基于磁过滤阴极真空弧沉积技术制备AlCrTiZrMo非晶高熵合金薄膜及其性能研究

基于磁过滤阴极真空弧沉积技术研究了负偏压对AlCrTiZrMo非晶高熵合金薄膜的形貌、元素以及微观结构的影响,进而讨论了AlCrTiZrMo非晶高熵合金薄膜的成膜及结晶机制．通过SEM、EDS、XRD和TEM对薄膜的形貌与结构等性能进行测试分析,实验结果表明:不同沉积离子能量条件下,薄膜具有优异的表面品质;随着沉积离子能量的不断增加,薄膜厚度随之减小;同时,沉积离子能量对高熵晶相的调控有明显效果,沉积离子能量的增加使AlCrTiZrMo高熵合金薄膜微结构从非晶相(am)转变为相稳定的am+FCC纳米复合结构．      

等离子体表面氮掺杂对非晶碳膜场发射特性的影响

氢化非晶碳膜作为一种场致阴极电子发射材料已被广泛研究,通过对薄膜进行掺杂以提高其场发射特性已被证明是行之有效的方法之一.利用常规等离子体化学气相淀积技术制备了氢化非晶碳薄膜材料,在原位利用氮等离子体对碳膜表面进行N型掺杂.通过不同手段研究了氮表面掺杂前后非晶碳膜的微结构和化学键的变化,对表面掺杂前后的薄膜的场电子特性的测量表明,在氮表面掺杂后其场电子发射特性有了明显改善,特别是场发射的阈值电场从掺杂前的3.2 V/μm下降到掺杂后的1.0 V/μm.初步实验分析表明:由于氮表面掺杂后,在碳膜表面形成N-H键,从而导致碳膜表面的有效功函数降低使场电子发射特性得以提高.     

金刚石薄膜的制备、表征和场发射性能

系统研究了在微波等离子体化学气相沉积(MPCVD)系统中,甲烷浓度、沉积气压、气体流量比、衬底的预处理等参数工艺对金刚石薄膜质量的影响,不同样品的扫描电镜(SEM)图片表明上述参数工艺对金刚石薄膜的微观形貌如:晶粒尺寸、均匀性、膜的连续性、致密性等具有重要影响.金刚石薄膜样品尖锐的1332cm-1Raman峰表明金刚石膜具有很高的晶化质量,与SEM图片一致.最后研究了样品的场发射特性,获得了较低的发射阈值电压4.4V/μm,电压为650V时,得到较高的约128mA/cm2的发射电流密度.     

金刚石聚晶薄膜制备及其电子场的发射性能

微波等离子体化学气相沉积是制备微/纳米结构的方法之一,使用该方法在陶瓷衬底上制备微米金刚石聚晶材料薄膜。利用扫描电子显微镜表征了材料的表面形貌,单元尺寸一致,分布均匀。使用X射线衍射和拉曼光谱分析了薄膜的结构,测试了薄膜材料的电子场发射性能。数据表明:制备的薄膜材料开启电场为1.25V/μm,在2.55V/μm的电场下,其电子场发射电流密度达到6.3mA/cm2。     

功能覆盖膜对场发射阵列（FEA）电子发射性能的影响

为了寻找适合真空微电子器件的场发射阵列（ＦＥＡ）覆盖材料，我们采用了一系列功能材料作为覆盖膜，薄膜淀积采用离子束辅助淀积（ＩＢＡＤ）以及其它淀积技术。在１０＾－６Ｐａ下测量具有不同覆盖膜的硅ＦＥＡ二极管的Ｉ－Ｖ特性，测量结果表明除Ａｕ和Ｍｏ外，其它覆盖材料都对ＦＥＡ电子发射性能有改进，经ＴａＮ覆盖的ＦＥＡ发射电流最大。由Ｆ－Ｎ曲线估算出有效表面功函数和有效发射面积，从而说明以上所得的实验结果。     

过滤管道磁场对改进弧沉积系统弧放电和传输效率的影响

在 90°磁过滤管道和MEVVA源阴极之间加一 30～ 60V的正偏压 ,可使磁过滤管道起到阴极弧放电第二阳极的作用 .在此情况下对磁过滤管道磁场对MEVVA源阳极 阴极以及磁过滤管道 阴极 2个回路弧放电以及磁过滤管道等离子体传输效率的影响进行了实验研究 .研究表明 ,磁过滤磁场升高 ,磁过滤管道和阴极之间的弧放电规模降低 ,系统的等离子体传输效率升高 ,但对MEVVA源阳极和阴极之间的弧放电规模影响不大 .     

