基片温度对强流脉冲离子束烧蚀等离子体沉积类金刚石薄膜结构和性能的影响 被引量：2

1

作者 梅显秀 刘振民 马腾才 《真空科学与技术》 EI CSCD 北大核心 2003年第4期226-230,234,共6页

利用强流脉冲离子束 (High intensitypulsedionbeam HIPIB)烧蚀等离子体技术在Si(1 0 0 )基体上沉积类金刚石 (Dia mond likecarbon DLC)薄膜 ,基片温度的变化范围从 2 5℃ (室温 )到 40 0℃。利用Raman谱、X射线光电子谱 (XPS)、X射线... 利用强流脉冲离子束 (High intensitypulsedionbeam HIPIB)烧蚀等离子体技术在Si(1 0 0 )基体上沉积类金刚石 (Dia mond likecarbon DLC)薄膜 ,基片温度的变化范围从 2 5℃ (室温 )到 40 0℃。利用Raman谱、X射线光电子谱 (XPS)、X射线衍射(XRD)和原子力显微镜 (AFM)研究基片温度对DLC薄膜的化学结合状态、表面粗糙度、薄膜显微硬度和薄膜内应力的影响。根据XPS和Raman谱分析得出 ,基片温度低于 30 0℃时 ,sp3C杂化键的含量大约在 40 %左右 ;从 30 0℃开始发生sp3C向sp2 C的石墨化转变。随着沉积薄膜时基片温度的提高 ,DLC薄膜中sp3C的含量降低 ,由 2 5℃时 42 .5 %降到 40 0℃时 8.1 % ,XRD和AFM分析得出 ,随着基片温度的增加 ,DLC薄膜的表面粗糙度增大 ,薄膜的纳米显微硬度降低 ,摩擦系数提高 ,内应力降低。基片温度为 1 0 0℃时沉积的DLC薄膜的综合性能最好 ,纳米显微硬度 2 2GPa ,表面粗糙度为 0 75nm ,摩擦系数为 0 .1 1 0。 展开更多

关键词 强流脉冲离子束烧蚀等离子体沉积 类金刚石薄膜 结构和性能 基片温度

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HIPIB烧蚀等离子体沉积DLC薄膜结构及性能 被引量：3

2

作者 梅显秀 徐卫平 +1 位作者 马腾才 谭畅 《大连理工大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2004年第4期469-473,共5页

利用强流脉冲离子束(HIPIB)烧蚀等离子体在Si(100)基体上快速沉积类金刚石(DLC)薄膜.电压为250keV,束流密度为250A/cm2,脉宽为70ns的离子束(主要由碳离子和氢离子组成)聚焦到石墨靶材上,使石墨充分电离产生稠密的烧蚀等离子体,在石墨靶... 利用强流脉冲离子束(HIPIB)烧蚀等离子体在Si(100)基体上快速沉积类金刚石(DLC)薄膜.电压为250keV,束流密度为250A/cm2,脉宽为70ns的离子束(主要由碳离子和氢离子组成)聚焦到石墨靶材上,使石墨充分电离产生稠密的烧蚀等离子体,在石墨靶的法线方向的Si基体上沉积出非晶的DLC薄膜,基片温度选择25℃和100℃.XPS分析显示DLC薄膜中sp3C的含量达到40%.扫描电镜和原子力显微镜分析得知薄膜表面比较光滑,100℃时沉积的DLC薄膜的表面更光滑,表面粗糙度为0.927nm,其摩擦因数为0.10;TEM分析表明DLC薄膜的相结构是非晶的;X射线衍射分析得出薄膜的宏观残余应力为压应力,其大小约为4GPa. 展开更多

关键词 强流脉冲离子束 类金刚石薄膜 HIPIB 烧蚀等离子体 DLC薄膜结构 残余应力 快速沉积类金刚石薄膜

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脉冲激光烧蚀Ge产生等离子体特性的数值模拟 被引量：6

3

作者 许媛 吴东江 刘悦 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第9期1561-1566,共6页

