高功率脉冲磁控溅射等离子体特性与动力学研究进展

高功率脉冲磁控溅射(HIPIMS)作为一项极具发展前途的物理气相沉积新技术, 近年来引起学术界和工业界的广泛关注.HIPIMS技术(也被称为HPPMS)可以提供足够的放电功率来获得极高的电流密度, 数值达到几个A ·cm^-2;同时, 可以得到10¹⁹ m^-3量级的高密度等离子体.溅射过程中独特的等离子体特性表明了该技术的突出优势, 因此可实现沉积过程的控制和薄膜性能的优化.文中对HIPIMS技术的IV放电特征, 电源设计, 以及溅射原子离化率进行深入分析.同时, 回顾讨论等离子体时间空间演变规律, 离化基团输运, 薄膜沉积速率等问题的研究进展.     

磁控溅射(Ti,Al)N纳米晶薄膜的结构和性能

通过在N2气氛和600℃基体温度下交替溅射Ti和Al靶并通过沉积过程中Ti和Al原子间的互扩散制备了(Ti,Al)N纳米晶薄膜.采用场发射扫描电镜、X射线衍射和纳米压痕技术研究了薄膜的微结构和力学性能.结果表明,(Ti,Al)N膜具有细小、致密和光滑的表面结构.在交替沉积过程中Ti原子会被较小的Al原子取代,形成面心立方结构的(Ti,Al)N薄膜,并存在(200)面择优取向.与TiN薄膜相比,(Ti,Al)N薄膜的晶粒尺寸和晶格常数均有所下降;(Ti,Al)N薄膜的硬度H明显提高,而弹性模量E却稍有降低,其结果使H3/E2比值大幅提高,薄膜的抗塑性变形能力增强.(Ti,Al)N纳米晶薄膜的高性能主要归因于固溶强化机制.     

脉冲激光沉积ZnO薄膜动力学过程模拟

利用有限差分法对脉冲激光沉积(PLD)技术制备ZnO薄膜过程中等离子体在等温和绝热两个阶段的速度演化进行了模拟,并给出了其中主要粒子在空间的具体演化规律,对等离子体在空间膨胀的物理机制,进行了深入的讨论。     

溅射参数对FeSiAl薄膜磁性能的影响

对在溅射状态下制得的FeSiAl薄膜的结构和磁性能随溅射工艺参数如溅射功率、溅射气压、靶间距等的变化规律进行了讨论与分析。实验结果表明,溅射态下的FeSiAl薄膜具有(220)织构bcc α无序相,其4πMs可以达到9.9×106A/m(9.9kGs)。较高的溅射功率、合适的溅射Ar气压以及靶间距都有利于降低薄膜的矫顽力Hc。     

等离子体与液态金属相互作用的不稳定现象分析

未来聚变堆中,液态金属作为最有前景的面向等离子体部件之一,会同时受到超强磁场和高温等离子体的作用,离开原位置而进入堆芯等离子体中.本文列出3种具有代表性的不稳定现象并进行综合分析:1)由等离子体轰击液态金属引起的溅射现象,2)液态金属在磁场和电场共同作用下直接进入等离子体的飞溅现象和3)已经进入等离子体内部的金属液滴再次落下与液膜发生碰撞的现象.前人已经对溅射和液滴撞击液膜现象进行了深入研究.本文对前人的研究成果进行整合与分析,提出新的实验构想,探究磁场和电场作用下液态金属飞溅现象的形成机理.实验研究发现液态金属自由表面会逐渐长高,直至液态金属发生自由表面飞溅,飞溅的液滴能脱离液态金属"山峰"并落下,伴有二次液滴的形成.     

偏压对Ti-Si-N纳米复合膜结构和性能的影响

以高纯Ti和Si为靶材,在不同偏压下于Ar/N2气氛中溅射沉积了Ti-Si-N纳米复合膜,采用原子力显微镜、X射线衍射(XRD)和划痕法研究了复合膜的结构、界面结合力和摩擦系数与偏压的关系.实验结果显示,溅射Ti-Si-N膜层结构为nc-TiN/a-Si3N4/a-和nc-TiSi2复合结构.纳米复合膜的XRD谱图出现(200)、(111)、(220)和(222)面衍射峰,其中的择优取向为(200)面.在偏压为-150V时,薄膜XRD谱图中出现TiSi2(311)面衍射峰.发现适当施加负偏压,有利于获得细小、均匀、致密和平整的Ti-Si-N纳米复合膜.在偏压为-120V时沉积的复合膜组织和性能最好,其表面粗糙度为3.26nm,界面结合强度为53N,平均摩擦系数为0.11.说明偏压对磁控溅射Ti-Si-N纳米复合膜的微结构和性能有明显影响.     

