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氘在碳钨共沉积层中的滞留行为研究

张文钊 唐兴华 李嘉庆 施立群

氘在碳钨共沉积层中的滞留行为研究

张文钊, 唐兴华, 李嘉庆, 施立群
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  • 运用射频磁控溅射方法, 在氘氩混合气氛中制备了含氘碳钨共沉积薄膜. 利用离子束分析方法[卢瑟福背散射(RBS)和弹性反冲(ERD)]对薄膜样品的厚度、成分、 氘含量等进行了分析; 利用拉曼光谱和扫描电子显微镜(SEM), 分别分析了薄膜的结构和表面形态. 离子束分析发现, 氘原子更易被碳原子俘获位俘获, 并且氘含量会随着沉积温度的升高而降低; 其他镀膜条件固定的情况下, 不同混合气体压强下薄膜样品中的氘浓度在5.0 Pa处有一个峰值; 拉曼光谱分析显示, 沉积温度从室温升高到725 K时, 碳钨共沉积层中的类石墨化成分增加, 同时, 非晶化的程度也加剧; 扫描电子显微镜图像表明, 随着温度的升高薄膜表面被腐蚀的痕迹消失, 但是由于应力的改变表面出现了多处的凸起.
    • 基金项目: 国家自然科学基金(批准号:10975035)和国家磁约束聚变科学计划(批准号:2010GB104002)资助的课题.
    [1]

    Federici G, Skinner C H, Brooks J N, Coad J P, Grisolia C, Haasz A A, Hassanein A, Philipps V, Pitcher C S, Roth J, Wampler W R, Whyte D G 2001 Nucl. Fusion 41 1967

    [2]

    Loarte A, Becoulet M, Saibene1 G, Sartori1 R, Campbell D J, Eich T, Herrmann A, Laux M, Suttrop W, Alper B, Lomas P J, Matthews G, Jachmich S, Ongena J, Innocente P 2002 Plasma Phys. Control. Fusion 44 1815

    [3]

    Sugiyama K, Krieger K, Lungn C P, Roth J 2009 J. Nucl. Mater. 390-391 659

    [4]

    Andrew P, Coad J P, Ehrenberg J, Goodall D H J, Horton L D, Jarvis O N, Lomas P J, Loughlin M J, Mccracken G M, Peacock A T, Pick M A, Saibene G, Sartori R, Thomas P R 1993 Nucl. Fusion 33 1389

    [5]

    Skinner C H, Blanchard W, Brooks J N 1998 20th Symp. on Fusion Technology Marseille, Sept. 1-11, 1998 p153

    [6]

    Mueller D, Blanchard W, Collins J, Hosea J, Kamperschroer J, LaMarche P H, Nagy A, Owens D K, Skinner C H 1997 J. Nucl. Mater. 241-243 897

    [7]

    Andrew P, Brennan D, Coad J P, Ehrenberg J, Gadeberg M, Gibson A, Hillis D L, How J, Jarvis O N, Jensen H, Lasser R, Marcus F, Monk R, Morgan P, Orchard J, Peacock A, Pearce R, Pick M, Rossi A, Schild P, Schunke B, Stork D 1999 Fusion Eng. Des. 47 233

    [8]

    Causey R A, Brooks J N, Federici G 2002 Fusion Eng. Des. 61-62 525

    [9]

    Jacob W, Moller W 1993 Appl. Phys. Lett. 63 1771

    [10]

    Causey R A, Venhaus T J 2001 Phys. Scr. 94 9

    [11]

    Schiettekatte F, Ross G G 1996 AIP Conf. Proc. Denton, Texas, USA, Nov. 6-9, 1996 p711

    [12]

    Mayer M 1998 AIP Conf. Proc. Denton, Texas, USA, Nov. 4-7, 1998 p541

    [13]

    Ziegler J F, Briersack J P, Ziegler M D 2012 SRIM-The Stopping and Range of Ions in Matter (SRIM company) p127

    [14]

    Frodelius J, Eklund P, Beckers M, Persson P O A, Hogberg H, Hultman L 2010 Thin Solid Films 518 1621

    [15]

    Niwase K, Tanabe T 1993 Mater. T. JIM 34 1111

    [16]

    Ferrai A C, Robertson J 1999 Phys. Rev. B 61 14095

  • [1]

    Federici G, Skinner C H, Brooks J N, Coad J P, Grisolia C, Haasz A A, Hassanein A, Philipps V, Pitcher C S, Roth J, Wampler W R, Whyte D G 2001 Nucl. Fusion 41 1967

    [2]

    Loarte A, Becoulet M, Saibene1 G, Sartori1 R, Campbell D J, Eich T, Herrmann A, Laux M, Suttrop W, Alper B, Lomas P J, Matthews G, Jachmich S, Ongena J, Innocente P 2002 Plasma Phys. Control. Fusion 44 1815

