非蒸散型薄膜吸气材料研究进展

非蒸散型吸气薄膜是大型超高真空系统设备维持超高真空的重要材料,近来又成为基于物联网应用的MEMS器件维持可靠性和长寿命的关键材料。本文综述了非蒸散型薄膜吸气剂的基本原理、材料体系和制备技术,介绍了国内外吸气薄膜的材料现状、结构与性能、多功能化的最新进展,讨论了增大比表面积、调控纳米级精细结构的调控、实现多功能化和提高沉积精度是未来吸气薄膜技术的发展趋势。

AZ91D在模拟体液中的腐蚀机理与矿化分析

为在镁合金表面仿生矿化制备钙磷沉积层,探究矿化过程中镁合金的腐蚀机理,试验采用压铸镁合金AZ91D为基体,经过HF/乙二醇和高浓度NaOH预处理,在人工模拟体液中浸泡4天、6天、10天及16天,并对沉积层进行SEM和EDS分析。结果表明:AZ91D表面能够通过仿生矿化生成钙磷沉积层;浸泡早期沉积层表面分布蚀坑和网状裂纹,浸泡早期主要以点蚀为主,浸泡后期以全面腐蚀为主;含Cl针状团簇的局部富集和溶解是形成点蚀坑的重要原因;Cl-的穿透作用使晶界薄弱处形成裂纹开端,析氢引发更多的裂纹生成和扩展;Al元素的溶出和碳酸盐沉积一定程度提高了耐全面腐蚀性能。

ZrCoRE薄膜的结构调控与吸气性能研究

运用扫描电镜、扫描原子探针、X射线衍射仪和动态法分析了高硼硅玻璃表面改性对ZrCoRE薄膜结构和吸气性能的影响。结果表明,ZrCoRE薄膜的纳米组织受衬底表面的影响较大,其表面粗糙度和结构无序度随衬底粗糙度增加而增大;经300℃激活30 min后,Ⅰ-型薄膜(Ra=5 nm)吸气性能随时间下降较快,Ⅱ-型(Ra=7 nm)、Ⅲ-型(Ra=59nm)及Ⅳ-型薄膜(Ra=125 nm)的吸气速率依次增大并具有平稳的吸气平台,Ⅳ-型薄膜吸气性能最好。

ZrCoRE吸气薄膜的膜层结构与性能研究

为了研究膜层结构对非蒸散型吸气薄膜性能的影响,运用射频磁控溅射法(RF magnetron sputtering)制备了ZrCoRE单层膜和双层膜,其中单层膜只含主体层,双层膜含有主体层和附着层。采用扫描电子显微镜(SEM)、原子力显微镜(AFM)、X射线衍射法(XRD)表征了薄膜的形貌和结构,利用ASTM F798-97"动态法"测试了薄膜的吸气性能。结果表明,ZrCoRE薄膜的主体层在较高沉积压强(4 Pa)下受到原子阴影效应与沉积原子低迁移率的作用而形成柱状组织,附着层在较低沉积压强下(0.2 Pa)由于沉积原子迁移率高而形成致密组织,附着层的存在使主体层柱状组织实现连续生长;主体层表面为20 nm的颗粒无序堆积态,形成了大量的表/界面缺陷;通过高频感应在300℃下激活30 min,在2.7×10-4Pa的H2压强下,薄膜的室温吸气速率在1～100 cm3·s-·1cm-2范围内变化;双层膜吸气速率是单层膜的10倍,3 h的吸气量达80 Pa·cm3·cm-2;吸气薄膜的大活性比表面积和高扩散速率,使其单位质量吸气量达104Pa·cm3·g-1量级以上,高于块体吸气剂的103Pa·cm3·g-1量级,附着层的存在提高了主体层的吸气性能。