氧分压对直流磁控溅射氧化钨薄膜结构和组成的影响

采用直流反应磁控溅射,在不同氧分压条件下制备了氧化钨薄膜,并对薄膜进行了热处理.通过X射线衍射(XRD)、场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)、能谱(EDS)、X射线光电子能谱(XPS)和紫外-可见光谱(UV-VIS)等手段表征了氧化钨薄膜的晶体结构、表面形貌、化学组成以及透射率.结果表明:沉积所得氧化钨薄膜均为无定形结构,经400℃热处理后转变为单斜晶体结构;薄膜表面形貌受氧分压和热处理影响较大;沉积所得氧化钨薄膜的化学分子式应为WO3-x形式,热处理使得薄膜的成分趋近于WO3;薄膜颜色随着氧分压的增加逐渐变浅,当氧分压达到0.2Pa以上时,薄膜呈现完全透明.     

基于FDTD方法的等离子体天线参数的数值计算

利用时域有限差分法(FDTD)计算了柱状等离子体天线的辐射方向图,输入阻抗和辐射效率等重要参数,并且和金属天线进行比较.通过计算分析,表明等离子体天线的辐射方向图,输入阻抗,辐射效率会随着等离子体密度、碰撞频率等参数的变化而变化.一定条件下,等离子体天线可以取代金属天线,同时保留了辐射方向可控、快速开关等特点.计算结果对于等离子体天线的设计具有重要的参考价值.     

锂对铁素体拉伸力学行为影响的分子动力学研究

液态锂第一壁是磁约束核聚变领域的先进概念,相对于传统的固体壁材料,越来越多的实验表明液态锂壁具有独特的优势,不仅可以有效解决固体壁材料所面临的物理化学溅射、氚滞留等一系列问题,同时还可以显著提高等离子体的约束性能.然而,液态锂对大部分金属材料都具有很强的腐蚀特性,腐蚀引起的微观结构变化必然带来材料宏观力学性能的退化,对...     

二氧化硅薄膜沉积技术的主要化学反应与方法

对二氧化硅薄膜沉积技术中的主要化学方法、化学气相沉积等进行讨论,综述不同温度条件下各种沉积的方法及其发生的主要化学反应.     

磁性陶瓷靶材的制备及其应用研究

薄膜制备过程中溅射靶材的利用率很低,导致薄膜材料制备成本很高。以自制的高纯度纳米晶镍锌钴/二氧化硅复合铁氧体粉体为原料,冷等静压后高温烧结制备得到铁氧体复合靶材。用XRD、EPMA和SEM分析靶材的化学成分和微观形貌。结果表明:靶材为镍锌钴铁氧体和二氧化硅的复合材料,收缩率达14.37%,能在高真空多功能磁控溅射仪正常工作,并成功制备得到性能良好的软磁薄膜。整个制备过程工艺简单,操作方便可行,大大降低了靶材的制备成本。     

低温等离子体联合光催化减少船舶柴油机模拟烟气中NOx排放的实验

为减少船舶柴油机模拟烟气中NO_x的排放,将低温等离子体技术与光催化技术联合。通过实验研究2种技术单独及联合使用时影响NO_x排放的因素和反应机理。结果表明:采用低温等离子体技术时NO的脱除率随放电电压的增大而提高,随气体流速、NO初始体积分数和O_2体积分数的增大而降低,该技术对高体积分数NO的脱除更有优势;采用光催化技术时NO的脱除率随紫外灯功率和O_2体积分数的增大而提高,随气体流速和NO初始体积分数的增大而降低,该技术更适合处理低体积分数、低流速气体。在流速1 L/min、O_2体积分数4%、放电电压14 kV、紫外灯功率15 W的工况下,采用联合处理技术时NO的脱除率达65%~75%,脱除效果优于单独使用低温等离子体技术和光催化技术的效果。     

低温等离子体技术净化船舶柴油机尾气的化学反应动力学模拟

针对目前尚没有一种净化方法能同时去除船舶柴油机尾气中NOx,SO2和炭粒的现状,提出将低温等离子体技术应用于船舶柴油机尾气净化中.利用MATLAB,根据化学反应动力学原理建立关于低温等离子体技术净化NOx和SO2的微分方程组,对船舶尾气中NOx和SO2的净化效果进行模拟.在此基础上,进一步研究尾气中的SO2含量和O2含量对尾气处理效果的影响.理论研究结果说明此方法是可行的.利用低温等离子体技术净化船舶柴油机尾气具有较好的发展前景.     

