使用金属蒸汽真空弧离子源的金属离子注入

用金属蒸汽真空弧离子(MEVVA)源注入金属离子,能以较低的离子能量而获得较厚的注层.掺杂浓度高,容易诱生金属间化物沉淀,是一种有工业应用价值的强流离子源.讨论了注入原子的状态和分布特征,说明了 MEVVA 源可能的使用前景.     

离子注入金属饱和注量及浓度分布的计算和实验研究

Ti 注入钢的射程参数(1～1000keV)是用 TRIM87程序计算而得到的.考虑到高注量注入溅射效应的影响,利用 Schuilz 模型计算了 Ti 注入钢和 Al 中浓度分布.对此模型中饱和注量与离子射程的关系提出了修正.给出了表面浓度与射程关系表示式.为了提高注入效率,节省注入时间,利用这些修正式能方便地给出饱和注量和注入元素浓度分布.计算结果与低温下注入的实验结果相符合,而与加温(400℃)注入的实验结果偏离较大.也考虑了注入合金择优溅射和注入效率的问题.     

采用磁过滤MEVVA源制备DLC膜的研究

采用磁过滤MEVVA沉积技术以石墨为阴极在几种衬底表面(单晶硅、不锈钢和工具钢等)上制备高质量类金刚石(DLC)薄膜.实验结果表明,沉积能量对薄膜的sp3键含量的影响为先随能量的增加而增加,达到最大值后,再增加沉积能量含量反而下降.硬度测试结果表明,非晶金刚石薄膜具有极高的硬度,为70～78GPa,远远高于衬底材料的硬度值.对非晶金刚石薄膜的摩擦性能试验结果表明,非晶金刚石薄膜的摩擦因数为0.16～0.2,大大低于衬底材料.     

离子束医用生物聚合物材料改性研究

采用MEVVA源引出的金属离子对聚酯(PET)薄膜进行了离子注入,根据医用生物材料的需要,研究了提高高分子生物材料耐磨性、抗腐蚀性的途径及改善生物相容性的方法,并讨论了改性机制.     

靶温对钛离子注入纯铝的影响

高注量(>3×10~(17)cm~(-2))钛离子注入铝时,靶样品的温度明显地改变钛原子的浓度分布。靶温度超过400℃时,析出相为金属间化合物Al_3Ti。用金属蒸汽真空弧(MEVVA)离子源注钛时,强束流(每脉冲2.0mA/cm~2)轰击产生的温升,使钛原子在铝中大约可以穿透1μm深,样品近表面700nm范围内钛的原子浓度超过了22％。     

MEVVA离子源金属掺杂蓝宝石着色的研究

利用金属蒸气真空弧（ＭＥＶＶＡ）离子源将金属离子掺杂到无色人工合成蓝宝石中。研究在不同元素的注入条件下和退火过程中蓝宝石的着色情况。利用ＲＢＳ研究掺杂元素在蓝宝石表面的分布状况,ＸＲＤ分析蓝宝石金属掺杂层的物相变化,通过对金属掺杂蓝宝石的可见光吸收的测试,获得掺杂元素与蓝宝石着色的关系。     

EVVA源离子束合成镧硅化物

用MEVVA离子源将La离子注入到单晶硅中形成掺杂层 ,用XRD ,SEM分析了掺杂层的物相和表面形貌 .分析结果表明 ,在强流离子注入后 ,掺杂层中有硅化物形成 ,且形成相的种类与注量、束流密度及后续热处理条件密切相关 .对La硅化物的形成过程进行了讨论 .     

C, W和C+W离子注入钢表面纳米相镶嵌复合层结构电子显微镜分析

选取质量差异很大的C,W和C+W对钢进行离子注入,用TEM对注入样品横截面进行结构分析.结果表明:注入层结构发生了明显的变化,形成了纳米相镶嵌复合层,W注入复合层的厚度大约是相应离子射程的16.3倍.C+W注入改性层是由注入层、过渡层和缺陷层构成的,其厚度为694nm,该厚度是离子射程的25.1倍.3种条件下注入, 其结构变化有明显的差异.用TRIM95程序对3种离子注入的碰撞参数进行了计算,结果表明其结构的变化明显地与注入参数相关.还分析了纳米相镶嵌复合层结构的形成机理.     

C和Mo双注入H13钢纳米结构和抗腐蚀特性

用多次扫描电位法研究了C+Mo双注入和两种元素注入的顺序对抗腐蚀特性的影响,研究了抗腐蚀相生成的条件,观察到细丝状纳米碳化物镶嵌相的形成,以及这些相对抗腐蚀特性的作用,并对其改性机理进行了讨论. 实验结果表明,在C+Mo双注入H13钢中,生成了含Fe₂Mo,FeMo合金相和MoC,Mo₂C,MoCx,FeMo₂C,Fe₂C,Mo和MoO等的表面钝化膜.双注入则具有C和Mo单注入双重优点; 可有效地提高H13钢的耐腐蚀性和抗点蚀特性;效果比Mo单注入更好,与C+Mo双注入注入次序相反的Mo+C双注入生成的钝化膜抗腐蚀性更强. 特别可贵的是这种注入能有效地提高抗点蚀特性.     

Ti注入钢时金属间化合物形成对钢强化机理的研究

探讨了 Ti 注入 H13钢时形成 Ti 和 Fe 合金相的规律以及 Ti 注入钢的硬化机理.根据辐射损伤理论给出了离子注入引起的空位和间隙原子产生率微分方程,并导出了平衡态时方程的解.研究了注量、能量和靶温对合金形成的影响.注入后退火的样品表面硬度可提高40～50%.用 X衍射和透射电子显微镜测量了 Fe_2Ti 和 FeTi 合金相.用维氏硬度计测量了上述诸条件下注入样品的表面硬度,用针盘磨损机测量了样品抗磨损特性.分析了这些合金相对表面硬化和抗磨损影响的机制.