直流磁控溅射膜厚分布实测与数值模拟研究

基于直流磁控溅射的基本原理,通过对小圆形磁控溅射平面靶的特点分析,建立了磁控溅射系统的几何模型,推导出了膜厚分布的数学理论模型。借助MATLAB数学软件,计算了不同靶基距下膜厚分布的理论数据,分析了靶基距变化时膜厚分布的特点。实测了两种不同靶基距下膜厚的分布,通过与理论数据的对比,验证了模型的可靠性。理论模型与实测数据的分析表明:随着靶基距的逐渐增大,膜厚的变化率减缓,膜层的平均厚度降低,膜厚分布的均匀性提高;在靶基距一定的情况下,增宽靶材的刻蚀区域会提高膜层厚度及其均匀性;基板上的膜厚分布大致呈现从中心到边缘逐渐变薄的趋势,膜层最厚的位置随着靶基距的增大,从靶材刻蚀最深处在基板上的投影位置,逐渐向基板中心转移。

Nanocrystalline exchange-coupled Pr-Fe-B permanent magnets

Nanocomposite Pr2Fe14B/α-Fe permanent magnets were prepared by melt spinning and subsequent crystallizahon of Pr8Fe86B6, amorphous Precursnors. The microstructure is a two-phase nanocomposite of Pr2 Fe14 B and softmagnetic α-Fe with an average size of 30nm. X-ray diffration, Thermomagnetic analysis and TEM analy0sis indicatetha amorphous Pr8Fe86B6, alloy crystallizes through the process of Am→Am→Am'+α-Fe→Pr2Fe23B3+α-Fe-Pr2Fe14B+α-FeThe highest value of remanence (Br), cocreivity (Hci) and maximum energy Product ((BH)max) of the nanocrystallinealloys are 1.10T, 340 kA/m and 110 kJ/m3 respechvely, exhibihng remarkable remanence enhancement. The effect ofannaling temperature and time on the microstructure and magnetic properties was also studied. The resultS show thatappropriate annealing temperature and time are important for obtaining the optimal microstructure and the bestmagnetic properties.

混料方式对钕铁硼磁粉的流动性和磁体性能的影响

通过对气流磨制得的钕铁硼磁粉进行粉体表面改性,利用传统三维混料机及高速剪切混料机进行粉体加工改性,研究了不同混料方式对钕铁硼磁粉的流动性、粒度分布、微观结构以及磁体性能的影响。经高速剪切混料设备改性的钕铁硼磁粉的松装密度达到1.8114 g·cm^(-3),振实密度达到3.7685 g·cm^(-3)。将改性磁粉经取向、等静压成型、烧结制备的钕铁硼磁体性能达到:B_(r)=14.23 kGs,H_(cj)=13.29 kOe,(BH)_(max)=49.42 MGOe。结果表明:改变混料方式能有效缩短混料时间,提升磁体性能,提高生产效率,节约时间成本。

衬底温度对射频溅射CeO_(2)薄膜微观结构的影响

为了通过射频溅射金属Ce靶与CeO_(2)靶能得到相同结构、相同性能的CeO_(2)薄膜,采用射频反应磁控溅射技术在玻璃衬底上沉积CeO_(2)薄膜,通过调控基体温度,分析其对薄膜成分、结构、形貌的影响规律,分别采用X射线衍射仪、场发射扫描电子显微镜、原子力显微镜对薄膜结构性能进行表征。结果表明:在沉积温度为600℃下,溅射金属Ce靶制备的CeO_(2)薄膜取向度最高,表面光滑平整,表面平均粗糙度只有1.03 nm,通过改变沉积温度能够很好地控制薄膜表面颗粒形貌。

磁控共溅射制备YbCu及YbCuAl非晶合金薄膜

基于高通量材料基因工程,通过倾斜靶和调控单金属靶功率制备了化学组成连续变化的镱-铜(Yb-Cu)非晶合金金属薄膜,从而快速筛选出非晶形成范围,并且成功制备出YbCu非晶合金薄膜,同时研究了铝对YbCu非晶合金形成的影响,并制备了YbCuAl非晶薄膜。当Yb含量在44.5%~46.5%(质量分数)时薄膜全部为非晶态。原子力扫描(AFM)结果表明YbCu非晶合金表面光滑无缺陷,高度绝对差仅为31.6 nm,薄膜呈现疏水性,最大疏水角为119°。YbCu和YbCuAl非晶薄膜最大方阻分别为551和1738 mΩ·□^(-1),合金元素Al对YbCu非晶薄膜性能产生了显著影响。YbCu(Al)非晶薄膜的成分筛选和制备加快了稀土基非晶新材料的开发。

共溅射制备稀土Yb掺杂Zr基非晶合金薄膜

通过磁控共溅射成功制备了稀土镱(Yb)掺杂Zr基非晶合金薄膜,采用SEM、EDS、XRD和接触角测试仪等手段研究了(Zr_(48)Cu_(44)Al_(8))_(1-x)Yb_(x)(原子分数,%)合金的非晶形成能力及薄膜性能与稀土掺杂浓度的关系。结果表明:掺杂Yb原子分数为9.37%时合金体系具有最强的非晶形成能力。随着稀土Yb溅射功率的增加,XRD低角度出现的预峰逐渐消失,膜层由单相Zr基非晶演变成双相非晶,特别是当功率大于50 W时XRD中出现新的非晶衍射峰,该衍射峰强度随功率增加而增强,因此获得单相Zr基非晶薄膜层的最佳掺杂功率为10 W,此时膜层中稀土元素均匀分布。同时,非晶薄膜表面粗糙度随Yb靶溅射功率增加出现极值点,30 W时薄膜对应的接触角为104.9°,呈现疏水性能。因此,稀土Yb掺杂对Zr基非晶形成能力和薄膜性能产生了显著影响。

高纯镱晶间杂质组成及形成原因研究

高纯度稀土金属Yb靶材在气相沉积镀膜领域具有广泛应用,但目前还原-蒸馏法制备的Yb中弥散分布的黑色杂质严重影响了镀膜膜层的质量。采用XRD,SEM,EDS和碳硫分析仪等检测手段对Yb中黑色杂质的组成和形貌特征进行研究,结果表明杂质是以颗粒形式赋存于晶界的稀土氢化物。稀土氢化物杂质中的H主要由被污染的还原剂La以稀土氢化物和吸附水分子的形式带入反应器,其含量与温度、湿度等环境状态因素密切相关。此外,针对带有黑点的不合格Yb也提出了对应的解决策略,该研究为生产高质量的稀土金属Yb提供了技术保障。