退火温度对溅射铝膜结构与电性能的影响

 采用直流磁控溅射方法成功地制备了Al膜,研究了退火温度对Al膜表面形貌、晶体结构、应力、择优取向及反射率的影响。研究表明：不同退火温度的薄膜晶粒排布致密而光滑,均方根粗糙度小。XRD测试表明：不同温度退火的铝膜均成多晶状态,晶体结构为面心立方,退火温度升高到400 ℃时,Al膜的应力最小达0.78 GPa,薄膜平均晶粒尺寸由18.3 nm增加到25.9 nm;随着退火温度的升高,(200)晶面择优取向特性变好。薄膜紫外-红外反射率随着退火温度的升高而增大。     

新型冠状病毒S蛋白在金纳米粒子中的表面增强拉曼效应

表面增强拉曼光谱技术因其高灵敏度、操作简单、快速检测等优点,被广泛用于病毒检测方面。国内外的病毒拉曼检测研究主要集中在检测病毒核酸以及组成核酸的各种碱基的表面增强拉曼光谱(SERS),但少见对病毒蛋白的SERS检测。以新型冠状病毒（SARS-CoV-2）的S蛋白为检测对象,采用无标记SERS检测方法,对比SARS-CoV-2固态、饱和液态S蛋白的普通拉曼光谱和选用40 nm金纳米粒子为基底的SARS-CoV-2低浓度S蛋白SERS光谱。结果表明,以40 nm金纳米粒子为基底,采用SERS技术检测SARS-CoV-2的S蛋白是完全可行的。SARS-CoV-2的S蛋白分子中的羧基与金纳米粒子发生了分子增强,氨基与金纳米粒子发生了电磁增强,从而使得SARS-CoV-2的S蛋白拉曼效应得到了增强,并使得峰位发生一定移动。实验获得了较好的SARS-CoV-2低浓度S蛋白SERS光谱,为建立敏感、特异、快速的SARS-CoV-2检测新技术提供了一种方法。     

α-C∶H膜化学结构对光学性能的影响

 选用体积分数为99.999 9%的H₂及反式-2-丁烯（T2B）为工作气体,利用低压等离子体增强化学气相沉积法制备了α-C∶H薄膜。利用傅里叶变换红外光谱仪和X射线光电子能谱对薄膜化学键和电子结构进行分析,并结合高斯分峰拟合分析了薄膜中sp³/sp²杂化键比值和sp³C杂化键分数。结果表明：薄膜中氢含量较高,主要以sp³C—H形式存在;工作气压越高,制备的薄膜中C=C键含量越少,薄膜中sp³/sp²杂化键比值和sp³C杂化键分数增加,薄膜稳定性提高。应用UV-VIS光谱仪,获得了波长在400~1 000 nm范围内薄膜的光吸收特性,结果显示: α-C∶H薄膜透过率可达98%。光学常数公式计算得到工作压强为4~14 Pa时光学带隙在2.66~2.76之间,并均随着工作气压的升高而增大。结果表明,随工作气压的升高,薄膜内sp³键减小,从而促使透过率、光学带隙增大。     

射频功率对辉光放电H2/C4H8等离子状态的影响

采用辉光放电技术和等离子体质谱诊断技术,研究了H₂/C₄H₈混合气体等离子体中正离子成分及主要正离子能量随射频功率的变化规律,并分析了H₂/C₄H₈混合气体主要的离解机理和形成过程.研究表明:随着射频功率的增加,碳氢碎片离子的浓度增加,在20 W时达到最大值,25 W后有所减小.当射频功率小于10 W时,H₂/C₄H₈混合气体等离子体中C₄H₉⁺相对浓度最大,当功率大于或等于10 W时,C₃H₃⁺相对浓度最大.随着射频功率的增大,碳氢碎片离子的能量逐渐增加.对H₂/C₄H₈混合气体等离子体的组成与能量进行的定性分析,将为H₂/C₄H₈混合气体辉光放电聚合物涂层工艺参数优化提供参考.     

