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.     

流脉冲离子束辐照对DZ4合金性能的影响

 用含Cⁿ⁺和H⁺、加速电压250 kV、脉冲宽度70 ns、束流密度160 A/cm²的强流脉冲离子束辐照DZ4合金，辐照次数分别为2，5，10，15。实验结果表明：辐照后样品的表面出现了熔坑，多次脉冲辐照后样品的表面熔坑边缘模糊甚至消失。近表面存在厚1~2 mm的重熔层，晶粒较细，晶界模糊；熔坑周围富集Cr和Mo等元素;强流脉冲离子束辐照处理后DZ4合金的耐腐蚀性能明显提高，腐蚀速率下降,这是由于辐照减弱了由于晶界和晶粒本体的成分差异而引起的晶界腐蚀；同时离子束辐照后的DZ4合金在高温氧化时更容易形成一层连续的保护性氧化物，其主要成分是致密的Al₂O₃，使得DZ4合金的耐高温氧化性能也有所改善。     

利用强流脉冲离子束技术在室温下沉积类金刚石薄膜研究

利用强流脉冲离子束技术在Si基体上快速大面积沉积类金刚石(DLC)薄膜.电压为250kV,束流密度为250A·cm-2,脉宽为80—100ns,能流密度为5J·cm-2的离子束(主要由碳离子和氢离子组成)聚焦到石墨靶材上,使石墨靶材充分蒸发和电离,在石墨靶的法线方向的Si基体上沉积非晶的碳薄膜.Raman谱分析显示,所沉积薄膜为类金刚石薄膜.随着靶材与基体之间距离的减小,薄膜中sp3碳成分含量增加,同时硬度值也有所增大,并且薄膜的摩擦系数和表面粗糙度增加.x射线光电子能谱(XPS)分析显示薄膜中的sp3碳 关键词： 强流脉冲离子束 类金刚石薄膜 XPSRaman谱分析     

固体物理教学改革的探索与实践

针对固体物理课程理论性强、学科发展迅速的特点,结合作者多年来讲授固体物理的心得和体会,对固体物理教学内容、教学方法和教学难点等方面进行一些教学改革的探索和实践.在对应用物理学专业学生的十几年教学实践中,取得了良好的教学效果,为提高固体物理课程的教学质量提供了新的思路和方法.     

强流脉冲电子束辐照对NiCoCrAlY涂层结构和性能的影响

 采用低气压等离子体喷涂在DZ4镍基高温合金表面沉积NiCoCrAlY 涂层,并利用强流脉冲电子束（HCPEB）对其进行辐照处理。对HCPEB辐照处理前后的涂层的结构和性能分析得出,经HCPEB辐照处理后,疏松的涂层表面重熔,变得致密平整,产生微区光滑、熔坑和裂纹。X射线衍射分析表明,电子束辐照后涂层中的γ′相增多,涂层没有产生明显的残余微观内应力。900 ℃静态空气等温氧化试验结果显示,HCPEB辐照处理后,涂层的抗氧化性能明显提高。原因在于电子束辐照处理的涂层氧化后表面形成了更加完整的Al2O3保护层,同时γ′相的增加也有利于其耐氧化性能的提高。     

强流脉冲离子束辐照对金属玻璃Zr_(53)Al_(23.5)Cu_(5.9)Co_(17.6)结构和性能的影响北大核心CSCD

利用强流脉冲离子束(High Intensity Pulsed Ion Beam,HIPIB)模拟核聚变装置中的瞬态高热负荷环境,离子束成分为C^(n+)(70%)和H^+(30%)、加速电压为250 k V,研究金属玻璃Zr_(53)Al_(23.5)Cu_(5.9)Co_(17.6)和金属W在不同参数的HIPIB辐照下结构和性能的变化规律以及损伤行为。XRD显示辐照后金属玻璃均保持非晶相为主要结构,金属W中有应力产生。SEM观察在辐照次数为3和10次时金属玻璃和金属W表面都没有明显的辐照损伤现象;当辐照次数增加到100和300次后,金属玻璃表面出现了花瓣状形貌和小球,金属W表面则出现了裂纹。纳米压痕仪测量辐照后金属玻璃的表面纳米硬度随辐照次数的增加逐渐降低。Zr基金属玻璃具有较好的耐辐照性能,对HIPIB辐照时产生强的热应力的缓冲能力比金属W好。     

大块金属玻璃Al7.5Cu17.8Ni10.7Zr64的耐Ar12+离子辐照性能研究北大核心CSCD

利用能量为3 MeV的Ar12+离子辐照金属玻璃Al7.5Cu17.8Ni10.7Zr64和金属W,研究了金属玻璃的Ar离子辐照损伤,辐照剂量分别为1×1014,1×1015和1×1016 ions/cm2。XRD分析发现在不同剂量辐照下Al7.5Cu17.8Ni10.7Zr64均保持非晶为主要结构。不同剂量辐照后的金属玻璃样品表面没有明显的辐照损伤,而金属W在剂量为1×016 ions/cm2时表面出现大面积不规则的裂纹和孔洞。AFM分析显示Al7.5Cu17.8Ni10.7Zr64的表面均方根粗糙度随辐照剂量的增大而增大;辐照后金属玻璃的表面硬度略有降低,而金属W的硬度有所升高。在低于金属玻璃的玻璃化转变温度时,金属玻璃Al7.5Cu17.8Ni10.7Zr64的耐Ar12+溅射能力好于金属W。     

衬底温度对强流脉冲离子束烧蚀沉积类金刚石薄膜化学结构的影响

采用强流脉冲离子束(High-intensitypulsedionbeam,HIPIB)烧蚀技术在Si(100)基体上沉积类金刚石(Diamond-likecarbon,DLC)薄膜,衬底温度的变化范围为298～673K.利用Raman光谱和X射线光电子谱(XPS)对DLC薄膜的化学结合状态与衬底温度之间关系进行研究.薄膜XPS的C1s谱的解谱分析得出薄膜中含有sp3C(结合能为285.5eV)和sp2C(结合能为284.7eV)成分,根据解谱结果评价薄膜中sp3C含量.根据XPS分析可知,衬底温度低于473K时,sp3C的含量大约为40%左右;随着沉积薄膜时衬底温度的提高,sp3C的含量降低,由298K时的42.5%降到673K时的8.1%,从573K开始发生sp3C向sp2C转变.Raman光谱表明,随着衬底温度的提高,Raman谱中G峰的峰位靠近石墨峰位,G峰的半峰宽降低,D峰与G峰的强度比ID/IG增大,说明薄膜中的sp3C的含量随衬底温度增加而减少.