搜索

x

留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

磁控溅射沉积铝/贫铀与金/贫铀镀层的界面研究

易泰民 邢丕峰 郑凤成 梅鲁生 杨蒙生 赵利平 李朝阳 谢军 杜凯 马坤全

引用本文:
Citation:

磁控溅射沉积铝/贫铀与金/贫铀镀层的界面研究

易泰民, 邢丕峰, 郑凤成, 梅鲁生, 杨蒙生, 赵利平, 李朝阳, 谢军, 杜凯, 马坤全

Study on interface of Al/depleted uranium and Au/depleted uranium layers deposited by magnetron sputtering

Yi Tai-Min, Xing Pi-Feng, Zheng Feng-Cheng, Mei Lu-Sheng, Yang Meng-Sheng, Zhao Li-Ping, Li Chao-Yang, Xie Jun, Du Kai, Ma Kun-Quan
PDF
导出引用
  • 采用磁控溅射技术沉积制铝/贫铀/铝(Al/DU/Al)、金/贫铀/金(Au/DU/Au) "三明治" 薄膜样品. 利用高分辨扫描电镜、 X射线衍射仪、X射线光电子能谱仪、 扫描俄歇微探针对Al/DU/Al, Au/DU/Au样品的Al/DU, Au/DU界面行为进行表征与研究. 结果表明: 沉积态DU层以柱状晶生长; Al/DU界面扩散明显, 物理扩散过程中伴随着Al, DU化学反应形成Al2U, Al3U金属化合物; 金属化合物的形成导致界面处Al 2p电子结合能向高能端移动, U 4f电子向低能端移动; 微量O在Al/DU界面处以Al2O3及铀氧化物形式存在; DU镀层中以铀氧化形式存在; 沉积态的Au/DU界面扩散为简单的物理扩散, 团簇效应导致Au/DU界面处Al 2p, U 4f电子结合能均向高能端移动; 在Au/DU界面及DU镀层中, 微量O以铀氧化物形式存在; Al/DU界面扩散强于Au/DU; 相同厚度的Al, Au保护镀层, Al镀层保护效果优于Au镀层.
    Aluminum/depleted uranium/aluminum (Al/DU/Al) and gold/depleted uranium/gold (Au/DU/Au) "sandwich structure" films are deposited by magnetron sputtering. Diffusions of Al/DU and Au/DU interface of these samples are investigated by high resolution scanning electronic microscope, X-ray diffraction, X-ray photoelectron spectrometer and scanning auger microprobe. The results show that deposited DU layer is of columnar grain. Significant diffusion takes place at Al/DU interface. Intermetallic compounds of Al2U and Al3U are formed at Al/DU interface by chemical reaction between Al and DU which induces chemical shift toward high binding energy of Al 2p and toward low binding energy of U 4f. Microdosages of O exist in Al over-layers as Al2O3, in Al/DU interface as Al2O3 and oxidation of uranium, and in DU layers as oxidation of uranium respectively. Just simple physical diffusion takes place at Au/DU interface. Binding energies of Au 4f and U 4f shift toward high-energy tail induced by cluster effect at the Au/DU interface. Microdosages of O exist at Au/DU interface and in DU layers as oxidation of uranium. Diffusion at the Al/DU interface is more obvious than at Au/DU surface. Under the condition of the same thickness valuses Al over-layer is more effective than Au over layer to protect uranium layer from oxidging.
    • 基金项目: 国家自然科学基金(批准号: 51006093)资助的课题.
    • Funds: Project supported by the National Natural Science Foundation of China (Grant No. 51006093).
    [1]

    Ellis W P 1976 Surf. Sci. 61 37

    [2]

    Allen G C, Wild R K 1974 J. Chem. Soc. Dalton Trans. 5 493

    [3]

    Nornes S B, Mesenheimer R G 1976 Surf. Sci. 88 191

    [4]

    Xiong B T, Meng D Q, Xue W D, Zhu Z H, Jiang G, Wang H Y 2003 Acta Phys. Sin. 52 1617 (in Chinese) [熊必涛, 蒙大桥, 薛卫东, 朱正和, 蒋刚, 王红艳 2003 物理学报 52 1617]

    [5]

    Dini J W, Johnson H R 1976 Sandia Laboratory Report SAND-76-8023

    [6]

    Weirick L J 1979 Sandia Laboratory Report SAND-79-0478

    [7]

    Weirick L J, Douglass D L 1976 Corrosion 32 209

    [8]

    Egert C M, Scott D G 1987 J. Vac. Sci. Technol. A 5 2724

    [9]