工作压强对空心玻璃微球表面形貌和性能的影响

采用化学气相沉积-氧化烧结法,在不同工作压强条件下,制备了惯性约束聚变靶用空心玻璃微球(HGM)。利用扫描电子显微镜、原子力显微镜、VMR显微镜系统和能谱仪对HGM的表面形貌、球形度、壁厚均匀性以及成分进行了表征。分析了工作压强对HGM表面形貌、球形度、壁厚均匀性和成分的影响以及相互关系。研究表明:HGM的表面形貌随工作压强的增大而变得平滑致密,表面均方根粗糙度逐渐减小。随工作压强增大,HGM的球形度没有发生明显变化,而壁厚均匀性得到不断提高,微球中C元素浓度逐渐降低,Si元素浓度不断升高,O元素浓度基本保持不变。     

Structure,phase evolution and properties of Ta films deposited using hybrid high-power pulsed and DC magnetron co-sputtering

Crystalline phase and microstructure control are critical for obtaining desired properties of Ta films deposited by magnetron sputtering. Structure, phase evolution and properties of Ta films deposited by using hybrid high power impulse magnetron sputtering (HiPIMS) and direct current magnetron sputtering (DCMS) under different fractions of DCMS power were investigated, where Ta ion to Ta neutral ratios of the deposition flux were changed. The results revealed that the number of Ta ions arriving on the substrate/growing film plays an important role in structure and phase evolution of Ta films. It can effectively avoid the unstable arc discharge under low pressure and show a higher deposition rate by combining HiPIMS and DCMS compared with only HiPIMS. Meanwhile, the high hardness α -Ta films can be directly deposited by hybrid co-sputtering compared to those prepared by DCMS. In the co-sputtering technology, pure α -Ta phase films with extremely fine, dense and uniform crystal grains were obtained, which showed smooth surface roughness (3.22 nm), low resistivity (38.98 μΩ · cm) and abnormal high hardness (17.64 GPa).     

薄膜物理与制备技术

薄膜物理和制备是ICF物理实验制靶中的一项重要环节，随着ICF实验的深入，薄膜靶和薄膜靶零件作为一种重要的靶型，其需求呈现多样化、复杂化和精密化。探索各种薄膜靶的结构与性能、新的制备技术成为靶制备科学的重要研究内容。     

不同工作压强下辉光放电聚合物薄膜的表面形貌与光学性质

利用低压等离子体聚合技术在不同工作压强下制备了辉光放电聚合物(GDP)薄膜。利用原子力显微镜、傅里叶红外光谱仪、元素分析仪和紫外-可见光谱仪对GDP薄膜的表面形貌、化学结构、碳氢原子数比以及光学性质进行了表征。分析了工作压强对薄膜表面形貌、化学结构、碳氢原子比和光学性质的影响以及相互关系。结果表明:GDP薄膜的表面形貌随工作压强的增大而变得平整光滑,均方根粗糙度逐渐减小。随工作压强增大,GDP薄膜的化学结构的相互交联化程度减弱,C=C双键含量不断减小,碳氢原子数比不断减小,氢元素含量逐渐增大,薄膜的光学透过率截止波长发生"蓝移",光学间隙不断增加。     

化学气相沉积-氧化烧结法制备惯性约束聚变靶用空心玻璃微球

为实现惯性约束聚变靶用空心玻璃微球直径、壁厚的可控,采用等离子体辉光放电聚合技术,以四甲基硅烷为掺杂气源,对化学气相沉积-氧化烧结法制备空心玻璃微球(HGM)这一制备方法进行了探索。实验结果表明:制备直径为400~600μm、壁厚为5~15μm的HGM,原子分数为5%是一个较合适的掺硅量,成功将微球直径和壁厚的收缩量控制在38%左右;玻璃化后样品中C含量明显降低,主要以C—Si键合形式存在,而Si含量相对增加,主要以Si—O键合形式存在;预充1.23×106 Pa氘气的微球,96h后球内剩余气压依然高达72.95%。     

热处理对制备辉光放电聚合物薄膜结构及光学性能的影响

利用低压等离子体聚合技术制备了约5 μm的辉光放电聚合物薄膜, 将所制备的样品放入热处理炉中通入氩气保护, 分别在280 ℃, 300 ℃, 320 ℃, 340 ℃进行热处理. 对热处理后的样品采用傅里叶变换红外吸收光谱(FT-IR)分析了不同热处理温度对薄膜结构的影响. 对CH振动区进行了分峰高斯拟合, 定量的分析了个官能团的变化. 利用紫外可见光谱仪分析了热处理前后薄膜在紫外–可见光区域内光学透过率及光学带隙的变化. 结果表明: 随着热处理温度的升高,薄膜中H含量减少, 薄膜中甲基相对含量减少, 而双键、芳香环结构相对含量增加, 在600 nm以后的可见光区, 薄膜的透过率减小. 薄膜光透过率的截止波长红移, 光学带隙减小. 关键词： 热处理 薄膜结构 等离子体聚合 光学性能