    [3]

    Sugiyama K, Krieger K, Lungn C P, Roth J 2009 J. Nucl. Mater. 390-391 659

    [4]

    Andrew P, Coad J P, Ehrenberg J, Goodall D H J, Horton L D, Jarvis O N, Lomas P J, Loughlin M J, Mccracken G M, Peacock A T, Pick M A, Saibene G, Sartori R, Thomas P R 1993 Nucl. Fusion 33 1389

    [5]

    Skinner C H, Blanchard W, Brooks J N 1998 20th Symp. on Fusion Technology Marseille, Sept. 1-11, 1998 p153

    [6]

    Mueller D, Blanchard W, Collins J, Hosea J, Kamperschroer J, LaMarche P H, Nagy A, Owens D K, Skinner C H 1997 J. Nucl. Mater. 241-243 897

    [7]

    Andrew P, Brennan D, Coad J P, Ehrenberg J, Gadeberg M, Gibson A, Hillis D L, How J, Jarvis O N, Jensen H, Lasser R, Marcus F, Monk R, Morgan P, Orchard J, Peacock A, Pearce R, Pick M, Rossi A, Schild P, Schunke B, Stork D 1999 Fusion Eng. Des. 47 233

    [8]

    Causey R A, Brooks J N, Federici G 2002 Fusion Eng. Des. 61-62 525

    [9]

    Jacob W, Moller W 1993 Appl. Phys. Lett. 63 1771

    [10]

    Causey R A, Venhaus T J 2001 Phys. Scr. 94 9

    [11]

    Schiettekatte F, Ross G G 1996 AIP Conf. Proc. Denton, Texas, USA, Nov. 6-9, 1996 p711

    [12]

    Mayer M 1998 AIP Conf. Proc. Denton, Texas, USA, Nov. 4-7, 1998 p541

    [13]

    Ziegler J F, Briersack J P, Ziegler M D 2012 SRIM-The Stopping and Range of Ions in Matter (SRIM company) p127

    [14]

    Frodelius J, Eklund P, Beckers M, Persson P O A, Hogberg H, Hultman L 2010 Thin Solid Films 518 1621

    [15]

    Niwase K, Tanabe T 1993 Mater. T. JIM 34 1111

    [16]

