氮化铈薄膜的制备与性能研究
发布时间：2021-01-12 06:22
在惯性约束聚变（ICF）实验中,因激光与等离子体的相互作用（LPI）而产生受激散射会导致激光能量的损失,因此靶腔材料的选择显得尤为重要。研究人员发现在高Z元素中掺入低Z元素作为靶腔材料可显著抑制受激布里渊散射,降低激光能量损失。本文以金属铈作为高Z元素,氮作为低Z元素,通过直流磁控溅射法制备氮化铈（CeN）薄膜。利用扫描电子显微镜、白光干涉仪、X射线衍射和俄歇电子能谱等分析方法研究并分析了制备工艺参数对CeN薄膜的沉积速率、表面形貌和内部的组分结构的影响。初步探索了CeN薄膜的氧化机理,并研究了Al防护层对CeN薄膜的防氧化性的影响。本文的主要内容如下:（1）通过制备工艺的调控,研究其对氮化铈薄膜的影响。1、研究发现,沉积功率对薄膜的沉积速率和质量起到重要的作用。控制氮氩比1:19和工作气压0.25Pa不变,当沉积功率为100W和150W时,氮化铈薄膜具有明显的（111）择优取向织构;当沉积功率升高到200W和250W时,（111）择优取向织构消失,此时样品为金属铈和氮化铈的混合物。2、在沉积功率为200W,工作气压为0.25Pa时,不同氮氩比对氮化铈薄膜的表面形貌及表面粗糙度的影响较...
【文章来源】：西南科技大学四川省
【文章页数】：56 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
掺低Z元素的SBS光谱变化
西南科技大学硕士学位论文4利用物理方法将固体或液体的目标材料在真空条件下气化或电离成分子或离子，使其沉积到目标基体上的过程被称为物理气相沉积技术。目前主要的物理气相沉积方法包括溅射法、离子束沉积法、真空蒸发法等。（1）溅射法：溅射现象是，在一定的真空条件下，以具有一定能量的粒子（离子或中性原子、分子）轰击目标样品，使目标样品表面的粒子具有足够的能量，从而逃逸出样品表面。溅射法是指以基片为阳极，目标靶材为阴极，在两极间通入一定电压，使充入的惰性工作气体（Ar）辉光放电，持续轰击目标靶材，使靶材表面原子或分子沉积到基片上。溅射法主要包括直流溅射法、射频溅射法和磁控溅射法。磁控溅射法在直流和射频溅射的基础上，在靶材背面加入了磁场，利用磁场改变二次电子的运动轨迹，影响靶材附近的等离子体状态[30]。溅射法简要原理如图1-2所示。磁控溅射法因其所需的温度低，效率高、简便等优点，已广泛应用于薄膜的工业生产应用。图1-2溅射法简要原理示意图（2）离子束沉积法：在真空条件下，利用气体放电，部分离化被蒸发的物质，在气体离子或被蒸发物质离子轰击作用的同时把蒸发物质或反应物沉积到基片上。离子束沉积法具有附着性好、沉积速率高、材料选择广泛和成膜密度高等特点。但其缺点也十分明显，即沉积尺寸受限于离子源尺寸，因此其不能用于大面积沉积薄膜，这一缺陷也限制了其在大规模生产中的应用[31,32]。离子束沉积法的简要原理如图1-3所示[33]。图1-3离子束沉积法简要示意图（3）真空蒸发法：在真空条件下，加热目标靶材，是靶材表面原子形成蒸汽流，从而沉积到基片附近形成薄膜。真空蒸发法简要原理如图1-4所示[38]。真空蒸发法具