    Chang F C, Levy M, Jackman B 1991 Surf. Coat. Technol. 48 31

    [10]

    Wilkens H L, Gunther J, Mauldin M P, Nikroo A, Wall J R, Harding D R, Lund L D 2006 Fusion Sci. Technol. 49 846

    [11]

    Blobaum K, Stadermann M, Fair J, Teslich N, Wall M, Foreman R, Hein N, Streckert H, Nikroo A 2012 20th Target Fabrication Meeting New Mexico, USA, May 20-24, 2012

    [12]

    Tan M Q, Tao X M, Xu X J, Cai J Q 2003 Acta Phys. Sin. 52 3142 (in Chinese) [谭明秋, 陶向明, 徐小军, 蔡建秋 2003 物理学报 52 3142]

    [13]

    Schein J, Jones O, Rosen M, Dewald E, Glenzer S, Gunther J, Hannel B, Landen O, Suter L, Wallace R 2007 Phys. Rev. Lett. 98 175003

    [14]

    Sandberg R L, Allred D D, Bissell L J, Johnson J E, Turley R S 2003 8th International Conference on Synchrotron Radiation Instrumentation San Francisco, USA, August 25-29, 2004 p796

    [15]

    Allred D D, Squiresb M B, Turley R S, Cashc W, Shipleyc A 2002 SPIE (SPIE, Bellingham, WA, 2002) 4782 29

    [16]

    Yi T M, Xing P F, Du K, Zheng F C, Yang M S, Xie J, Li C Y 2012 Acta Phys. Sin. 61 088103 (in Chinese) [易泰民, 邢丕峰, 杜凯, 郑凤成, 杨蒙生, 谢军, 李朝阳 2012 物理学报 61 088103]

    [17]

    Bautista L B, Hänke T, Getzlaff M, Wiesendanger R, Opahle I, Koepernik K, Richter M 2004 Phys. Rev. B 70 113401

    [18]

    Thomas M F, Beesley A M, Bouchenoire L, Brown S D, Thompson P, Herring A D F, Lander G H, Langridge S, Stirling W G, Ward R C C, Zochowski S W 2004 J. Alloys Compd. 369 14

    [19]

    Fujimori S I, Saito Y, Yamaki K I, Okane T, Sato N, Komatsubara T, Suzuki S, Sato S 1998 J. Electron. Spectrosc. Relat. Phenom. 88 631

    [20]

    Gouder T, Colmenares C A, Naegele J R 1995 Surf. Sci. 342 299

    [21]

    Gouder T 1997 Surf. Sci. 382 26

    [22]

    Lü X C, Xian X B, Zhang Y B, Wang X L 2002 At. Enegy Sci. Technol. 36 202 (in Chinese) [吕学超, 鲜晓斌, 张永彬, 汪小琳 2002 原子能科学技术 36 202]

    [23]

    Luo L Z, Liu K Z, Yang J R, Xiao H 2009 At. Enegy Sci. Technol. 43 395 (in Chinese) [罗丽珠, 刘柯钊, 杨江荣, 肖红 2009 原子能科学技术 43 395]

    [24]

    Zhou W, Liu K Z, Yang J R, Xiao H, Jiang C L, Lu L 2005 At. Enegy Sci. Technol. 39 151 (in Chinese) [周韦, 刘柯钊, 杨江荣, 肖红, 蒋春丽, 陆雷 2005 原子能科学技术 39 151]

    [25]

    Yi T M, Xing P F, Tang Y J, Zhang L, Zheng F C, Xie J, Li C Y, Yang M S 2010 At. Enegy Sci. Technol. 44 869 (in Chinese) [易泰民, 邢丕峰, 唐永建, 张林, 郑凤成, 谢军, 李朝阳, 杨蒙生 2010 原子能科学技术 44 869]

  • [1]

    Ellis W P 1976 Surf. Sci. 61 37

    [2]

    Allen G C, Wild R K 1974 J. Chem. Soc. Dalton Trans. 5 493

    [3]

    Nornes S B, Mesenheimer R G 1976 Surf. Sci. 88 191

    [4]

    Xiong B T, Meng D Q, Xue W D, Zhu Z H, Jiang G, Wang H Y 2003 Acta Phys. Sin. 52 1617 (in Chinese) [熊必涛, 蒙大桥, 薛卫东, 朱正和, 蒋刚, 王红艳 2003 物理学报 52 1617]

    [5]

    Dini J W, Johnson H R 1976 Sandia Laboratory Report SAND-76-8023

    [6]

    Weirick L J 1979 Sandia Laboratory Report SAND-79-0478

    [7]

