强流脉冲离子束辐照靶及其喷发的数值研究

利用拟合实测的TEMP Ⅱ型加速器磁绝缘二极管(MID)电压波形及其焦点附近束流密度曲线，建立了Gaussian分布模型，据此计算了与靶作用的离子的能量及数量，采用Monte Carlo(MC)方法计算了沉积在靶内的能量.并以此作为热源，与流体动力学(HD)模型相结合，对不同的靶状态采用相应的状态方程，模拟计算了靶内压力演化情况; 同时对烧蚀产生的等离子体采用理想气体状态方程, 结合HD方程组, 模拟计算了喷发过程中压力的空间演化过程. 关键词： 强流脉冲离子束 Gaussian模型 HD方程 数值研究     

Deposition of Hydrogen-Free Silicon Nitride Thin Films by Microwave ECR plasma Enhanced Magnetron Sputtering at Room Temperature

Hydrogen-free silicon nitride （SiNx） films were deposited at room temperature by microwave electron cyclotron resonance （MW-ECR） plasma enhanced unbalance magnetron sputtering system. Both Fourier-transform infrared spectroscopy and x-ray photoelectron spectroscopy are used to study the bonding type and the change of bonding structures of the silicon nitride films. The results indicate that the chemical structure and composition of SiNx films deposited by this technique depend strongly on the N2 flow rates, the stoichiometric SiNx film, which has the highest hardness of 22.9 GPa, could be obtained at lower N2 flow rate of 4 sccm.     

Deposition of Diamond-Like carbon Films by High-Intensity Pulsed Ion Beam Ablation at Various Substrate Temperatures

Diamond-like carbon (DLC) films have been deposited on to Si substrates at substrate temperatures from 255℃ to 400O℃ by a high-intensity pulsed-ion-beam (HIPIB) ablation deposition technique. The formation of DLC is confirmed by Raman spectroscopy. According to an x-ray photoelectron spectroscopy analysis, the concentration of sp^3 carbon in the films is about 40% when the substrate temperature is below 300℃ C. With increasing substratetemperature from 25℃ to 400℃, the concentration of sp^3 carbon decreases from 43% to 8%. In other words,sp3 carbon is graphitized into sp^2 carbon when the substrate temperature is above 300℃. The results of xray diffraction and atomic force microscopy show that, with increasing the substrate temperature, the surface roughness and the friction coefficient increase, and the microhardness and the residual stress of the films decrease.     

离子注入合成β-FeSi2薄膜的显微结构

采用MEVVA源(Metal Vapor Vacuum Arc Ion Source)离子注入合成β-FeSi2薄膜,用常规透射电镜和高分辨电镜研究了不同制备参数下β-FeSi2薄膜的显微结构变化. 研究结果表明:调整注入能量和剂量,可以得到厚度不同的β-FeSi2表面层和埋入层. 制备过程中生成的α,β,γ和CsCl型FeSi2相的相变顺序为γ-FeSi2→β-FeSi2→α-FeSi2,CsCl-FeSi2→β-FeSi2→α-FeSi2或β-FeSi2→α-FeSi2. 当注入参数增加到60kV,4×1017ions/cm2,就会导致非晶的形成,非晶在退火后会晶化为β-FeSi2相,相变顺序就变为非晶→β-FeSi2→α-FeSi2. 随退火温度逐渐升高硅化物颗粒逐渐长大,并向基体内部生长,在一定的退火温度下硅化物层会收缩断裂为一个个小岛状,使得硅化物/硅界面平整度下降. 另外,对于β-FeSi2/Si界面取向关系的研究表明,在Si基体上难以形成高质量β-FeSi2薄膜的原因在于多种非共格取向关系的并存、孪晶的形成以及由此导致的界面缺陷的形成.     

