IBAD-YSZ薄膜辅助离子束对生长竞争机制的影响

采用离子束沉积方法(IBAD)制备高温超导涂层导体的钇稳定氧化锆(YSZ)缓冲层中已发现了YSZ薄膜中生长过程中会出现(001)和(011)取向竞争,该文在IBAD-YSZ薄膜的研究中,选取较弱的辅助离子束流和能量,发现随着束流的变化薄膜从(011)的纤维织构向(001)双轴织构的逐步过渡,这说明辅助束离子在薄膜生长过程中作用非常明显;这一现象除了选择性溅射模型和各向异性破坏模型能解释外,表面自由能和辅助离子束产生的沟道效应相互竞争的作用也可解释取向竞争现象。

辅助离子束功率密度对透明塑料上室温磁控溅射沉积ITO薄膜结构和形貌的影响

基于双极脉冲磁控溅射复合离子束辅助沉积的新工艺,在透明塑料聚碳酸酯基片上,常温制备了透明导电的铟锡氧化物(ITO)薄膜。重点研究了不同辅助离子束功率密度对ITO薄膜晶体结构和表面形貌的影响。结果表明:当离子束功率密度从52mW/cm2逐渐增加到436mW/cm2时,薄膜逐渐从非晶态转变为微晶态、直至长大为多晶态,晶体呈现(222)择优取向;薄膜在非晶态时表面相对平坦,随着晶粒的长大,表面均方根粗糙度Rq增加,并在离子束功率密度为436mW/cm2时最大。离子束功率密度进一步增大到680mW/cm2时,薄膜的晶体衍射峰强度变弱、峰的半高宽变大,表明晶粒尺寸变小;薄膜表面均方根粗糙度下降。离子束功率密度为252mW/cm2,ITO薄膜具有最佳综合光电性能.

辅助离子束对中频孪生磁控反应溅射制备氧化钛光学薄膜的影响

本文利用孪生靶50 kHz中频磁控反应溅射的方法,在多孔阳极层离子束源产生的低温离子束辅助条件下制备了光学性能良好的氧化钛薄膜。利用原子力显微镜、分光光度计、椭圆偏振光谱仪研究了离子束功率以及退火温度对氧化钛薄膜形貌、光学折射率和消光系数、孔隙率等的影响。结果表明:利用中频孪生磁控溅射的方法将沉积工艺控制在反应过渡区,可以有效的抑制钛靶中毒和阳极消失,反应溅射过程稳定;辅助离子束提高了等离子体的电荷密度;氧化钛薄膜堆积密度和光学折射率也有所提高,薄膜表面趋于平坦,孔隙率降低。氧化钛薄膜在高温退火处理时由于出现从非晶到多晶转变以及晶体长大与转变,结构逐渐趋于完整,表面粗糙度不断增加;800℃时完全转化为金红石相,晶粒直径约70 nm。

离子束辅助磁控溅射沉积TiN薄膜的研究

利用三离子束辅助沉积设备 ,以离子束辅助沉积、磁控溅射和离子束辅助磁控溅射几种工艺在GCr15基体上沉积TiN薄膜。实验结果表明 :离子束辅助磁控溅射有效地提高了薄膜的硬度、耐磨性和耐蚀性 ,改善了膜基结合力。

钛合金表面离子束辅助沉积 CuNiIn 固体润滑膜和 Cr-N 硬质膜

在钛合金表面利用离子束辅助沉积（ＩＢＡＤ）技术沉积ＣｕＮｉＩｎ固体润滑膜和ＣｒＮ硬质膜层，分析、测定了膜层的组织结构、成分分布、形貌特征及摩擦磨损性能。结果表明，ＩＢＡＤＣｕＮｉＩｎ在室温和５００℃均可为ＴＣ４合金表面产生良好的固体润滑效果，各项性能显著优于传统电镀Ａｇ方法。ＩＢＡＤＣｒＮ膜为ＣｒＮ和Ｃｒ双相组织，在室温和５００℃可有效地改善ＴＣ４合金表面的耐磨性能。

离子束辅助沉积和真空退火对硫化锌薄膜应力的影响

在硅基底上用电子束蒸发方法制备了硫化锌薄膜。通过XRD和薄膜应力测试仪研究了离子束辅助沉积和真空退火对硫化锌薄膜应力的影响规律。结果表明,未采用离子辅助技术制备的硫化锌薄膜为压应力,平均应力值为110.6 MPa,当采用离子束辅助工艺时硫化锌薄膜的压应力增加了62.3MPa。真空退火使硫化锌薄膜的平均应力大约降低了二分之一。硫化锌薄膜的微观结构变化是影响薄膜应力的主要因素。