    Weirick L J, Douglass D L 1976 Corrosion 32 209

    [8]

    Egert C M, Scott D G 1987 J. Vac. Sci. Technol. A 5 2724

    [9]

    Chang F C, Levy M, Jackman B 1991 Surf. Coat. Technol. 48 31

    [10]

    Wilkens H L, Gunther J, Mauldin M P, Nikroo A, Wall J R, Harding D R, Lund L D 2006 Fusion Sci. Technol. 49 846

    [11]

    Blobaum K, Stadermann M, Fair J, Teslich N, Wall M, Foreman R, Hein N, Streckert H, Nikroo A 2012 20th Target Fabrication Meeting New Mexico, USA, May 20-24, 2012

    [12]

    Tan M Q, Tao X M, Xu X J, Cai J Q 2003 Acta Phys. Sin. 52 3142 (in Chinese) [谭明秋, 陶向明, 徐小军, 蔡建秋 2003 物理学报 52 3142]

    [13]

    Schein J, Jones O, Rosen M, Dewald E, Glenzer S, Gunther J, Hannel B, Landen O, Suter L, Wallace R 2007 Phys. Rev. Lett. 98 175003

    [14]

    Sandberg R L, Allred D D, Bissell L J, Johnson J E, Turley R S 2003 8th International Conference on Synchrotron Radiation Instrumentation San Francisco, USA, August 25-29, 2004 p796

    [15]

    Allred D D, Squiresb M B, Turley R S, Cashc W, Shipleyc A 2002 SPIE (SPIE, Bellingham, WA, 2002) 4782 29

    [16]

    Yi T M, Xing P F, Du K, Zheng F C, Yang M S, Xie J, Li C Y 2012 Acta Phys. Sin. 61 088103 (in Chinese) [易泰民, 邢丕峰, 杜凯, 郑凤成, 杨蒙生, 谢军, 李朝阳 2012 物理学报 61 088103]

    [17]

    Bautista L B, Hänke T, Getzlaff M, Wiesendanger R, Opahle I, Koepernik K, Richter M 2004 Phys. Rev. B 70 113401

    [18]

    Thomas M F, Beesley A M, Bouchenoire L, Brown S D, Thompson P, Herring A D F, Lander G H, Langridge S, Stirling W G, Ward R C C, Zochowski S W 2004 J. Alloys Compd. 369 14

    [19]

    Fujimori S I, Saito Y, Yamaki K I, Okane T, Sato N, Komatsubara T, Suzuki S, Sato S 1998 J. Electron. Spectrosc. Relat. Phenom. 88 631

    [20]

    Gouder T, Colmenares C A, Naegele J R 1995 Surf. Sci. 342 299

    [21]

    Gouder T 1997 Surf. Sci. 382 26

    [22]

    Lü X C, Xian X B, Zhang Y B, Wang X L 2002 At. Enegy Sci. Technol. 36 202 (in Chinese) [吕学超, 鲜晓斌, 张永彬, 汪小琳 2002 原子能科学技术 36 202]

    [23]

    Luo L Z, Liu K Z, Yang J R, Xiao H 2009 At. Enegy Sci. Technol. 43 395 (in Chinese) [罗丽珠, 刘柯钊, 杨江荣, 肖红 2009 原子能科学技术 43 395]

    [24]

    Zhou W, Liu K Z, Yang J R, Xiao H, Jiang C L, Lu L 2005 At. Enegy Sci. Technol. 39 151 (in Chinese) [周韦, 刘柯钊, 杨江荣, 肖红, 蒋春丽, 陆雷 2005 原子能科学技术 39 151]

    [25]

    Yi T M, Xing P F, Tang Y J, Zhang L, Zheng F C, Xie J, Li C Y, Yang M S 2010 At. Enegy Sci. Technol. 44 869 (in Chinese) [易泰民, 邢丕峰, 唐永建, 张林, 郑凤成, 谢军, 李朝阳, 杨蒙生 2010 原子能科学技术 44 869]