针对激光烧蚀半导体材料Ge初期的特点,建立了1维的热传导和流体动力学模型。对波长为248 nm、脉宽为17 ns、峰值功率密度为4×108W/cm2的KrF脉冲激光在133.32 Pa氦气环境下烧蚀Ge产生等离子体的特性进行了数值模拟。结果表明:单个... 针对激光烧蚀半导体材料Ge初期的特点,建立了1维的热传导和流体动力学模型。对波长为248 nm、脉宽为17 ns、峰值功率密度为4×108W/cm2的KrF脉冲激光在133.32 Pa氦气环境下烧蚀Ge产生等离子体的特性进行了数值模拟。结果表明:单个激光脉冲对靶的烧蚀深度达到55 nm,蒸气膨胀前端由于压缩背景气体产生压缩冲击波,波前的速度最大,温度很高。从不同时刻的电离率分布图中得出,在靶面附近区域,Ge的1阶电离始终占优势;在中心区域,脉冲作用时间内,Ge的2阶电离率比1阶电离率大,脉冲结束后,Ge的2阶电离率下降,1阶电离率逐渐变大。 展开更多

关键词 脉冲激光沉积 脉冲激光烧蚀 等离子体 晶体锗

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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 被引量：2

4

作者 梅显秀 马腾才 《高等学校化学学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2003年第7期1262-1265,共4页

采用强流脉冲离子束 (High-intensity pulsed ion beam,HIPIB)烧蚀技术在 Si(1 0 0 )基体上沉积类金刚石 (Diamond-like carbon,DLC)薄膜 ,衬底温度的变化范围为 2 98～ 6 73K.利用 Raman光谱和 X射线光电子谱 (XPS)对 DLC薄膜的化学结... 采用强流脉冲离子束 (High-intensity pulsed ion beam,HIPIB)烧蚀技术在 Si(1 0 0 )基体上沉积类金刚石 (Diamond-like carbon,DLC)薄膜 ,衬底温度的变化范围为 2 98～ 6 73K.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 C1 s谱的解谱分析得出薄膜中含有 sp3 C(结合能为 2 85 .5 e V)和 sp2 C(结合能为 2 84 .7e V)成分 ,根据解谱结果评价薄膜中 sp3 C含量 .根据 XPS分析可知 ,衬底温度低于 4 73K时 ,sp3 C的含量大约为 4 0 %左右 ;随着沉积薄膜时衬底温度的提高 ,sp3 C的含量降低 ,由 2 98K时的 4 2 .5 %降到 6 73K时的 8.1 % ,从 5 73K开始发生 sp3 C向 sp2 C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 sp3 C的含量随衬底温度增加而减少 . 展开更多

关键词 衬底温度 强流脉冲离子束烧蚀 沉积技术 类金刚石薄膜 化学结构 化学结合状态

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等离子体辅助脉冲激光沉积和原位掺杂方法制备稀土掺杂GaN薄膜

5

作者 高昆 卢意飞 +3 位作者 施立群 孙剑 许宁 吴嘉达 《真空科学与技术学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第2期155-159,共5页

利用基于双激光束双靶共烧蚀的等离子体辅助脉冲激光沉积的化合物薄膜沉积和原位掺杂方法，制备了稀土Er掺杂和Pr掺杂的GaN薄膜。基质膜层中的Ga和N化合成键形成GaN，其组织结构为六角GaN相，膜层具有良好的可见光至近红外的透光性能。... 利用基于双激光束双靶共烧蚀的等离子体辅助脉冲激光沉积的化合物薄膜沉积和原位掺杂方法，制备了稀土Er掺杂和Pr掺杂的GaN薄膜。基质膜层中的Ga和N化合成键形成GaN，其组织结构为六角GaN相，膜层具有良好的可见光至近红外的透光性能。改变两激光束的重复频率比可以获得0．2％～5％不等的Er或Pr的掺杂浓度，CaN基质的化学成键、组织结构和透光性能没有因稀土的掺入而发生明显的变化。 展开更多

关键词 稀土掺杂氮化镓 原位掺杂 激光烧蚀 等离子体辅助脉冲激光沉积 电子回旋共振微波等离子体

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强流脉冲离子束模型及辐照靶材能量沉积的模拟研究

6

作者 吴迪 宫野 +3 位作者 刘金远 王晓钢 刘悦 马腾才 《真空科学与技术学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第z1期28-31,共4页

