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%.     

外磁场作用下的射频等离子体鞘层

采用流体近似和迁移－扩散近似分别研究了外磁场作用下射频等离子体的离子和电子动力学。特别指出了外磁场对鞘层中离子通量和能量分布的支配作用。     

面向喷涂技术的等离子射流特性研究

结合纹影成像等测试技术和数值模拟技术，考察、记录和分析等离子喷涂过程中的现象与数据，揭示等离子射流动力学和热物理特性，研究上述特性对涂层质量的影响规律．结果表明，冷空气强烈卷入，导致射流温度、速度、浓度沿射流轴向和径向衰减很快，有必要采取附加保护喷嘴等措施，减缓空气卷入对涂层质量造成的负面影响．所建模型可为提高等离子喷涂涂层质量提供有益的指导．     

低气压高频氩放电中电子能量分布的研究

由数值求解均匀的波尔兹曼方程，计算出在高频均匀的电场下氩放电中电子的能 量分布。计算适合于从低电子密度到足够高电子密度的广大区域。电场与气体密度的 比值在范围 １０~(－１６)Ｖcm＜Ｅ／Ｎ＜１０~(－１５)Ｖcm2．研究了在不同频率的高频电场下,电 子－电子碰撞对电子能量分布的影响。     

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：     

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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。     

薄膜定量分析中的Auger线型分析方法

采用Ａｕｇｅｒ线型分析方法－因子分析方法和已知组元强度的定量解谱技术，对电子束辅助Ｎ离子注入Ｓｉ和磁控溅射方法制备的ＴｉＮｘ薄膜的高分辨率俄歇电子能谱（ＡＥＳ），进行了定量分析。讨论了化学成分对ＡＥＳ线型的影响及线型分析技术的有效性和应用范围。