离子束修形中光学元件表面热量沉积数值模拟

根据Sigmund溅射能量沉积理论建立了低能离子入射光学元件引起的能量扰动层厚度模型．理论推导了离子束倾斜入射时光学元件表面的束流密度,并建立了低能离子束对光学元件的热量沉积模型．采用MonteCarlo方法模拟了低能离子与熔石英光学表面的相互作用．分析了离子能量、离子类型、入射角度等参数对光学元件热量沉积和扰动层深度的影响规律．以离子束沉积在工件的能量作为热源,采用有限元分析软件ANSYS模拟了离子束入射工件的温度场分布、温度梯度场分布和温度应力分布．入射表面温度和热梯度呈高斯分布,束斑中心最高并向工件边缘逐渐减小．入射表面束斑区域受热膨胀,其膨胀受到外环区域的制约,从中心区域到大约束斑半峰值半径的区域,所受环向应力为压应力,在大致束斑半峰值半径以外区域为拉应力．     

Si表面离子束辅助沉积Ti纳米膜的研究

用离子束技术探讨了Si表面纳米Ti薄膜制备的可行性以及Ti薄膜组织结构与离子束工艺之间的关系。实验进行试样表面预处理、轰击离子能量、离子密度、温度、沉积时间等离子束工艺参数对单晶Si(111)表面沉积的Ti薄膜结构的影响。采用原子力显微镜(AFM)和扫描电子显微镜(SEM)分析了Ti膜表面晶粒形貌，并用X射线衍射仪(XRD)和俄歇电子谱仪(AES)分析了Ti膜的结构和成分。由于残余气体的影响，Ti膜发生了不同程度的氧化，随温度升高和轰击离子强度增加氧化愈加明显。     

离子辅助沉积中离子束流密度的作用

测量了End-Hall离子源在不同条件下的离子束流密度，在不同离子束流密度下进行了Ar离子辅助沉积ZrO2薄膜的实验，研究了离子束流密度对薄膜折射率、晶相的影响.根据动量传递模型分析了离子束流密度对薄膜折射率的作用;根据热尖峰理论证明了一定条件下离子束流密度不会影响薄膜晶体结构.     

强流脉冲离子束辐照混合双层靶的Monte Carlo模拟

采用Monte Carlo方法模拟强流脉冲离子束与铝基钛膜双层靶的相互作用.强流脉冲离子束与双层靶材相互作用过程中,随着离子的注入,高能离子束引起涂层原子与基体材料原子之间相互渗透和混合,同时离子能量沉积到靶材内一定深度,并呈规律性的空间分布.这种能量分布影响靶内两种材料的熔化或气化过程,并导致界面物质结合强度发生变化.利用建立的束流模型,计算束流在靶材内的能量沉积和分布状况及界面处级联碰撞对双层靶界面混合区的影响,得出强流脉冲离子束混合双层靶时级联碰撞不起主要作用的结论,离子流密度在100A·cm^-2~150A·cm^-2时对离子束混合最为有利.     

离子束辅助沉积对类金刚石膜结构影响的计算机模拟

采用分子动力学(MD)模拟研究了离子束辅助沉积(1BAD)生长类金刚石(DLC)膜的物理过程.分 别选C₂分子和Ar离子作为沉积源和辅助沉积粒子.改变Ar的入射能量和到达比(A r／C)，研 究了它对DLC膜结构的影响.重点讨论了Ar辅助沉积引起表面原子的瞬间活性变化对薄膜结构 产生的影响.分析表明，由于Ar离子的轰击引起的能量和动量的传递，大大地增强了C原子在 表面的反冲动能及迁移概率，增加了合成薄膜的SP³键含量.研究结果和实验 观察一致，并从合成机理上给出了一些定量解释. 关键词： 类金刚石膜 离子束辅助沉积 分子动力学模拟     

离子能量和沉积温度对离子束沉积碳膜表面形貌的影响

利用质量分离的低能离子束沉积技术,得到了非晶碳膜.所用离子能量为50—200eV,衬底温度从室温到800℃.在沉积的能量范围内,衬底为室温时薄膜为类金刚石,表面非常光滑;而600℃下薄膜主要是石墨成分,表面粗糙.沉积能量大于140eV,800℃时薄膜表面分立着高度取向的、垂直衬底表面、相互平行的开口碳管.用高分辨电子显微镜看到了石墨平面的垂直择优取向,离子的浅注入和应力是这种优先取向的主要机理. 关键词： 非晶碳 表面形貌 质量分离低能离子束     

斜入射离子束辅助沉积对类金刚石薄膜结构影响的分子动力学模拟

采用分子动力学（MD）模拟方法,从原子尺度上研究了离子束辅助沉积（IBAD）类金刚石（DLC）薄膜过程中离子束入射角对薄膜结构的影响.重点讨论了不同的离子束入射角所对应的薄膜表面模型,平均密度和sp³键含量.结果表明,离子束斜入射加强了入射原子的水平动能,从而加强了原子水平迁移;Ar离子斜入射时C原子迁移率均比垂直入射大,薄膜密度和sp³键含量都比垂直入射小.不同的离子束入射角随着到达比和入射能的变化,对薄膜结构的影响不同.离子束斜入射时可以得到不同结构的膜. 关键词： 类金刚石薄膜 入射角 离子束辅助沉积 分子动力学模拟     