过滤真空弧等离子体沉积成膜系统的磁过滤管道传…

介绍了采用９０°螺旋管的过滤真空弧等离子体沉成膜系统，对磁过滤管道的传输特性进行了实验研究，实验观察到，弧源聚焦磁场和过滤管道正偏压越高，过滤管道的传输效率越高，但聚焦磁场高过一定阈值时，会出现起弧不稳现象，此阈值的大小同过滤管道磁场及偏压的大小有关，过滤管道正偏压在４０￣６０Ｖ范围内，管道磁场在７￣１１ｍＴ时传输效率较高，偏压越高达到最佳传输效率所需的过滤管道磁场越高。     

氧气流量对于磁过滤阴极真空弧法制备ZrO2薄膜特性的影响

ZrO₂薄膜具有高硬度、高耐磨性等优良特性,在诸多领域具有广泛的应用前景．高品质ZrO₂薄膜的制备一直是科学家们研究的一个重点和热点问题．本文利用磁过滤阴极真空弧（FCVA）技术,以金属Zr为阴极,在单晶硅（100）衬底上制备高品质ZrO₂薄膜,利用X射线衍射（XRD）、原子力显微镜（AFM）、X射线电子能谱（XPS）和纳米力学探针对薄膜的结构、形貌、成分及其性能进行表征,研究了O₂流量对于ZrO₂薄膜的晶体结构、形貌、成分以及力学性能的影响规律,获得了结晶品质良好、表面平滑且硬度较高的ZrO₂薄膜．      

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.     

金刚石薄膜场致发射的研究

给出了以硅片和钼片作基底,在不同掺杂状态下的几种金刚石薄膜的发射特性和两种金刚石 薄膜的扫描电子显微镜照片及喇曼光谱.测试结果表明,掺杂后的金刚石薄膜的发射电流密 度可增大一个数量级.     

金刚石薄膜场致发射的研究

简要分析了 FED场发射显示器的工作原理 ,陈述了非晶金刚石薄膜特殊的优点后 ,对用金刚石薄膜制作场发射器的可行性进行了讨论 ;还介绍了利用金刚石薄膜和阳极选择的方法对Spindt FED作了改进 ,从而使平面 FED更容易实现。     

离子注入对多晶金刚石薄膜场发射特性影响的研究

对等离子增强化学气相淀积多晶金刚石薄膜在Ｎ离子注入前后的场发射特性进行研究。研究发现,同一工艺条件下的淀积的多晶金刚石薄膜样口的发展射特性在离子注入前有较大的差异,离子注入后金刚石石薄膜场发射特性的差异基本上得到消除,而且在高场下发射电流密有一定程度的提高,场发射特性得到较大改善。     

CVD金刚石膜场发射机制的探讨

通过分析CVD金刚石膜的结构,对CVD金刚石膜的场发射机制进行了研究,结果表明金刚石膜内含有一定数量的石墨,当电子通过石墨时从石墨的电场中获得能量增大了电子隧穿金刚石晶粒的系数,据此提出了金刚石膜内石墨相增强电子隧穿金刚石颗粒以增强金刚石膜场电子发射的机制,并且根据该机制解释了一些实验现象。     

硅微尖上金刚石膜的生长

采用微波等离子体方法在硅微尖上生长了金刚石膜，并利用ＳＥＭ和Ｘ射线衍射方法对金刚石膜进行了研究．     

金刚石薄膜场致发射材料的特性与应用

主要论述金刚石薄膜场致发射材料的性能，包括了多晶金刚石薄膜、类金刚石薄膜（DLC）、纳米结构金刚石薄膜、用酸处理后的金刚石薄膜等的性能，给出了几种典型的金刚石薄膜场致发射阴极结构。     

金属膜场发射特性研究

结合真空电子束气相沉积（electron beam evaporation deposition, EBVD）和磁控溅射（magnetron sputtering deposition, MSD）技术,分别在Al₂O₃陶瓷衬底上制备以Cu膜为发射层的单一Cu膜和Mo/Cu复合膜及Mo/Ni/Cu复合膜3种结构阴极薄膜。基于二极管场发射器件结构,研究了各样品的场发射特性。利用场发射扫描电子显微镜 （field emission scanning electron microscopy, FE-SEM）和能谱仪（energy dispersive spectrometry, EDS）对样品表面形貌和成分进行分析。结果表明：Mo/Ni/Cu复合膜的阈值电场为3.3 V·μm^-1;最大电流密度为63.0 μA·cm^-2;比在相同条件下制备的单一Cu膜和Mo/Cu复合膜具有更好的场发射特性,表明金属复合膜结构有效的改善了单一Cu膜的场发射性能。     

金刚石薄膜光致发光的研究

本文研究了用热灯丝化学气相沉积方法在硅、钼和碳化钨衬底上制备的金刚石膜的光致发光特性。