RGO/WO3复合薄膜的制备及应用进展

介绍了水热法、电化学沉积法、溶胶-凝胶法制备RGO/WO3复合薄膜的研究进展,比较了各种方法对RGO/WO3复合薄膜结构和形貌的影响.简述了RGO/WO3复合薄膜在电致变色显示器、气体传感器、光催化上的应用,对RGO/WO3复合薄膜的发展趋势提出展望.     

磁控溅射镀银电磁屏蔽织物的开发

以PET纺粘非织造布为基材,用磁控溅射真空镀膜技术在基材上沉积不同厚度的纳米结构银薄膜,并测试了它们的电磁屏蔽效能。结果显示,沉积有银膜的非织造布获得了一定的抗电磁辐射性能,而且随着薄膜厚度的增大,非织造布对各个波段电磁波的屏蔽效能随之增大,获得了较好的屏蔽效能。     

竞技武术套路中搬脚朝天蹬直立平衡动作下肢肌肉用力特征的表面肌电分析

运用表面肌电遥测和高速摄影同步测试技术,对竞技武术套路中搬脚朝天蹬直立平衡动作的下肢肌肉用力特征进行测试。结果显示:所测五名女子运动员的下肢六部位肌肉(胫骨前肌、臀中肌、臀大肌、腓肠肌、股二头肌和股直肌)的放电大小顺序和先后顺序相似,即胫骨前肌最先放电且放电量最大、其次是臀中肌和臀大肌几乎同时放电,而后依次是腓肠肌、股二头肌和股直肌。在完成动作过程中,运动员的运动级别越高,其各部位肌肉的总积分肌电值却越低。武英级运动员与二级运动员在股直肌、股二头肌、胫骨前肌、臀中肌上的均方根振幅(RMS)指标上存在显著性差异(P0.05)。与二级运动员相比,武英级运动员在完成该动作时肌肉间的配合更协调,总体更省力。     

高功率Ni/MH电池用AB5 型负极储氢合金的研究（英文）

研究和开发具有优异高倍率特性的储氢电极合金是发展高功率型Ni/MH电池的技术关键,具有重大的理论意义和商业价值。基于合金热力学和动力学行为的讨论,研究了AB₅型储氢电极合金的微结构对其倍率放电性能的影响。结果表明,由于非化学计量(B/A >5 )和高催化活性第二相的引入,B侧添加硼或钼可以显著提高合金的高倍率放电容量和低温放电容量。进一步结合A侧稀土成分优化,发展出一类具有优异倍率性能的MmNi_3.55Co_0.75Mn_0.4Al_0.3B_x(Mm为混合稀土)合金。该系列合金有望应用于高功率Ni/MH电池和低温(-35℃)Ni/MH电池。     

简析五寨话“着”的语法化过程

汉语史上着(著)经历了实词到虚词的语法化,在五寨话中,着可以做动词、介词、动态助词、语气词,其词性不同,对应的读音也不同。本文在详细考察五寨话着的用法同时,试着推测它在五寨话中的语法化过程。     

采用绝缘体上的半导体技术制备集成的多模干涉型光耦合器和光开关

在光学系统中,SOI(绝缘体上的半导体)上制备集成的MMI(多模干涉)型光耦合器已成为一种愈来愈引人注目的无源器件.由于Si和SiO₂之间具有大的折射率差,在SOI波导中可以采用SiO₂薄膜(＜1.0μm)作限制层,这与超大规模集成电路工艺相兼容.描述了采用SOI技术制备集成的MMI型光耦合器和光开关的设计和制造结果.业已证实,2×2 MMI-MZI(多模干涉-麦赫-曾德干涉)型热光开关的开关时间小于20μs.     

基于XML的数据处理技术的比较与研究

可扩展标记语言(eXtens-bIe Markup Language,简称xML)是由万维网协会(wsc)推出的新一代数据交换标准,可以用于定义web网页上的文档元素和商业文档,同时还可以用于复杂结构数据的表示和传输.介绍了几种基于XML的数据处理技术,分别说明每种技术的原理、处理XML文档的步骤和优缺点.对这几种数据处理技术的性能进行了比较,得出结论.