脉冲高能量密度等离子体薄膜制备与材料表面改性

脉冲高能量密度等离子体是一项全新的等离子体材料表面处理和薄膜制备技术。文章主要介绍了作者近几年来在这方面的研究成果。从理论和试验上研究了脉冲高能量密度等离子体的产生机制及其物理性质，研究了脉冲等离子体与材料相互作用的基本物理现象和物理机制，诊断测量表明，脉冲等离子体具有电子温度高（10－100eV）、等离子体密度高（10^14-10^16cm^-3）、定向速度高（－10^7cm/s）、功率大（10^4W/cm^2）等特点，在制备薄膜时具有沉积速率高，薄膜与基底粘结力强，并兼有激光表面处理、电子束处理、冲击波轰击、离子注入、溅射、化学气相沉积等综合性特点，可以在室温下合成亚稳态相和其他化合物材料。在此基础上，系统地进行了脉冲等离子体薄膜制备和材料表面改性及其机理的研究，在室温下的不同材料衬底上成功的沉积了性能良好的较大颗粒立方氮化硼、碳氮化钛、氮化钛、类金刚石、氮化铝等薄膜材料，沉积薄膜和基底之间存在一个很宽的过渡层，因此导致薄膜与基底有很强的粘结力，经脉冲等离子体处理过的金属材料表面性能得到了极大改善。     

微波等离子体化学气相沉积金刚石薄膜形貌分析

 本文给出了微波等离子体化学气相沉积多晶金刚石薄膜及外延单晶金刚石薄膜的各种形貌，并对这些形貌的形成作了理论分析。     

等离子体源离子注入鞘层随时空演化的数值模拟

在等离子体源离子注入装置中(PSⅡ),靶被直接放入均匀等离子体源中,并在其上加负高压脉冲,从而使靶的周围形成了一个只存在离子的等离子体鞘层,离子以较高速度注入靶中。利用冷流体方程和泊松方程组成的非线性方程组对一维平面几何鞘层时空演化过程进行数值模拟,所采用的负高电势脉冲波形为方波和梯形波,得到了电子密度、离子密度、电势分布的时空演化曲线,并首次对梯形波下降沿时间内鞘层时空演化作了详细讨论。     

等离子体源离子注入鞘层时空演化的研究

本文使用流体动力学模型，研究了平板、柱形和球形靶的无碰撞及碰撞等离子体鞘层的时空演化，得到了鞘层边界演化、靶表面的离子注入电流密度和离子注入平均动能等参量。     

KTN薄膜脉冲激光沉积过程的机理研究

根据能量平衡原理,导出了脉冲激光作用靶材的烧蚀率公式,并根据流体动力学理论,得出了脉冲激光产生的等离子体的空间运动特性方程,将靶材烧蚀率公式与等离子体空间动力学方程结合起来,根据实验研究了不同激光功率密度和波长对Kta_0.65Nb_0.35O₃(KTN)薄膜沉积特性的影响,得到了一些有价值的结果,并对结果进行了详细的讨论,理论计算结果与实验大体符合. 关键词： PLD技术 烧蚀率 等离子体 KTN薄膜     

混合物理化学气相沉积法制备不锈钢衬底MgB2超导厚膜样品的韧度研究

我们用混合物理化学气相沉积法(HPCVD)制备了一批不锈钢衬底的MgB2超导厚膜样品,厚度在10～30μm间,Tc(onset)是37.8～37.2K,超导转变宽度ΔT在1.2K左右,是(101)方向织构的致密厚膜,并有少许MgO杂相.对样品进行弯折研究,随着弯曲角度的增加,膜面出现不同程度的条状裂纹,但仍能保持膜面的基本完整;虽然样品的超导起始转变温度降低、转变温区变宽,性能有所下降,但超导特性仍能保持在一个很好的水平上.这个结果表明了采用HPCVD方法制备不锈钢衬底带材将会很好地克服MgB2超导膜由于硬脆的性质而无法绕制磁体的问题,有着十分重要的应用意义.