN和ZrN薄膜的硬度之间；当调制周期为15.24 nm时，硬度达到最大，但随着调制周期增加，多层膜的硬度基本上保持为常数. 分析了TiN/ZrN多层膜硬度变化的机制，认为界面厚度和择优取向是导致硬度变化的主要原因. 关键词： TiN/ZrN多层膜 界面宽度 择优取向 硬度变化     

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     

氦对铜钨纳米多层膜界面稳定性的影响

采用射频磁控溅射方法,分别在纯Ar和Ar, He混合气氛下制备了多个不同调制周期的Cu/W纳米多层膜. 利用增强质子背散射(EPBS)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)分别对Cu/W多层膜中He含量、 截面形貌和相结构进行了分析.结果表明:多层膜的界面稳定性是耐氦损伤的前提和保证. 在适当的调制周期下,纳米多层膜能有抑制氦泡成核及长大的能力.     

铁纳米粒子的结晶形态与表面氧化膜分析

铁纳米粒子样品系采用气体蒸发法制备,用透射电子显微镜观察其结晶形态和粒径大小,采用X射线衍射、电子衍射、X射线光电子能谱和俄歇电子能谱等多种分析手段详细分析了粒子表面氧化膜的组成、结构和厚度及其稳定性,提出了铁纳米粒子组成和结构模型。结果发现铁纳米粒子本身的晶体结构与普通α-Fe是一致的,为体心立方结构,粒子表面存在约3nm厚的双层氧化膜,外面一层为γ-Fe₂O₃,厚度约为1nm。里面一层为Fe₃O₄,厚度约为2nm, 关键词：     

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     

TiN/Al2O3纳米多层膜的共格外延生长及超硬效应

采用多靶磁控溅射法制备了一系列具有不同Al2O3调制层厚度的TiN/Al2O3纳米多层膜.利用X射线能量色散谱、X射线衍射、扫描电子显微镜、高分辨透射电子显微镜和微力学探针表征了多层膜的成分、微结构和力学性能.研究结果表明,在TiN/Al2O3纳米多层膜中,单层膜时以非晶态存在的Al2O3层在厚度小于1.5 nm时因TiN晶体层的模板效应而晶化,并与TiN层形成共格外延生长,相应地,多层膜产生硬度明显升高的超硬效应,最高硬度可达37.9 GPa.进一步增加多层膜中Al2O3调制层的层厚度,Al2O3层逐渐形成非晶结构并破坏了多层膜的共格外延生长,使得多层膜的硬度逐步降低.     

磁控溅射法制备金团簇纳米颗粒及性能表征

 采用磁控溅射法制备金团簇纳米颗粒，用透射电镜(TEM)、X射线衍射(XRD)、紫外可见光分光光度计(UV-Vis)和X射线光电子能谱(XPS)等分析手段对其表征，研究了金团簇纳米颗粒的形貌、颗粒度、结构、光吸收性质及物质成份。研究结果表明：制备的金团簇纳米颗粒呈球形，平均粒径在10 nm左右，粒径分布均匀，无团聚、氧化现象，颗粒的结构为面心立方。在519 nm处出现团簇颗粒的表面等离子共振吸收峰，测试得到Au(4f_7/2)和Au(4f_5/2)电子的结合能分别为83.3 eV和86.9 eV，并且没有出现金的氧化产物。     

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     

低温退火的X射线W/Si多层膜应力和结构性能

W/Si多层膜反射镜在硬X射线天文望远镜中有重要应用. 为减小其应力对反射镜面形和望远镜分辨率的影响, 同时保证较高的反射率, 采用150, 175和200 ℃ 的低温退火工艺对采用磁控溅射镀制的W/Si周期多层膜进行后处理. 利用掠入射X射线反射测试和样品表面面形测试对退火前后W/Si多层膜的应力和结构进行表征. 结果表明, 在150 ℃ 退火3 h 后, 多层膜1级峰反射率和膜层结构几乎没有发生变化, 应力减少约27%; 在175 ℃ 退火3 h后, 多层膜膜层结构开始发生变化, 应力减少约50%; 在200 ℃退火3 h 后, 多层膜应力减小超过60%, 但1级布拉格峰反射率相对下降17%, 且膜层结构发生了较大变化. W, Si界面层的增大和相互扩散加剧是应力和反射率下降的主要原因.     

