含氦纳米晶钛膜的PBS和XRD研究

为研究不同晶粒尺寸纳米钛膜的储氦行为,在He-Ar混合气体下,用磁控溅射方法沉积纳米晶钛膜,利用PBS(proton backscattering)、XRD(X-ray diffraction)对膜的氦含量和微观结构及晶粒大小进行了研究。结果表明:在其它实验参数不变的情况下,当沉积温度从60℃升至350℃时得到均匀分布的含氦量(指原子百分比)从38.6%逐渐降至9.2%的钛膜,其平均晶粒由13.1nm增加到44.2nm;当He/Ar分压比分别为6、10、15、19时得到均匀分布的含氦量分别为17.6%、47.2%、48.3%和38.6%的钛膜。He的引入引起(002)晶面衍射峰向小角度移动,但(100)晶面衍射峰不变,即晶胞参数c增加,a不变化;随膜中He含量的增加,衍射峰展宽,晶粒变小,显示出氦的掺入有抑制纳米晶粒长大的趋势。

磁控溅射沉积含He纳米晶钛膜制备

采用直流磁控溅射方法,通过分别改变衬底温度及He分压来制备不同氦含量的钛膜。利用PBS、XRD、TEM及AFM分别对钛膜中的He含量、平均晶粒尺寸及膜的表面形貌进行分析。结果表明:在不同温度范围内,温度变化对所制备钛膜中He含量的影响明显不同;He含量与晶粒尺寸直接相关,氦原子进入钛膜后,抑制了晶粒的长大;随着钛膜中He与Ti的原子个数比由1.0%增加到11.9%,TEM测得的平均晶粒尺寸由约35 nm减小到约4 nm;选择合适的He分压,能够制备出He含量较高的氦钛膜。