单源低能离子束辅助沉积类金刚石薄膜摩擦性能的研究

目前，制各类金刚石薄膜的方法很多，然而其中的多数在沉积过程中都需要基体具有比较高的温度，这就不可避免地会对耐温性能较差的材料造成损伤，或使机械零部件发生变形和尺寸变化．因此，利用单源低能离子束辅助沉积法制备了非晶碳薄膜，并且利用喇曼光谱和俄歇电子能谱研究了薄膜的结构，发现其为无定形的类金刚石薄膜，薄膜中的碳原子成键主要是ｓｐ２杂化键．研究表明，随着离子能量和束流的增大，薄膜的显微硬度、摩擦系数和寿命都增大．由于这种方法制备的类金刚石薄膜的含氢量较少，膜中ｓｐ２杂化键较多，性能更接近于石墨，故其摩擦性能较好．研究结果对深入认识类金刚石簿膜结构和在改进磁盘表面耐磨保护涂层等薄膜润滑性能方面，都具有重要的指导意义和实用价值。

离子束辅助沉积薄膜工艺

阐述了离子源在离子束清洗和离子束辅助薄膜沉积(IAD)中的应用;根据热力学原理及离子碰撞过程分析,研究了离子束辅助沉积过程中的能量传递过程,建立了薄膜折射率与离子辅助沉积过程中各物理量之间的关系模型;探讨了各种工艺条件对离子束辅助沉积薄膜特性的影响,给出了薄膜材料无结晶条件下离子束辅助沉积薄膜工艺选择的相应准则。

用离子束辅助沉积(IBAD)工艺制备TiC_xN_y膜的研究

用离子束辅助沉积（ＩＢＡＤ） 工艺在９Ｃｒ１８ 、ＧＣｒ１５ 钢基体上形成了ＴｉＣｘＮｙ 膜。ＴＥＭ 观察发现膜均呈多晶结构，都具有（１１１） 、（２００） 和（２２０） 择优取向。ＡＥＳ 和ＸＰＳ分析进一步证实，ＴｉＣｘＮｙ 膜呈含氧配置。干摩擦表明膜的抗氧化性能优良，其存在能有效抑制基体在摩擦过程中氧化膜的形成。又由于膜的硬度高，润滑性良好，每种基体的磨损特性都得到了显著地改善。但随着基体不同，膜的力学和机械性能随Ｎ 的注入量变化又表现出不同的变化规律。膜的硬度和摩擦特性与Ｎ 含量有关，总的趋势是过高的Ｎ含量对其硬度与摩擦特性造成不利影响。

离子束辅助沉积技术及其进展

本文介绍了离子束辅助沉积技术的基本原理，主要工作特点，设备及主要影响因素。综述了利用该技术在制备各种新型膜层方面研究的新进展。并指出该技术的不足及未来发展方向。

离子束辅助反应制备的氧化铪薄膜特性

采用电子束直接蒸发氧化铪、无辅助电子束反应蒸发和离子束辅助反应蒸发金属铪3种沉积方式制备了单层HfO2薄膜,对样品的光学性能、结构特性以及激光损伤特性进行了研究。实验结果表明:通过反应沉积的方法可以有效减少缺陷产生并改善均匀性,施加离子辅助可以提高薄膜的折射率,在一定条件下还可以有效地降低吸收,但激光损伤阈值仍未达到直接采用氧化铪制备的水平;晶体结构方面,离子辅助条件下可以获得单斜相氧化铪薄膜,并且随着轰击能量的提高由(002)面的择优取向向(-111)面转变。

离子束辅助沉积制备TaN薄膜的X射线衍射分析

利用离子束辅助沉积技术制备TaN薄膜，并对其进行X射线衍射分析。掠入射的X射线衍射分析得出：离子束辅助沉积制备的TaN薄膜是面心立方结构，晶格常数a为0．4405nm。根据X射线衍射分析，用屈服强度表征的TaN薄膜的显微硬度为16～20GPa，与文献上报道的显微硬度值接近。离子束辅助沉积制备的TaN薄膜宏观内应力较小，且都为压应力。晶粒尺寸大约在10nm左右，随着注入离子能量的增加，薄膜晶粒尺寸有长大的趋势。

离子束辅助沉积制备高功率激光薄膜的研究

综述了离子束辅助沉积技术在高功率激光薄膜制备中的应用研究进展。指出该技术在制备高激光损伤阈值的薄膜中存在的问题,即出现过高的堆积密度,会给薄膜带来杂质缺陷、化学计量比缺陷、损伤缺陷、晶界缺陷,制备薄膜的残余应力存在着压应力增加的趋势,会改变薄膜的晶体结构等。并指出了该研究领域的研究方向。

离子束辅助薄膜沉积

离子束辅助沉积(IBAD)是在气相沉积的同时辅以离子束轰击的薄膜制备方法,可在低温下合成致密、均匀的薄膜。介绍了IBAD技术的概况,列举了具体应用领域,描述了射频ICP离子源辅助电子束蒸发,最后对IBAD的前景加以评论。