Effect of interfacial alloying on the surface plasmon resonance of nanocrystalline Au-Ag multilayer thin films

Nanocrystalline Au and Ag in multilayer thin film form with Au/Ag/Au structure were prepared by high pressure (∼40 Pa) d.c. sputtering techniques. The Ag concentrations in Ag_xAu_1-x films were changed from x = 0 to 1. These multilayer films with varying Ag concentration showed significant changes in microstructures obtained from TEM and XRD analyses. The optical absorption spectra of these multilayer films showed a single plasmon band confirming the formation of Au-Ag alloy. We ascribe this alloying to the interfacial reactions in nanophase limited at the Au-Ag interface. The red-shift and broadening of the plasmon bands with the increase in silver concentration could be associated to the increase in size of the nanoparticles and its distribution. The observed red shift in the plasmon band may be associated with the change in electronic structure at the Au-Ag interface due to configuration mixing of the atomic energy levels of Au and Ag. Received 17 October 2002 / Received in final form 26 February 2003 Published online 23 May 2003 RID="a" ID="a"e-mail: msakp@mahendra.iacs.res.in     

多层纳米Au/DPO薄膜的荧光特性

在低压直流溅射沉积的纳米Au薄膜表面喷涂有机固体晶体2,5-二苯基恶唑（DPO）,制成具有（Au+DPO）单元结构的多层纳米薄膜。利用XRD表征多层纳米薄膜的晶体结构,通过SEM表征各层薄膜的表面形貌,并测试了多层纳米薄膜的紫外荧光特性。与纯DPO薄膜相比,多层纳米薄膜的紫外荧光峰出现了5 nm的蓝移,而且DPO荧光峰形貌发生改变。在多层膜中,DPO薄膜的荧光强度与薄膜层数成反比关系,而纳米Au膜的荧光强度与薄膜层数成正比关系。SEM与XRD测试结果表明,多层薄膜中的DPO薄膜随着薄膜层数的增加逐渐成为无定型结构。DPO薄膜与纳米Au膜相互作用,导致其晶体结构异于单层薄膜,进而改变了其荧光特性。     

沉积态铀薄膜表面氧化的X射线光电子能谱

含铀(U)薄膜在激光惯性约束聚变的实验研究中有重要的用途.研究其在不同气氛下的氧化性能可以为微靶制备、储存及物理实验提供关键的实验数据.通过超高真空磁控溅射技术制备了纯U薄膜及金-铀(Au-U)复合平面膜,将其在大气、高纯氩(Ar)气及超高真空度环境中暴露一段时间后,利用X射线光电子能谱仪结合Ar~+束深度剖析技术考察U层中氧(O)元素分布及价态,分析氧化产物及机理.结果显示,初始状态的U薄膜中未检测到O的存在.Au-U复合薄膜中的微观缺陷减弱了Au防护层的屏蔽效果,使其在3周左右时间内严重氧化,产物为U表面致密的氧化膜及缺陷周围的点状腐蚀物,主要成分均为二氧化铀(UO_2).在高纯Ar气中纯U薄膜仅暴露6 h后表面即被严重氧化,生成厚度不均匀的UO_2.在超高真空度环境下保存12 h后,纯U薄膜表面也发生明显氧化,生成厚度不足1 nm的UO_2.Ar~+束对铀氧化物的刻蚀会因择优溅射效应而使UO_2被还原成非化学计量的UO_(2-x),但这种效应受O含量的影响.     