强流脉冲离子束(IPIB)及其在靶材中沉积的能量是研究束流与靶材作用的基础.根据三束材料改性国家重点实验室从俄罗斯引进TEMPⅡ型加速器实测的磁绝缘二极管(MID)的加速电压波形及法拉第杯检测到的MID焦点处离子流密度波形,对其进行拟合... 强流脉冲离子束(IPIB)及其在靶材中沉积的能量是研究束流与靶材作用的基础.根据三束材料改性国家重点实验室从俄罗斯引进TEMPⅡ型加速器实测的磁绝缘二极管(MID)的加速电压波形及法拉第杯检测到的MID焦点处离子流密度波形,对其进行拟合得到高斯脉冲分布模型,以此为基础采用Monte Carlo方法模拟了离子在铝靶内沉积的能量,得到了一个脉冲内靶材内沉积的能量的时空演化规律.计算了单能离子束以20°～40°角入射铝靶情形.不同能量的单能H+束和C+束以一定角度入射时的最大射程比垂直入射时都要小,表面处单位长度沉积的能量随入射角的增加而增多.IPIB入射铝靶时变化规律同单能离子束.同时对H+和C+二维入射靶材情况也进行了模拟研究. 展开更多

关键词 强流脉冲离子束 数值研究 能量沉积 入射角度

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强流脉冲离子束表面再制造技术原理与应用 被引量：5

7

作者 朱小鹏 董志宏 +2 位作者 刘臣 韩晓光 雷明凯 《中国表面工程》 EI CAS CSCD 2006年第z1期143-145,共3页

采用TEMP–6型强流脉冲离子束(HIPIB)装置开展了HIPIB表面再制造技术的研发。HIPIB装置主体由高压脉冲电源系统和高功率离子二极管系统组成,通过高压短脉冲在二极管中放电产生阳极等离子体并引出ns级强流离子束。HIPIB辐照材料表面,发... 采用TEMP–6型强流脉冲离子束(HIPIB)装置开展了HIPIB表面再制造技术的研发。HIPIB装置主体由高压脉冲电源系统和高功率离子二极管系统组成,通过高压短脉冲在二极管中放电产生阳极等离子体并引出ns级强流离子束。HIPIB辐照材料表面,发生显著的熔融、蒸发和剧烈烧蚀,物质喷射的反冲作用在辐照表面形成由表及里的应力波,导致材料表层强烈的热-力学效应。利用HIPIB与材料表面的相互作用,应用于涡轮叶片表面的清洗维修,可有效去除涡轮叶片基体因高温氧化形成的氧化物,伴随表层的重熔将叶片基体表面微观缺陷焊合,获得了光滑、平整的涡轮叶片修复表面。实现了HIPIB辐照在涡轮叶片表面再制造方面的应用。 展开更多

关键词 强流脉冲离子束 烧蚀 重熔 应力波 表面清洗维修

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强流脉冲离子束制备功能膜研究进展

8

作者 杨明海 张罡 +1 位作者 姚俊 杨曦 《材料导报》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第F11期217-219,共3页

强流脉冲离子束在离子能量密度达到5J／cm^2的条件下，辐照靶材表面形成二次烧蚀等离子体，可以在基材表面沉积与靶材化学成分一致性良好的膜层。评述了近年强流脉冲离子束沉积功能膜的研究进展，为进一步进行膜层沉积机理和工艺研究提... 强流脉冲离子束在离子能量密度达到5J／cm^2的条件下，辐照靶材表面形成二次烧蚀等离子体，可以在基材表面沉积与靶材化学成分一致性良好的膜层。评述了近年强流脉冲离子束沉积功能膜的研究进展，为进一步进行膜层沉积机理和工艺研究提供理论依据。 展开更多

关键词 强流脉冲离子束 碳离子加速器 沉积膜层 功能膜 沉积机理

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中性粒子对强流脉冲离子二极管工作过程的影响

9

作者 石磊 邱爱慈 何小平 《核电子学与探测技术》 CAS CSCD 北大核心 2002年第1期38-40,共3页

研究了强流脉冲离子二极管中阳极等离子体中的冷中性粒子与束离子的电荷交换条件以及电荷交换作用对空间电荷限制电流密度的影响 ,电荷交换作用产生的热中性粒子快速充满二极管间隙 ,并被电离 。

