纳米晶钛薄膜的制备及结构分析

采用磁控溅射和离子镀膜工艺在Mo基片上制备了具有不同晶粒尺寸的纯Ti薄膜 ,并利用X光衍射 (XRD)、透射电镜 (TEM )和扫描电镜 (SEM )分析和观察了两类Ti膜的结构和形貌。实验结果显示 :与溅射镀膜相比 ,离子镀膜的晶粒择优取向程度略低 ,Ti膜与基片结合较好 ;较高的基片温度有利于提高膜的致密程度 ,并降低膜的晶粒择优取向程序。

离子发动机放电阴极的溅射腐蚀机理研究综述

放电阴极的溅射腐蚀是制约离子发动机可靠性和寿命的主要因素之一。由于离子发动机中的静电势差不足以提供大于材料溅射阈值的能量,因而解释高溅射能量离子的来源和产生机制一直是放电阴极溅射腐蚀机理研究中的焦点。而期间发展的各种理论和模型均没能很好解释放电阴极严重溅射腐蚀现象产生的原因和机制。本文跟踪了国外最新的研究进展,分析了国内外实验和理论研究的现状,提出了放电阴极溅射腐蚀机理研究中仍然存在的关键问题以及今后的研究展望。本文可为离子发动机方案改进、评估新方案可靠性、寿命预估等方面提供依据和参考。

磁场模拟在磁控溅射/阴极弧离子镀中的应用

针对磁控溅射和阴极弧离子镀沉积技术存在的局限性,采用有限元分析方法(Finite element method,FEM)进行磁场模拟,优化设计外加电磁线圈的结构和磁场分布位形,并应用于磁控溅射沉积透明导电氧化物和阴极弧离子镀沉积硬质薄膜中。分析了外加电磁线圈磁场对磁控溅射等离子体辉光变化、磁控靶磁场平衡度/非平衡度、以及线圈位置对等离子体特性和靶材利用率的影响。设计和制作了轴对称磁场和旋转磁场,研究了它们对阴极弧离子镀弧斑运动形貌和薄膜表面大颗粒等特性的影响。通过控制弧斑运动状态,可以得到不同程度的颗粒分布,实现颗粒的可控沉积,减少薄膜表面大颗粒的污染。

双阴极等离子溅射沉积TiC薄膜对金刚石工具性能的影响

采用双阴极等离子溅射沉积方法对金刚石颗粒表面进行镀TiC处理。利用扫描电子显微镜(SEM)和X射线衍射仪(XRD)进行形貌和物相分析。使用金刚石单颗粒静压强度测定仪和人造金刚石冲击强度测定仪检测金刚石的静压强度和冲击韧性。以相同型号和粒度的普通金刚石颗粒为对比样品,讨论了镀TiC处理对金刚石工具的影响。结果表明,金刚石表面形成了一层均匀且致密的TiC薄膜,该薄膜以柱状方式沿垂直于金刚石表面方向生长。在镀层的保护下,金刚石的单颗粒强度和冲击韧性得到了提高。由于镀层改善了金刚石对胎料的润湿性,金刚石工具的冲击强度和抗弯强度也得到了提高。

金刚石颗粒双阴极等离子溅射铬镀层显微结构研究

通过FIB-SEM观察了镀覆温度为850℃双阴极等离子溅射镀铬金刚石的表面形貌;利用TEM、XPS分析了镀层厚度、微观结构及表层元素价态;在光学显微镜下观察酸洗后金刚石的镀层变化情况。结果表明,经双阴极等离子溅射镀覆后的金刚石在其表层形成了厚度约为500 nm的柱状结构镀层,镀层晶粒尺寸约为10 nm;酸洗后镀层仅出现轻微脱落,说明金刚石铬镀层十分致密。

非平衡磁控溅射结合电弧离子镀制备掺杂DLC硬质膜性能研究

将非平衡磁控溅射和电弧离子镀工艺相结合,并使用霍尔离子源辅助,制备了过渡层为Cr、掺杂Ti和N的DLC薄膜。对DLC薄膜的表面形貌、内部结构、力学性能以及电学性能进行了分析测试,结果表明:膜层中含有sp2键和sp3键结构,硬度达到HV(20g)2600以上,摩擦因数接近0.1,电阻高于2MΩ。

