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含He钛膜的透射电镜研究

于洪波;刘实;胡魁义;王隆保;戎利建

  本文利用磁控溅射方法在不同He-Ar混合气氛下制备含He的Ti膜(He气和Ar气纯度均为99.99%),并与纯Ar气氛下制备的不含He样品进行TEM对比观察。TEM观察发现,引入He后,Ti膜的晶粒尺寸明显减小,约为100nm,而纯Ar气氛中制备的Ti膜晶粒尺寸约为300nm。另外,随着混合气体中He分压的变化,膜内He泡的密度和尺寸呈现一定规律的变化,即随着He含量的增加,泡密度增加,泡的平均直径也增加,但其密度存在一最大值,即在He和Ar流量比为1时膜中He泡的密度最大。在膜的生长过程中,泡形核速率(稳态泡核的瞬间变化dN/dt)和泡核密度N受控于氦原子浓度c(t)和氦原子被泡核吸收的速率,随着氦气流量的增加,He浓度c随之增加,形核速率dN/dt快速增大,泡密度也增加:当c和dN/dt都达到峰值时,不断产生的氦原子与被快速增多的泡核吸收的氦原子数量相平衡,形核速率和泡密度也达到了最大值。对于衬底未加热且流量比He/Ar=0.25时制备的Ti膜,经过不同温度等时退火后发现,膜在退火温度低于0.5Tm(Tm—Ti的熔点)时,发生了He泡的聚集,He泡的密度相对退火前有了明显的提高,He泡呈链状分布,内部似乎有微小的通道相连,He泡大部分聚集于晶界附近,而且在较大泡的周围出现了位错环,由此认为泡在此温度范围内以位错环冲出机制长大;当退火温度高于0.5Tm时,He泡的密度减小,泡的尺寸明显长大:在此阶段,泡的迁移和聚集以Ostwald Ripening(OR)聚集和熟化机制进行。研究还发现,引入He后,Ti膜的XRD衍射谱上衍射峰向低角度偏移,峰形宽化,表明Ti膜的晶格常数和膜的内应力增加;另外,含He膜有较好的吸氢活性,吸氢平衡压降低。……   
[关键词]:;Ti膜;He泡;磁控溅射
[文献类型]:会议论文
[文献出处]: 《第八届全国核靶技术学术交流会论文摘要集2004年
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