离子束成膜技术

本文简要介绍了几类离子束成膜技术:离子束沉积和外延;离子束辅助沉积和离子蒸发沉积;集团离子束沉积;离子束溅射沉积。     

离子束增强沉积制备p型氧化锌薄膜及其机理研究

采用离子束增强沉积方法在Si和SiO₂/Si衬底上制备In-N共掺杂ZnO薄膜(INZO)，溅射靶是用ZnO和2 atm% In₂O₃粉体均匀混合并压制而成，在氩离子溅射ZnO靶的同时，氮、氩混合离子束垂直注入沉积的薄膜.实验结果显示INZO薄膜具有(002)的择优取向，并且为p型导电，电阻率最低为0.9Ωcm.薄膜在氮气、氧气气氛下退火，对薄膜的结构和电学特性与成膜和退火条件的关系进行了分析. 关键词： 氧化锌薄膜 p型掺杂 离子束增强沉积     

质量分离低能离子束沉积碳膜及离子轰击效应

用质量分离的低能离子束沉积技术得到了非晶碳薄膜,X射线衍射、Raman谱以及俄歇深度谱的线形表明,此种非晶碳膜中镶嵌着金刚石颗粒.碳离子的浅注入是该碳膜SP³形成的主要机理.从一个侧面说明了化学气相沉积法中偏压预处理增加金刚石成核的主要原因是因为离子轰击效应. 关键词： 非晶碳 离子轰击 质量分离低能离子束     

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     

离子束刻蚀技术研究

本文介绍了离子束刻蚀技术的原理,讨论了刻蚀速率与离子束流密度、离子能量和离子束入射角度的关系。实验结果与理论分析有较好的一致性。     

超高温度系数V0.97W0.03 O2多晶薄膜的制备研究

将V₂O₅粉体与WO₃粉体均匀混合并压制成靶，用离子束增强沉积加后退火技术在SiO₂衬底上制备掺钨VO₂多晶薄膜.X射线衍射表明，薄膜取向单一，为VO₂结构的［002］相,晶格参数d比VO₂粉晶增大约0.34%；薄膜从半导体相向金属相转变的相变温度约28；室温(300 K)时的电阻-温度系数(TCR)可大于10%/K，是目前红外热成像薄膜TCR的四倍.W离子的半径大于V离子的半径，W的掺入在薄膜中引入了张应力,使薄膜相变温度降低到室温附近，是IBED V_0.97W_0.03O₂薄膜的室温电阻温度系数提高的原因. 关键词： 二氧化钒薄膜 薄膜掺杂 离子束增强沉积     

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.     

聚焦离子束系统虚拟仿真实验项目的建设与教学

主要对聚焦离子束系统虚拟仿真实验教学项目的建设和教学实践进行了总结和探讨.本实验针对扫描电子显微镜观测和离子束刻蚀沉积的相关实验内容在本科教学中难以真实实现的现状,开发了聚焦离子束系统仿真实验,能够开展样品制备和装载、扫描电子显微镜观测样品、离子束刻蚀和沉积、图像采集和图像处理系列仿真实验.实验教学活动中明显突出了学生...     

离子束-等离子体系统的电磁不稳定性

本文研究了离子束-等离子体系统的电磁不稳定性,考虑了离子-电子和离子-离子碰撞对维泊耳(Weibel)型电磁不稳定性增长率的影响。结果表明,在离子束-等离子体系统中可以激发维泊耳型电磁不稳定性,离子和电子之间的碰撞将使这类不稳定性的增长率增加。     

混合离子束阴极真空弧等离子体鞘层特性

基于无碰撞模型,建立了混合离子束阴极真空弧等离子体鞘层动力学模型,给出了解析表达式。针对材料改性中应用的H-Ti混合离子束,模拟计算了鞘层厚度和靶表面电场强度分别随离子密度和偏置靶压的演变规律。针对实际应用中出现的鞘层击穿和离子束散焦现象进行了理论分析,发现离子束稳定工作区域强烈依赖于离子密度和偏置靶压等参数,降低离子密度和提高靶压会增加稳定工作区域范围。     

宽束冷阴极和部端霍尔离子源对薄膜透过率和应力影响的比较

在宽束冷阴极离子源和端部霍尔离子源辅助沉积情况下，利用南光ZZS700 1/G箱式镀膜机，通过实验分别验证了这两种离子束辅助沉积对光学膜层透过率和应力的影响。通过对大量实验数据进行分析，得出利用低能量和大电流离子束辅助沉积光学薄膜时，膜层性能优于高能量离子束辅助沉积膜层。分析了膜层特性改变的原因，并提出了合理的工艺参数。实验结果表明，低能量、大电流的离子束辅助沉积使光学薄膜的性能更佳。     

电子束、离子辅助和离子束溅射三种工艺对光学薄膜性能的影响

 运用电子束、离子辅助和离子束溅射三种镀膜工艺分别制备光学薄膜，包括单层氧化物薄膜和增透膜，然后采取一系列测试手段，如Zygo轮廓仪、原子力显微镜、表面热透镜技术和X射线衍射等技术，来分析和研究不同的工艺对这些薄膜性能的不同影响，以判断合理的沉积工艺。     

一个高密度连续射流团簇离子束源

根据在喷嘴出口附近电子枪来电离产生离子种子，在射流中形成连续，高密度的团簇离子束的设计思想，建造了连续的团簇离子束源，探索并优化了影响团簇离子束质量的因素，如电子枪的位置，滤束器的结构，滤束器与喷嘴间的距离等，初步研究了进气配对比氮氩团簇离子形成的影响，以氩气作为载体，适量的氮气，有助于Ａｒ－Ｎ＾＋２的形成。