冷阴极潘宁离子源通过表面溅射直接引出负离子

在不引入铯蒸汽的情况下，对袖珍型永磁冷阴极潘宁离子源通过固体表面溅射的方式，直接引出氯、溴等元素的负离子进行了初步研究。利用该源，在气耗量小于２０ｃｍ３／ｈ、弧功率约５０Ｗ的情况下，除了从放电气体中直接引出相关元素的负离子外，分别以ＮａＣｌ、ＮａＢｒ、ＮａＦ为阴极靶材，通过表面溅射，在传输效率为１５％时，得到相应元素的负离子分析束Ｆ－６０μＡ、Ｃｌ－６８μＡ、Ｂｒ－３９μＡ。实验中观测到，不同的辅助工作气体对固体表面溅射形成负离子的产额有一定的影响。

低能高束流氩离子源的结构及性能

离子源技术是等离子体研究中的一项重要内容,而低能大束流源则是离子源技术研究中的一个重要方向,因为这样的源在离子束刻蚀、离子束溅射镀膜以及荷能粒子与物质相互作用方面都有广泛的应用;本文采用空心阴极空心阳极结构,用热阴极电子发射弧放电驱动并用磁场约束产生等离子体,用曲面发射引出离子束,研制成了氩气放电溅射离子源;研究了灯丝加热电流、弧压对弧流的影响和弧流与工作气体压力对离子束引出的影响规律。离子源的引出电压在0—4.0kV之间连续可调,最大引出束流为100mA,束斑面积为φ6.0cm,以Ti为溅射靶时的最大溅射沉积率为0.45nm/s,离子源可连续工作160h。

透明陶瓷保护膜的研究

对黄铜基材装饰件表面先采用高能级磁控溅射离子镀 (专利号 :85 10 2 6 0 0 .1)技术镀不锈钢代替电镀钯 -镍合金 ,再采用等离子体型阴极弧源 -磁控溅射镀 (专利号 :ZL982 36 95 0 .6 )技术在不锈钢镀膜表面上镀制Ti N/ Au/透明陶瓷保护膜 Si O2 、Ti O2 。对其硬度。

石墨触持极空心阴极性能实验研究

空心阴极触持极溅射腐蚀会导致离子推力器性能退化甚至失效,为确保离子推力器长期工作性能稳定性,触持极材料应选用溅射腐蚀速率尽可能低的材料。开展不同触持极结构对空心阴极放电性能的影响研究。最后,进行了1 000 h短期地面寿命实验。实验结果表明,石墨触持极空心阴极放电性能稳定,长期工作触持极表面的溅射腐蚀不明显,能够有效避免空心阴极长时间工作后因触持极溅射腐蚀导致的性能退化。

离子源的溅射特性及其对ZnS薄膜折射率的影响

在离子束辅助镀膜工艺中 ,离子源工作参数无疑是影响薄膜质量的关键因素 .本文对宽束冷阴极离子源溅射特性进行了研究 ,给出了离子源引出电压与溅射速率的关系 .

磁控溅射在锂离子电池正极中应用的进展

综述了磁控溅射技术应用于薄膜锂离子电池正极材料制备与掺杂改性的研究进展。分别讨论了LiCoO2、V2O5、LiMn2O4、LiNiO2及其掺杂物等薄膜正极的制备与改性及所得电极材料的电化学性能,并对研究方向做了简单的评述。

弧光放电氩离子清洗源

弧光放电氩离子清洗源是提高膜基结合力的新技术。由空心阴极枪、热丝弧枪、阴极电弧源发射的高密度弧光电子流把氩气电离,用得到的高密度的氩离子流清洗工件。工件偏压200V以下,工件偏流可以达到10A-30A,弧光放电氩离子流密度大,对工件的清洗效果好。本文介绍了几种配置弧光放电氩离子清洗源的电弧离子镀膜机和磁控溅射镀膜机。

从分析离子泵到提高SOHM-4型氢原子钟的寿命

上海天文台生产的SOHM-4型氢原子钟工作3a-4a离子泵就会打火，破坏脉泽真空环境。为了使氢钟能够继续工作，必须更换新的离子泵泵芯。为破解这一难题，使已经生产的上百台SOHM-4氢钟在10a的寿命期内不被中断运行，分析了离子泵抽氢机理及阴极材料，列举了大量实验结果，发现β-Ti合金比α-Ti有更大的吸氢容量，可以大幅度提升吸氢离子泵的寿命。最后指出，用β-Ti合金阴极板来替代目前的纯钛阴极板是一种有效的方法。

