Al_(2)O_(3)对Ti膜离子注入表面损伤及D滞留量的影响研究

为提高中子管Ti膜的储氢及抗溅射损伤性能,该研究通过在Ti膜表面沉积一层Al_(2)O_(3)保护层,研究了该保护层对Ti膜在D离子注入过程中表面损伤及D滞留量的影响。采用射频磁控溅射技术完成了Ti膜和表面有Al_(2)O_(3)保护层的Ti膜(Al_(2)O_(3)/Ti膜)样品的制备,开展了D离子注入实验,利用扫描电子显微镜(SEM)对D离子注入前后的表面形貌进行分析,并通过热脱附谱(TDS)实验研究保护层对Ti膜中D滞留量的影响。SEM结果表明,注入5×10^(17)个D离子后,Ti膜表面出现开裂和剥离现象,而Al_(2)O_(3)/Ti膜表面无开裂和剥离现象,Al_(2)O_(3)保护层抑制了Ti膜的开裂和剥离,可提高Ti膜使用寿命。TDS实验结果表明,增加Al_(2)O_(3)保护层后,D脱附峰值温度提升4.9%,膜内D滞留量提升10.3%,在D离子注入过程中Al_(2)O_(3)保护层可阻止膜内D原子的释放进而提升Ti膜内D滞留量。该文初步验证了Al_(2)O_(3)有作为中子管Ti膜保护层材料的潜力。