离子束辅助沉积铪薄膜晶粒的择优取向

采用离子束辅助沉积方法 (IBAD)在Si(111)衬底上沉积了铪薄膜。实验发现 :在铪膜生长时 ,轰击铪膜的Ar+ 离子的能量、入射角度和束流密度对薄膜的晶粒取向有很大的影响。当Ar+ 离子的能量为 5 0 0eV、入射角为 75°、束流密度为 0 .9A/m2 时 ,铪膜为 (110 )择优取向。当束流密度大于 1.2A/m2 时 ,铪膜以 (0 0 2 )、(10 0 )混合晶向为主 ,而与Ar+ 离子的入射角度无关。讨论了铪膜晶粒取向的转变机制 ,认为铪膜晶粒的择优取向 ,不是单纯地取决于基于沟道效应的溅射机制 ,或取决于基于能量极小原理的表面能最小或表面应力最小的面生长较快的机制 ,而是影响薄膜生长的各种因素互相竞争、共同作用 ,在非平衡态条件下表面能极小化的结果。

离子束辅助磁控溅射制备类石墨碳膜的结构与性能研究

采用离子束辅助磁控溅射技术(IBMSD)制备了高硬度、低电阻率的类石墨碳膜(GLC),用TEM和XRD考察其组成相,用XPS、FTIR和电阻率间接确定其碳键结构,并测定了不同气体和离子能量辅助轰击下制备的几组薄膜的沉积速率、成分、硬度和粗糙度等.结果表明:采用IBMSD制备的GLC是一种以sp2键为主的非晶硬质碳膜.CH4辅助轰击较Ar有利于提高沉积速率.辅助轰击能量的增大使薄膜表面粗糙度先减小后增大,硬度的变化一定程度上与粗糙度相关.

离子束辅助沉积碳膜抑制栅电子发射研究

本文利用离子束辅助沉积方法在钼栅极的表面镀上一层碳膜 ,采用模拟二极管的方法测量阴极活性物质Ba、BaO蒸发沉积在镀碳钼栅与纯钼栅表面后的电子发射性能 .测量结果表明 ,镀碳钼栅的电子发射量显著减少 .依据XPS、电子探针对钼栅极表面阴极发射物的分析结果 。

离子束辅助沉积制备氮化钽薄膜

利用离子束辅助沉积（ＩＢＡＤ）技术制备ＴａＮ薄膜；掠入射的Ｘ射线衍射和透射电镜观察结果显示，薄膜晶粒细小、结构致密，是面心立方结构。俄歇深度分析表明，薄膜由均匀层和混合过渡层两个区域组成，ＸＰＳ得出薄膜主要以ＴａＮ形式存在；薄膜电阻稳定，不随温度变化。膜基结合性能好，膜内应力小；２５ｋｅＶ能量离子轰击制得薄膜内应力最小，结合最好。

Tc4钛合金上离子束辅助沉积TiC_xN_y膜的微结构与机械性质研究

利用离子束辅助沉积技术在Tc4钛合金基体上制备了TiCxNy膜。TEM观察揭示膜呈多晶结构，具有（111），（200）和（220）择优取向，AES和XPS分析进一步证实TiCxNy膜呈含氧配置。膜的硬度和摩擦特性与N含量有关，N的含量过高，其硬度与摩擦特性均会下降。在本实验条件下，N离子束的最佳辅助剂量为3×10（17）ions／cm2。干摩擦表明膜的抗氧化性能优良，其存在能有效抑制基体在摩擦过程中形成氧化层。又因腹的硬度高，润滑住良好，显著地改善了基体的磨损特性，特别是粘着磨损特性。

单源低能离子束辅助沉积类金刚石薄膜结构及性能研究

用单源低能氩离子束辅助沉积（ＩＢＡＤ）法制备了非晶碳薄膜．氩离子能量为４００－１５００ｅＶ．膜面光滑致密，与衬底的结合力较高。用Ｒａｍａｎ，ＦＴＩＲ，ＨＲＴＥＭ，ＴＥＤ，ＳＥＭ，ＥＲＤ及ＲＢＳ研究了薄膜的形貌、结构和组分，测量了膜的电阻率、显微硬度及摩擦系数．薄膜为无定形的类金刚石（ＤＬＣ）．其中含氢约为２０５ａｔ．－％，碳原子与氢原子几乎没有形成Ｃ－Ｈ键．随着离子束能量及束流的增加，显微硬度、摩擦系数增加，电阻率减小．硬度增加是由于薄膜致密度的增加，而电阻率降低是由于膜中金刚石键（ｓｐ~３键）含量减少的缘故．