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在常温常压下采用新型旋转电极等离子体反应器，对辉光等离子体作用下的甲烷偶联反应制C2烃进行了研究。结果表明，甲烷偶联反应的主要产物为C2H2，占C2烃的80%以上，能量效率在5.6%～11.2%之间；增加H2含量可以提高CH4转化率和C2烃收率；在500～2200kJ•mol−1的能量密度范围内，CH4转化率随能量密度的增大而线性增加，C2烃收率随着能量密度的增加呈峰形变化趋势。     

大气压旋转螺旋状电极辉光放电等离子体催化甲烷偶联

采用新研制的具有旋转螺旋状电极的大气压辉光放电等离子体反应器催化甲烷偶联制碳二烃. 实验采用铜电极和不锈钢电极分别考察了输入电场峰值电压和甲烷、氢气进料流量等参数对甲烷转化率和碳二烃收率、选择性的影响. 在长时间连续反应无明显积碳的情况下, 最佳试验结果是电极材料为金属铜, 进料流量为60 mL•min^-1, V(CH₄ )/V(H₂)=1的条件下, 输入电场峰值电压为2.3 kV时, 甲烷转化率为70.64%, 碳二烃单程收率及其选择性分别为69.85%和 99.14%.     

气体放电空心阴极鞘层氩离子的蒙特-卡罗模拟研究

建立了气体放电空心圆筒阴极鞘层离子的自洽蒙特-卡罗模拟模型,对鞘层区内离子的输运过程进行了研究。考虑了离子与中性原子的电荷交换碰撞和弹性散射,用到了精确依赖于离子能量的电荷交换和动量输运截面。模拟了氩离子在空心阴极鞘层中的运动,得到了不同放电条件下自洽电场分布,离子的能量分布,角分布以及电子密度分布和离子密度分布。计算结果表明:离子在由鞘层边界向阴极运动过程中,离子能量分布的高能部分逐渐增大,角分布向小角度部分压缩,鞘层中的强电场对离子起加速和聚焦作用;在鞘层内离子密度分布比较均匀,只是在鞘层边界附近变化 关键词：     

强流脉冲离子束烧蚀等离子体向背景气体中喷发的数值研究

强流脉冲离子束辐照靶材产生烧蚀等离子体向背景气体中传播与向真空中传播不同，包括喷发等离子体与背景气体的相互作用.本文建立了该过程的二维气体动力学模型，计算了等离子体向压强范围从10^-6大气压到大气压背景气体中传播时的情况.结果表明，背景气体压强不同时，等离子体传播的现象也不相同.向真空中可以自由膨胀，向大气压中膨胀受限；当背景气压在千分之一大气压左右时，等离子体在背景气体中形成“雪犁”状，羽状等离子体出现快速和慢速传播分离现象.     

脉冲偏压电弧离子镀TiO2薄膜的力学与光学性能

用脉冲偏压电弧离子镀技术在玻璃基片上制备均匀透明的TiO₂薄膜.利用X射线衍射仪、原子力显微镜、扫描电子显微镜、紫外-可见透射光谱仪和纳米压痕仪等手段,对不同脉冲负偏压下合成薄膜的相结构、微观结构、表面形貌、力学和光学性能进行表征.结果表明，沉积态薄膜为非晶态.脉冲负偏压对薄膜性能有明显的影响.随偏压的增加，薄膜厚度、硬度和弹性模量均先增大后减小，前者峰值出现在100—200 V负偏压范围，后两者则在250—350V范围.300 V负偏压时薄膜硬度最高，薄膜达到原子级表面光滑度，均方 关键词： 2薄膜')" href="#">TiO₂薄膜 脉冲偏压电弧离子镀 硬度 折射率     

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用火花预电离辅助介质阻挡放电装置在大气压空气中实现了均匀的类辉光放电。通过用光谱模拟法和波尔兹曼图解法对N 2 第一负带系B2Σ→X 2Σ(0,0)带发射谱线的分析,对放电过程中N 2 的转动温度进行了诊断。研究了不同频率和放电模式下转动温度的变化规律,对由两种方法计算所得的温度进行了对比。实验结果表明,转动温度会随着外加频率的增加而缓慢的增加;当放电从类辉光模式变到丝状放电模式时,转动温度会有70K左右的升高。