西南科技大学硕士学位论文4利用物理方法将固体或液体的目标材料在真空条件下气化或电离成分子或离子，使其沉积到目标基体上的过程被称为物理气相沉积技术。目前主要的物理气相沉积方法包括溅射法、离子束沉积法、真空蒸发法等。（1）溅射法：溅射现象是，在一定的真空条件下，以具有一定能量的粒子（离子或中性原子、分子）轰击目标样品，使目标样品表面的粒子具有足够的能量，从而逃逸出样品表面。溅射法是指以基片为阳极，目标靶材为阴极，在两极间通入一定电压，使充入的惰性工作气体（Ar）辉光放电，持续轰击目标靶材，使靶材表面原子或分子沉积到基片上。溅射法主要包括直流溅射法、射频溅射法和磁控溅射法。磁控溅射法在直流和射频溅射的基础上，在靶材背面加入了磁场，利用磁场改变二次电子的运动轨迹，影响靶材附近的等离子体状态[30]。溅射法简要原理如图1-2所示。磁控溅射法因其所需的温度低，效率高、简便等优点，已广泛应用于薄膜的工业生产应用。图1-2溅射法简要原理示意图（2）离子束沉积法：在真空条件下，利用气体放电，部分离化被蒸发的物质，在气体离子或被蒸发物质离子轰击作用的同时把蒸发物质或反应物沉积到基片上。离子束沉积法具有附着性好、沉积速率高、材料选择广泛和成膜密度高等特点。但其缺点也十分明显，即沉积尺寸受限于离子源尺寸，因此其不能用于大面积沉积薄膜，这一缺陷也限制了其在大规模生产中的应用[31,32]。离子束沉积法的简要原理如图1-3所示[33]。图1-3离子束沉积法简要示意图（3）真空蒸发法：在真空条件下，加热目标靶材，是靶材表面原子形成蒸汽流，从而沉积到基片附近形成薄膜。真空蒸发法简要原理如图1-4所示[38]。真空蒸发法具
【参考文献】：
期刊论文
[1]间接驱动惯性约束聚变中的激光等离子体不稳定性[J]. 杨冬,李志超,李三伟,郝亮,李欣,郭亮,邹士阳,蒋小华,彭晓世,徐涛,理玉龙,郑春阳,蔡洪波,刘占军,郑坚,龚韬,王哲斌,黎航,况龙钰,李琦,王峰,刘慎业,杨家敏,江少恩,张保汉,丁永坤. 中国科学:物理学 力学 天文学. 2018(06)
[2]贫铀表面阴极微弧电沉积氧化铝涂层的研究[J]. 王佳佳,帅茂兵,何伟波,莫川,蒋春丽. 稀有金属材料与工程. 2017(06)
[3]ICF点火靶内环激光SRS抑制方法理论研究[J]. 李欣,郝亮,吴畅书,宋鹏,谷建法,郑无敌,古培俊. 强激光与粒子束. 2015(05)
[4]神光Ⅲ原型黑腔物理实验研究[J]. 杨冬,李三伟,李志超,郭亮,易荣清,王哲斌,蒋小华,王峰,彭晓世,杨志文,陈韬,詹夏宇,邹士阳,张桦森,赵益清,霍文义,李欣,郝亮. 强激光与粒子束. 2015(03)
[5]神光Ⅱ装置上间接驱动烧蚀瑞利-泰勒不稳定性实验分析[J]. 吴俊峰,缪文勇,王立锋,曹柱荣,郁晓瑾,叶文华,郑无敌,刘杰,王敏,江少恩,裴文兵,朱少平,丁永坤,张维岩,贺贤土. 强激光与粒子束. 2015(03)
[6]激光间接驱动聚变内爆流体不稳定性研究[J]. 张维岩,叶文华,吴俊峰,缪文勇,范征锋,王立锋,谷建法,戴振生,曹柱荣,徐小文,袁永腾,康洞国,李永升,郁晓瑾,刘长礼,薛创,郑无敌,王敏,裴文兵,朱少平,江少恩,刘慎业,丁永坤,贺贤土. 中国科学:物理学 力学 天文学. 2014(01)
[7]XPS/AES研究室温下铀基氮化层的表面氧化[J]. 罗立力,刘柯钊,罗丽珠,钟永强,李芳芳,肖红. 原子能科学技术. 2013(06)
[8]铈系列产品的研究、应用及市场展望[J]. 康秋珍,张尚虎. 甘肃冶金. 2013(03)
[9]激光核聚变的发展(邀请论文)[J]. 林尊琪. 中国激光. 2010(09)
[10]铀及其合金表面防护技术的概况及展望[J]. 史兴华,李远睿,胡跃均,张鹏程. 材料导报. 2008(S1)
硕士论文