    Ferrai A C, Robertson J 1999 Phys. Rev. B 61 14095

  • [1] 李阳平, 刘正堂, 赵海龙, 刘文婷, 闫 锋. GaP薄膜的射频磁控溅射沉积及其计算机模拟. 物理学报, 2007, 56(5): 2937-2944. doi: 10.7498/aps.56.2937
    [2] 王玉恒, 马 瑾, 计 峰, 余旭浒, 张锡健, 马洪磊. 射频磁控溅射法制备SnO2:Sb薄膜的结构和光致发光性质研究. 物理学报, 2005, 54(4): 1731-1735. doi: 10.7498/aps.54.1731
    [3] 李阳平, 刘正堂. 等离子体发射光谱诊断用于射频磁控溅射GaP薄膜的工艺参数优化. 物理学报, 2009, 58(7): 5022-5028. doi: 10.7498/aps.58.5022
    [4] 张锡健, 马洪磊, 王卿璞, 马 瑾, 宗福建, 肖洪地, 计 峰. 射频磁控溅射法生长MgxZn1-xO薄膜的结构和光学特性. 物理学报, 2005, 54(9): 4309-4312. doi: 10.7498/aps.54.4309
    [5] 谢婧, 黎兵, 李愿杰, 颜璞, 冯良桓, 蔡亚平, 郑家贵, 张静全, 李卫, 武莉莉, 雷智, 曾广根. 射频磁控溅射法制备ZnS多晶薄膜及其性质. 物理学报, 2010, 59(8): 5749-5754. doi: 10.7498/aps.59.5749
    [6] 李阳平, 刘正堂, 刘文婷, 闫 峰, 陈 静. GeC薄膜的射频磁控反应溅射制备及性质. 物理学报, 2008, 57(10): 6587-6592. doi: 10.7498/aps.57.6587
    [7] 王振宁, 江美福, 宁兆元, 朱 丽. 磁控共溅射法制备的Zn2GeO4多晶薄膜结构及其光致发光研究. 物理学报, 2008, 57(10): 6507-6512. doi: 10.7498/aps.57.6507
    [8] 王 楠, 孔春阳, 朱仁江, 秦国平, 戴特力, 南 貌, 阮海波. p型ZnO薄膜的制备及特性. 物理学报, 2007, 56(10): 5974-5978. doi: 10.7498/aps.56.5974
    [9] 高立, 张建民. 带隙可调的Al,Mg掺杂ZnO薄膜的制备. 物理学报, 2009, 58(10): 7199-7203. doi: 10.7498/aps.58.7199
    [10] 高立, 张建民. 微量Mg掺杂ZnO薄膜的光致发光光谱和带隙变化机理研究. 物理学报, 2010, 59(2): 1263-1267. doi: 10.7498/aps.59.1263
    [11] 徐蕙, 王顺利, 刘爱萍, 陈本永, 唐为华. Cu/TiOx复合薄膜的电子态分析及其对亲水性的影响. 物理学报, 2010, 59(5): 3601-3606. doi: 10.7498/aps.59.3601
    [12] 郭红力, 杨焕银, 唐焕芳, 侯海军, 郑勇林, 朱建国. 高压退火对0.65PMN-0.35PT薄膜结构、形貌及电学性能的影响. 物理学报, 2013, 62(13): 130704. doi: 10.7498/aps.62.130704
    [13] 张德恒, 王卿璞, 薛忠营. 不同衬底上的ZnO薄膜紫外光致发光. 物理学报, 2003, 52(6): 1484-1487. doi: 10.7498/aps.52.1484
    [14] 张锡健, 马洪磊, 王卿璞, 马 瑾, 宗福建, 肖洪地, 计 峰. 退火温度对低温生长MgxZn1-xO薄膜光学性质的影响. 物理学报, 2006, 55(1): 437-440. doi: 10.7498/aps.55.437
    [15] 葛松华, 冯先进, 马 瑾, 计 峰, 王永利, 杨 帆, 马洪磊. 蓝宝石衬底SnO2:Sb薄膜的制备及结构和光致发光性质. 物理学报, 2007, 56(8): 4872-4876. doi: 10.7498/aps.56.4872
    [16] 程静云, 康朝阳, 宗海涛, 曹国华, 李明. Ag缓冲层对ZnO:Al薄膜结构与光电性能的改善. 物理学报, 2017, 66(2): 027702. doi: 10.7498/aps.66.027702
    [17] 刘 峰, 孟月东, 任兆杏, 舒兴胜. 感应耦合等离子体增强射频磁控溅射沉积ZrN薄膜及其性能研究. 物理学报, 2008, 57(3): 1796-1801. doi: 10.7498/aps.57.1796
    [18] 李伙全, 宁兆元, 程珊华, 江美福. 射频磁控溅射沉积的ZnO薄膜的光致发光中心与漂移. 物理学报, 2004, 53(3): 867-870. doi: 10.7498/aps.53.867
    [19] 牟宗信, 李国卿, 车德良, 黄开玉, 柳 翠. 非平衡磁控溅射沉积系统伏安特性模型研究. 物理学报, 2004, 53(6): 1994-1999. doi: 10.7498/aps.53.1994
    [20] 王永军, 李红轩, 吉利, 刘晓红, 吴艳霞, 周惠娣, 陈建敏. 非平衡磁控溅射制备类石墨碳膜及性能研究. 物理学报, 2012, 61(5): 056103. doi: 10.7498/aps.61.056103
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出版历程
  • 收稿日期:  2013-02-25
  • 修回日期:  2013-06-19
  • 刊出日期:  2013-10-05

氘在碳钨共沉积层中的滞留行为研究

  • 1. 复旦大学现代物理研究所应用离子束物理教育部重点实验室, 上海 200433;
  • 2. 复旦大学核科学与技术系, 上海 200433
    基金项目: 

    国家自然科学基金(批准号:10975035)和国家磁约束聚变科学计划(批准号:2010GB104002)资助的课题.

摘要: 运用射频磁控溅射方法, 在氘氩混合气氛中制备了含氘碳钨共沉积薄膜. 利用离子束分析方法[卢瑟福背散射(RBS)和弹性反冲(ERD)]对薄膜样品的厚度、成分、 氘含量等进行了分析; 利用拉曼光谱和扫描电子显微镜(SEM), 分别分析了薄膜的结构和表面形态. 离子束分析发现, 氘原子更易被碳原子俘获位俘获, 并且氘含量会随着沉积温度的升高而降低; 其他镀膜条件固定的情况下, 不同混合气体压强下薄膜样品中的氘浓度在5.0 Pa处有一个峰值; 拉曼光谱分析显示, 沉积温度从室温升高到725 K时, 碳钨共沉积层中的类石墨化成分增加, 同时, 非晶化的程度也加剧; 扫描电子显微镜图像表明, 随着温度的升高薄膜表面被腐蚀的痕迹消失, 但是由于应力的改变表面出现了多处的凸起.

English Abstract

参考文献 (16)

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