Deposition and characterization of TiZrV-Pd thin films by dc magnetron sputtering

TiZrV film is mainly applied in the ultra-high vacuum pipes of storage rings.Thin film coatings of palladium,which are added onto the TiZrV film to increase the service life of nonevaporable getters and enhance H_2pumping speed,were deposited on the inner face of stainless steel pipes by dc magnetron sputtering using argon gas as the sputtering gas.The TiZrV-Pd film properties were investigated by atomic force microscope(AFM),scanning electron microscope(SEM),X-ray photoelectron spectroscopy(XPS) and X-Ray Diffraction(XRD).The grain size of TiZrV and Pd films were about 0.42-1.3 nm and 8.5-18.25 nm respectively.It was found that the roughness of TiZrV films is small,about 2-4 nm,but for Pd film it is large,about 17-19 nm.The PP At.%of Pd in TiZrV/Pd films varied from 86.84 to 87.56 according to the XPS test results.     

2,7-二辛基[1]苯并噻吩并[3,2-b]苯并噻吩(C8-BTBT)与MoS_2界面的能级匹配与薄膜生长

结合紫外光电子能谱(UPS)、X射线光电子能谱(XPS)和原子力显微镜(AFM)等实验手段系统研究了C8-BTBT沉积在层状Mo S2基底上的界面能级匹配、薄膜生长和分子取向。研究发现C8-BTBT分子竖直生长在Mo S2上,生长过程中界面的真空能级(VL)、最高占据态轨道(HOMO)和电离能(IP)都出现了非常规的弯曲现象。这种能级弯曲行为可归因于直立分子从界面相到体相的转变过程中,其分子倾斜角(θ)存在一定的渐变,这种渐变会在沿表面法线方向诱导出一系列的层间电偶极,最终导致能级的弯曲。同时θ的变化也会改变薄膜的表面极化强度,引起IP的逐渐减小。能级的弯曲在界面处形成类P-N结的效应会对C8-BTBT基电子器件的性能有很大的影响。     

Synthesis of TiN/a-Si3N4 thin film by using a Mather type dense plasma focus system

A 2.3 kJ Mather type pulsed plasma focus device was used for the synthesis of a TiN/a-Si3N4 thin film at room temperature. The film was characterized using X-ray diffraction (XRD), X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), scanning electron microscopy (SEM), and atomic force microscopy (AFM). The XRD pattern confirms the growth of polycrystalline TiN thin film. The XPS results indicate that the synthesized film is non-stoichiometric and contains titanium nitride, silicon nitride, and a phase of silicon oxy-nitride. The SEM and AFM results reveal that the surface of the synthesized film is quite smooth with 0.59 nm roughness (root-mean-square).     

球壳结构金阴极及其X射线光电发射特性

以聚苯乙烯微球为模板, 采用种子-生长法在聚苯乙烯微球表面镀覆金球壳层, 以不同浓度旋涂分散在阴极衬底上, 热处理去除聚苯乙烯模板, 初步制备出表面具有金球壳结构的反射式金阴极样品, 通过金相显微镜和扫描电镜研究其表面形貌, 结果表明: 阴极表面球壳的直径约为10 μm, 高温去除聚苯乙烯微球模板后金沉积层具有良好的自支撑性, 球壳厚度约70-90 nm, 球壳表面主要由30-60 nm的晶粒突起组成. X射线光电发射测试表明, 反射式球壳结构阴极在200-1500 eV波段光电效率相对于平面薄膜阴极有明显提升, 其量子效率可达到平面阴极的3倍以上, 理论分析表明: 球壳结构阴极特殊的表面结构引起光电发射面积的增大和表面势垒的降低, 是阴极光电发射效率提高的主要原因.     

Effects of interface on the dielectric properties of Ba0.6Sr0.4TiO3 thin film capacitors

Ba_0.6Sr_0.4TiO₃ thin films were deposited on Pt/SiO₂/Si substrate by radio frequency magnetron sputtering. High-resolution transmission electron microscopy (HRTEM) observation shows that there is a transition layer at BST/Pt interface, and the layer is about 7-8 nm thickness. It is found that the transition layer was diminished to about 2-3 nm thickness by reducing the initial RF sputtering power. X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) depth profiles show that high Ti atomic concentration results in a thick interfacial transition layer. Moreover, the symmetry ν of ?_r-V curve of BST thin film is enhanced from 52.37 to 95.98%. Meanwhile, the tunability, difference of negative and positive remanent polarization (P_r), and that of coercive field (E_C) are remarkably improved.