[1]贫铀表面陶瓷膜的恒压法阴极微弧电沉积制备及其腐蚀性能[D]. 周汝垚.中国工程物理研究院 2016
[2]铀表面氮化对铀上镀钛界面结合的影响[D]. 罗志鹏.中国工程物理研究院 2015
[3]金属铀表面氮化层抗氧化机理的XPS/AES研究[D]. 罗立力.中国工程物理研究院 2012
[4]铀表面等离子体氮化的初步研究[D]. 宾韧.中国工程物理研究院 2011
[5]金属铀表面全方位离子注入氮化改性研究[D]. 龙重.中国工程物理研究院 2008
本文编号：2972330
【文章来源】：西南科技大学四川省
【文章页数】：56 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
掺低Z元素的SBS光谱变化
西南科技大学硕士学位论文4利用物理方法将固体或液体的目标材料在真空条件下气化或电离成分子或离子，使其沉积到目标基体上的过程被称为物理气相沉积技术。目前主要的物理气相沉积方法包括溅射法、离子束沉积法、真空蒸发法等。（1）溅射法：溅射现象是，在一定的真空条件下，以具有一定能量的粒子（离子或中性原子、分子）轰击目标样品，使目标样品表面的粒子具有足够的能量，从而逃逸出样品表面。溅射法是指以基片为阳极，目标靶材为阴极，在两极间通入一定电压，使充入的惰性工作气体（Ar）辉光放电，持续轰击目标靶材，使靶材表面原子或分子沉积到基片上。溅射法主要包括直流溅射法、射频溅射法和磁控溅射法。磁控溅射法在直流和射频溅射的基础上，在靶材背面加入了磁场，利用磁场改变二次电子的运动轨迹，影响靶材附近的等离子体状态[30]。溅射法简要原理如图1-2所示。磁控溅射法因其所需的温度低，效率高、简便等优点，已广泛应用于薄膜的工业生产应用。图1-2溅射法简要原理示意图（2）离子束沉积法：在真空条件下，利用气体放电，部分离化被蒸发的物质，在气体离子或被蒸发物质离子轰击作用的同时把蒸发物质或反应物沉积到基片上。离子束沉积法具有附着性好、沉积速率高、材料选择广泛和成膜密度高等特点。但其缺点也十分明显，即沉积尺寸受限于离子源尺寸，因此其不能用于大面积沉积薄膜，这一缺陷也限制了其在大规模生产中的应用[31,32]。离子束沉积法的简要原理如图1-3所示[33]。图1-3离子束沉积法简要示意图（3）真空蒸发法：在真空条件下，加热目标靶材，是靶材表面原子形成蒸汽流，从而沉积到基片附近形成薄膜。真空蒸发法简要原理如图1-4所示[38]。真空蒸发法具
西南科技大学硕士学位论文4利用物理方法将固体或液体的目标材料在真空条件下气化或电离成分子或离子，使其沉积到目标基体上的过程被称为物理气相沉积技术。目前主要的物理气相沉积方法包括溅射法、离子束沉积法、真空蒸发法等。（1）溅射法：溅射现象是，在一定的真空条件下，以具有一定能量的粒子（离子或中性原子、分子）轰击目标样品，使目标样品表面的粒子具有足够的能量，从而逃逸出样品表面。溅射法是指以基片为阳极，目标靶材为阴极，在两极间通入一定电压，使充入的惰性工作气体（Ar）辉光放电，持续轰击目标靶材，使靶材表面原子或分子沉积到基片上。溅射法主要包括直流溅射法、射频溅射法和磁控溅射法。磁控溅射法在直流和射频溅射的基础上，在靶材背面加入了磁场，利用磁场改变二次电子的运动轨迹，影响靶材附近的等离子体状态[30]。溅射法简要原理如图1-2所示。磁控溅射法因其所需的温度低，效率高、简便等优点，已广泛应用于薄膜的工业生产应用。