加弧辉光离子渗金属工艺中碳行为初探

对钢铁材料进行加弧辉光离子渗金属处理时，随着合金元素的渗入，必然要同试样中的碳元素发生相互作用，由于渗入合金元素性质的不同，碳元素所表现出的作用方式也有所不同。本文通过对加弧辉光离子渗铝、渗钛碳钢试样（10、60、T12）内合金元素和碳元素的分布情况的测定，初步探讨了加弧辉光离子渗金属过程中碳的行为。

阴极离子镀制备TiN薄膜及其光电性能的研究

氮化钛(TiN)由于其独特的物理、化学、光、电和机械等性能,近年来已成为材料研究热点。本文采用阴极离子镀膜法在304不锈钢基片上制备均匀致密的TiN薄膜。采用X射线衍射、扫描电子显微镜、透射电子显微镜、扫描探针显微镜、紫外可见分光光度计、红外光谱仪等方法研究了薄膜的物相、结构以及光电特性。结果表明,薄膜主要物相为TiN,在(111)晶面具有取向性,同时薄膜中含有少量的O杂质。薄膜表面较平整,颗粒结合紧密,有部分孔洞和小尺寸突起,表面粗糙度Rq约为21.21 nm,薄膜平均厚度约为0.896μm,在红外波段的反射率可达到80%以上,红外辐射率约为0.19,椭偏结果显示TiN薄膜的消光系数k和折射率n与Ag有相似的光学特性,是一种性能优异的低辐射镀膜材料。

非平衡磁控溅射及其应用

磁控溅射镀膜技术由于其显著的特点已经得到广泛的应用。但是常规磁控溅射靶表面横向磁场紧紧地束缚带电粒子，使得在镀膜区域的离子密度很低，一定程度上削弱了等离子体镀膜的优势。通过有意识地增强或削弱其中一个磁极的磁通量，使得磁控溅射靶的磁场不平衡，可以大大提高镀膜区域的等离子体密度，从而改善镀膜质量。此外还讨论该项技术目前的发展状况。

薄膜型锂离子电池正极材料研究进展

简要介绍了近年来磁控溅射和脉冲激光沉积制膜技术在薄膜型锂离子电池正极材料制备方面的应用研究;对制膜新工艺及新型正极材料的研究现状进行了概括,认为现阶段新型材料LiFePO_4有希望成为薄膜锂电池正极材料的首选,并展望了薄膜型锂离子电池的发展前景。

阴极溅射对35CrMo钢离子硫氮碳共渗层的影响

用氩离子对35CrMo钢离子硫氮碳共渗层进行了阴极溅射。通过金相观察，显微硬度测定，X射线衍射相结构分析，电子探针氮碳硫分布，分析了阴极溅射对离子硫氮碳共渗层的影响。结果表明，阴极溅射使共渗层中ε相和γ′相减少，白亮层呈典型粒状晶形貌，沿渗层深度氮碳的分布变化，峰值下降，次表层氮碳含量增加。离子硫氮碳共渗与阳极溅射良好的匹配，可使共渗硬化效果显著，渗层厚度增加。

微型薄膜锂离子电池正极材料LiCoO_2薄膜研究

研究了应用于微型全固态薄膜锂离子电池的正极材料钴酸锂LiCoO_2薄膜材料,采用磁控溅射法来制备,对其进行400℃退火处理后,进行XRD分析和SEM分析,表明在低气压条件下制备的薄膜呈非晶态,经过退火后,形成了排列致密的晶体结构,薄膜沿(003)晶面平行于基底择优生长;循环伏安测试和恒电流充放电测试表明,未经过退火处理的LiCoO_2薄膜不具有锂离子嵌入/脱出的可逆性,而经过退火处理的LiCoO_2薄膜从第二圈开始具有较好的可逆性。制备的LiCoO_2薄膜结晶状态优良、质地紧密、与衬底薄膜紧密接触、循环性能和循环充放电性能良好,可以用于微型全固态薄膜锂离子电池。