  • [1] 佟国香, 李毅, 王锋, 黄毅泽, 方宝英, 王晓华, 朱慧群, 梁倩, 严梦, 覃源, 丁杰, 陈少娟, 陈建坤, 郑鸿柱, 袁文瑞. 磁控溅射制备W掺杂VO2/FTO复合薄膜及其性能分析. 物理学报, 2013, 62(20): 208102. doi: 10.7498/aps.62.208102
    [2] 张传军, 邬云骅, 曹鸿, 高艳卿, 赵守仁, 王善力, 褚君浩. 不同衬底和CdCl2退火对磁控溅射CdS薄膜性能的影响. 物理学报, 2013, 62(15): 158107. doi: 10.7498/aps.62.158107
    [3] 江强, 毛秀娟, 周细应, 苌文龙, 邵佳佳, 陈明. 外加磁场对磁控溅射制备氮化硅陷光薄膜的影响. 物理学报, 2013, 62(11): 118103. doi: 10.7498/aps.62.118103
    [4] 杨铎, 钟宁, 尚海龙, 孙士阳, 李戈扬. 磁控溅射(Ti, N)/Al纳米复合薄膜的微结构和力学性能. 物理学报, 2013, 62(3): 036801. doi: 10.7498/aps.62.036801
    [5] 苏元军, 徐军, 朱明, 范鹏辉, 董闯. 利用等离子体辅助脉冲磁控溅射实现多晶硅薄膜的低温沉积. 物理学报, 2012, 61(2): 028104. doi: 10.7498/aps.61.028104
    [6] 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
    [7] 沈向前, 谢泉, 肖清泉, 陈茜, 丰云. 磁控溅射辉光放电特性的模拟研究. 物理学报, 2012, 61(16): 165101. doi: 10.7498/aps.61.165101
    [8] 李林娜, 陈新亮, 王斐, 孙建, 张德坤, 耿新华, 赵颖. H2 气对脉冲磁控溅射铝掺杂氧化锌薄膜性能的影响. 物理学报, 2011, 60(6): 067304. doi: 10.7498/aps.60.067304
    [9] 曹月华, 狄国庆. 磁控溅射制备Y2O3-TiO2薄膜形貌的研究. 物理学报, 2011, 60(3): 037702. doi: 10.7498/aps.60.037702
    [10] 牟宗信, 牟晓东, 贾莉, 王春, 董闯. 非平衡磁控溅射双势阱静电波动及其共振耦合. 物理学报, 2010, 59(10): 7164-7169. doi: 10.7498/aps.59.7164
    [11] 丁万昱, 徐军, 陆文琪, 邓新绿, 董闯. 微波ECR磁控溅射制备SiNx薄膜的XPS结构研究. 物理学报, 2009, 58(6): 4109-4116. doi: 10.7498/aps.58.4109
    [12] 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
    [13] 辛 萍, 孙成伟, 秦福文, 文胜平, 张庆瑜. 反应磁控溅射ZnO/MgO多量子阱的光致荧光光谱分析. 物理学报, 2007, 56(2): 1082-1087. doi: 10.7498/aps.56.1082
    [14] 张 辉, 刘应书, 刘文海, 王宝义, 魏 龙. 基片温度与氧分压对磁控溅射制备氧化钒薄膜的影响. 物理学报, 2007, 56(12): 7255-7261. doi: 10.7498/aps.56.7255
    [15] 胡 冰, 李晓娜, 董 闯, 姜 辛. 磁控溅射法合成纳米β-FeSi2/a-Si多层结构. 物理学报, 2007, 56(12): 7188-7194. doi: 10.7498/aps.56.7188
    [16] 刘志文, 谷建峰, 孙成伟, 张庆瑜. 磁控溅射ZnO薄膜的成核机制及表面形貌演化动力学研究. 物理学报, 2006, 55(4): 1965-1973. doi: 10.7498/aps.55.1965
    [17] 丁万昱, 徐 军, 李艳琴, 朴 勇, 高 鹏, 邓新绿, 董 闯. 微波ECR等离子体增强磁控溅射制备SiNx薄膜及其性能分析. 物理学报, 2006, 55(3): 1363-1368. doi: 10.7498/aps.55.1363
    [18] 牟宗信, 李国卿, 秦福文, 黄开玉, 车德良. 非平衡磁控溅射系统离子束流磁镜效应模型. 物理学报, 2005, 54(3): 1378-1384. doi: 10.7498/aps.54.1378
    [19] 周小莉, 杜丕一. 磁控溅射法制备的CaCu3Ti4O12薄膜. 物理学报, 2005, 54(4): 1809-1813. doi: 10.7498/aps.54.1809
    [20] 倪 经, 蔡建旺, 赵见高, 颜世申, 梅良模, 朱世富. Fe/Si多层膜的层间耦合与界面扩散. 物理学报, 2004, 53(11): 3920-3923. doi: 10.7498/aps.53.3920
计量
  • 文章访问数:  4381
  • PDF下载量:  604
  • 被引次数: 0
出版历程
  • 收稿日期:  2012-06-21
  • 修回日期:  2012-12-24
  • 刊出日期:  2013-05-05

/

返回文章
返回