图1-2溅射法简要原理示意图（2）离子束沉积法：在真空条件下，利用气体放电，部分离化被蒸发的物质，在气体离子或被蒸发物质离子轰击作用的同时把蒸发物质或反应物沉积到基片上。离子束沉积法具有附着性好、沉积速率高、材料选择广泛和成膜密度高等特点。但其缺点也十分明显，即沉积尺寸受限于离子源尺寸，因此其不能用于大面积沉积薄膜，这一缺陷也限制了其在大规模生产中的应用[31,32]。离子束沉积法的简要原理如图1-3所示[33]。图1-3离子束沉积法简要示意图（3）真空蒸发法：在真空条件下，加热目标靶材，是靶材表面原子形成蒸汽流，从而沉积到基片附近形成薄膜。真空蒸发法简要原理如图1-4所示[38]。真空蒸发法具
【参考文献】：
期刊论文
[1]间接驱动惯性约束聚变中的激光等离子体不稳定性[J]. 杨冬,李志超,李三伟,郝亮,李欣,郭亮,邹士阳,蒋小华,彭晓世,徐涛,理玉龙,郑春阳,蔡洪波,刘占军,郑坚,龚韬,王哲斌,黎航,况龙钰,李琦,王峰,刘慎业,杨家敏,江少恩,张保汉,丁永坤. 中国科学:物理学 力学 天文学. 2018(06)
[2]贫铀表面阴极微弧电沉积氧化铝涂层的研究[J]. 王佳佳,帅茂兵,何伟波,莫川,蒋春丽. 稀有金属材料与工程. 2017(06)
[3]ICF点火靶内环激光SRS抑制方法理论研究[J]. 李欣,郝亮,吴畅书,宋鹏,谷建法,郑无敌,古培俊. 强激光与粒子束. 2015(05)
[4]神光Ⅲ原型黑腔物理实验研究[J]. 杨冬,李三伟,李志超,郭亮,易荣清,王哲斌,蒋小华,王峰,彭晓世,杨志文,陈韬,詹夏宇,邹士阳,张桦森,赵益清,霍文义,李欣,郝亮. 强激光与粒子束. 2015(03)
[5]神光Ⅱ装置上间接驱动烧蚀瑞利-泰勒不稳定性实验分析[J]. 吴俊峰,缪文勇,王立锋,曹柱荣,郁晓瑾,叶文华,郑无敌,刘杰,王敏,江少恩,裴文兵,朱少平,丁永坤,张维岩,贺贤土. 强激光与粒子束. 2015(03)
[6]激光间接驱动聚变内爆流体不稳定性研究[J]. 张维岩,叶文华,吴俊峰,缪文勇,范征锋,王立锋,谷建法,戴振生,曹柱荣,徐小文,袁永腾,康洞国,李永升,郁晓瑾,刘长礼,薛创,郑无敌,王敏,裴文兵,朱少平,江少恩,刘慎业,丁永坤,贺贤土. 中国科学:物理学 力学 天文学. 2014(01)
[7]XPS/AES研究室温下铀基氮化层的表面氧化[J]. 罗立力,刘柯钊,罗丽珠,钟永强,李芳芳,肖红. 原子能科学技术. 2013(06)
[8]铈系列产品的研究、应用及市场展望[J]. 康秋珍,张尚虎. 甘肃冶金. 2013(03)
[9]激光核聚变的发展(邀请论文)[J]. 林尊琪. 中国激光. 2010(09)
[10]铀及其合金表面防护技术的概况及展望[J]. 史兴华,李远睿,胡跃均,张鹏程. 材料导报. 2008(S1)
硕士论文
[1]贫铀表面陶瓷膜的恒压法阴极微弧电沉积制备及其腐蚀性能[D]. 周汝垚.中国工程物理研究院 2016
[2]铀表面氮化对铀上镀钛界面结合的影响[D]. 罗志鹏.中国工程物理研究院 2015
[3]金属铀表面氮化层抗氧化机理的XPS/AES研究[D]. 罗立力.中国工程物理研究院 2012
[4]铀表面等离子体氮化的初步研究[D]. 宾韧.中国工程物理研究院 2011
[5]金属铀表面全方位离子注入氮化改性研究[D]. 龙重.中国工程物理研究院 2008
本文编号：2972330
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