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。