关键词 电荷交换 中性粒子 束离子 间隙短路 离子二极管 强流脉冲离子束 阳极 等离子体

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大面积强流直流离子源

10

作者 余增亮 何建军 +2 位作者 周骏 邓建国 胡纯栋 《真空科学与技术学报》 EI CAS CSCD 1989年第6期379-382,共4页

为了适应离子注入和离子束动态混合沉积技术工业应用的要求,中国科学院等离子体物理所致力于具有大辐照面积的强流直流离子源的研制。目前引出的离子流对氢为350mA,氮为200mA,氩为150mA,能量达到50keV。源等离子体如同ORNL一样由热阴极... 为了适应离子注入和离子束动态混合沉积技术工业应用的要求,中国科学院等离子体物理所致力于具有大辐照面积的强流直流离子源的研制。目前引出的离子流对氢为350mA,氮为200mA,氩为150mA,能量达到50keV。源等离子体如同ORNL一样由热阴极反射型弧放电形成,但中间电极几何尺寸与ORNL有较大的不同。引出系统由加-减速栅组成,19个孔径为6mm的孔在三电极上六边形排列。引出面直径为6cm,在距引出栅2m处直径为25cm的靶上测得束的均匀性约90%。 展开更多

关键词 离子源 强流 离子束动态混合 热阴极 等离子体物理 均匀性 引出电极 反射型 沉积技术 三电

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2.45GHz强流脉冲质子源 被引量：3

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作者 武启 张子民 +3 位作者 马鸿义 张文慧 杨尧 赵红卫 《中国表面工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第3期91-96,共6页

介绍了一台用于强流质子直线加速器注入的2.45GHz电子回旋共振强流脉冲质子源。采用2.45GHz的微波馈入实现以氢气为载气的氢等离子体,在三电极引出系统下获得能量50keV,50mA的强流脉冲离子束。其中三电极分别为等离子体电极、抑制电极... 介绍了一台用于强流质子直线加速器注入的2.45GHz电子回旋共振强流脉冲质子源。采用2.45GHz的微波馈入实现以氢气为载气的氢等离子体,在三电极引出系统下获得能量50keV,50mA的强流脉冲离子束。其中三电极分别为等离子体电极、抑制电极及地电极。用CST仿真软件和PBGUNS分别模拟计算了匹配波导能量的传输效率与引出束流传输轨迹,得出信号输入端口反射系数S11约为0.119,整个匹配波导内正向传输系数S21为0.993,引出束流在Z=26cm处,束流包络约为2cm。研究了离子源轴向磁场变化对引出束流强度的影响,结果得出,当螺线管电流从0A增加至50A时,引出混合束流强度从20mA上升至50mA。 展开更多

关键词 氢等离子体 引出系统 强流脉冲束 离子源

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高能束表面改性技术在航空领域的应用 被引量：9

12

作者 陈军 李伟 郝胜智 《航空制造技术》 CSCD 北大核心 2024年第4期32-43,共12页

高能束表面改性适用于各种金属和合金,能够显著提升材料表面硬度、耐磨、耐蚀等性能指标,是航空部件实现性能提升的有效手段之一。本文总结了6种高能束表面改性技术的基本原理、设备构成和改性应用,其中激光相变硬化通过马氏体相变强化... 高能束表面改性适用于各种金属和合金,能够显著提升材料表面硬度、耐磨、耐蚀等性能指标,是航空部件实现性能提升的有效手段之一。本文总结了6种高能束表面改性技术的基本原理、设备构成和改性应用,其中激光相变硬化通过马氏体相变强化金属材料表面;激光熔覆通过选择不同粉末实现表面修复和表面性能提升,重点在于控制裂纹缺陷;激光冲击强化可有效解决航空发动机部件高周疲劳断裂问题;强流脉冲电子束和强流脉冲离子束一方面需要提高设备的性能和运行稳定性,另一方面要针对航空部件应用开展深入研究;而离子束辅助沉积则可以通过制备固体润滑涂层实现对微动磨损的有效防护。最后,提出对高能束表面改性机理深入研究、发展专业化智能化装备和实现多种束源复合与集成的发展方向。 展开更多

关键词 表面改性 激光相变硬化 激光熔覆 激光冲击强化 强流脉冲电子束 强流脉冲离子束 离子束辅助沉积

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