Cr-Si合金显微结构与薄膜电性分析_

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半导体薄膜材料分析

半導體薄膜材料分析李文鴻化學工程系黎明技術學院摘要使用電子迴旋共振電漿化學氣相沉積法(electron cyclotron resonance plasma chemical vapor deposition, ECRCVD)以CH4/SiH4/Ar混合氣體於低溫下成長碳化矽薄膜為例，藉由穿透式電子顯微鏡(TEM)、X光繞射儀(XRD)、掃描式電子顯微鏡(SEM)、原子力顯微鏡(AFM)、傅立葉轉換紅外線光譜儀(FTIR)、X射線光電子能譜儀(XPS; ESCA)、歐傑電子能譜儀(AES)、拉塞福背向散射儀(RBS)、低能量電子繞射（LEED）、反射式高能量電子繞射(RHEED)、拉曼光譜儀（Raman）來研究碳化矽薄膜的微結構、表面型態及化學組成與沉積參數之間的關係，藉由二次離子質譜儀(SIMS)來研究沉積膜的雜質濃度分佈，利用光子激發光(PL)來量測發光波長範圍。

關鍵字：材料分析、電子迴旋共振電漿化學氣相沉積法、碳化矽薄膜一、前言光電半導體產業的發展非常迅速，其中積體電路製程技術的發展朝向尺寸微小化，目前已邁入0.13μm以下製程及邁向奈米的範疇，並朝多層薄膜的趨勢。

然而新材料和製程的開發及其分析更是必須掌握的。

本文將以跨世紀的接班材料-碳化矽(silicon carbide)為例，介紹材料之薄膜成長及其分析。

碳化矽為具有許多優異特性的電子材料，如寬能隙、高電子遷移率、高飽和飄移速度、高崩潰電壓、高操作溫度、高熱傳導度、化學惰性、高融點及高硬度【1】，並具耐熱震(thermal shock resistance)、抗高溫氧化、比矽低的介電常數等優點。

由Johnson 之優值指標(評估元件在高功率及高頻下運作的指標)碳化矽(β-SiC)為矽之1137.8倍，及Keyes 之優值指標(評估元件在高速下運作的指標) 碳化矽(β-SiC)為矽之5.8倍【2】，故碳化矽元件能在高功率、高頻及高速下操作的特性，在光電元件的製造上，具極大之應用價值，且可用於微機電系統(microelectromechanical system；MEMS)元件之薄膜【3】、封裝材料及濾材之分離膜等【4】。

碳化硅增强铝基复合材料显微组织分析开题报告

开题报告题目：碳化硅增强铝基复合材料显微组织的研究开题报告填写要求1.开题报告作为毕业设计（论文）答辩委员会对学生答辩资格审查的依据材料之一。

此报告应在指导教师指导下，由学生在毕业设计（论文）工作前期内完成。

2.开题报告内容必须按教务处统一设计的电子文档标准格式（可从教务处网页上下载）填写并打印（禁止打印在其它纸上后剪贴），完成后应及时交给指导教师审阅。

3.开题报告字数应在1500字以上，参考文献应不少于15篇（不包括辞典、手册，其中外文文献至少3篇），文中引用参考文献处应标出文献序号，“参考文献”应按附件中《参考文献“注释格式”》的要求书写。

4.年、月、日的日期一律用阿拉伯数字书写，例：“2008年11月26日”。

5.开题报告增加封面，封面格式：题目：宋体，加粗，二号；系别等内容格式：宋体，四号，居中。

参考文献[1] 李墨林.碳化硅颗粒增强铝基复合材料复合工艺研究[J].大连铁道学院学报,1999,4(20).[2] 郑喜军,米国发.碳化硅颗粒增强铝基复合材料的研究现状及发展趋势[J].材料热处理技术,2011.[3] 郑晶,贾志华,马光.碳化硅颗粒增强铝基复合材料的研究进展[J].钛工业进展,2006,6(23).[4] 朱和祥,黎祚坚,陈国平.碳化硅颗粒增强铝基复合材料的发展概况[J].材料导报,1995,3:73-76.[5] 王文明,潘复生,Lu Yun,曾苏民.碳化硅颗粒增强铝基复合材料开发与应用的研究现状[J].兵器材料科学与工程,2004,3(27):61-62.[6] Hunt M.,J.Mater.Eng.,1989;106(1):37.[7] Kennerknecht S.,Fabrication of Particulates Reinforced[J]. Metal Composites Proceedingsof an International Conference,1990:87.[8] Mohn W.R.,J.Mater.Eng.,1988;10(3):225.[9]欧阳柳章,罗承萍,隋贤栋,等.SiCp/ Al复合材料的制造及新动向[J].铸造,2000,49(1):17-20.[10] Cui Yan,Geng Lin,Yao Zhongkai.A new advance in the development of high performanceSiCp/Al composite [J].J Mater Sci,1997(13):227.[11] 樊建忠,桑吉梅,石力开.颗粒增强铝基复合材料的研制、应用与发展[J].材料导报,200l,15(10):55-57.[12] 刘海. 机械搅拌法制备SiC颗粒增强铝基复合材料技术研究[J].重庆大学硕士学位论文,2007.[13] 孙超. 碳化硅颗粒增强铝基复合材料显微组织和力学性能的研究[J].中南大学硕士学位论文,2012.[14] 王乐军. 液态机械搅拌铸造法制备SiC/6061Al复合材料[J].郑州大学硕士学位论文,2009.[15] 袁广江,章文峰,王殿斌,桂满昌,吴洁君. SiC颗粒增强铝基复合材料制备及机加性能研究[J].复合材料学报,2000,2(17):38-39.。

非晶合金薄膜的结构与性能研究

非晶合金薄膜的结构与性能研究随着先进制造技术发展，非晶合金材料的应用越来越广泛。

非晶态合金材料不同于传统的结晶态材料，其原子或分子排列十分无序，原子的位移距离也极为微小。

这种特殊结构给予了非晶合金材料出色的物理性能，因此越来越多的研究关注于非晶合金材料薄膜的制备及其性能研究。

本文将从非晶合金薄膜的结构与性能两个方面入手进行探讨。

1.结构非晶合金薄膜的结构研究是制备高性能非晶合金薄膜的关键。

一般来说，非晶合金材料的结构可以通过X射线衍射（XRD）、高分辨透射电镜（HRTEM）和中子衍射等方法进行研究。

由于非晶态合金材料缺乏明确的结晶面及晶面间距，因此在实验中通常利用无定形缺陷代替结晶面，控制非晶合金的晶体结构。

此外，传统的结晶态合金材料中，原子在长程上存在着周期性的排列，而非晶态合金材料则产生了有序无序混杂的情况，这也是非晶态合金材料表现出的特殊性质原因之一。

2.性能非晶合金薄膜的性能与其结构紧密相连。

一方面，由于非晶合金材料的无序排列，其独特的结构使得其具有较高的硬度和韧性；另一方面，非晶态合金材料具有较高的化学反应活性，在某些情况下还具有记忆性，这也是它在新型材料领域应用广泛的原因之一。

研究表明，非晶合金薄膜在电子器件和传感器等领域具有广阔的应用前景。

相比于其他材料，非晶合金薄膜其优异的力学性能和热稳定性显得更加突出。

与此同时，其较高的硬度和导电性也让其在化工、电子等领域得到了广泛应用。

总之，非晶合金薄膜的结构和性能是互相关连的，其制备技术和研究方法也在不断进步和发展。

随着人们对高性能材料需求的不断提高，相信非晶合金薄膜在各个领域中的应用前景也将越来越广。

实验二铸铁、有色金属及合金显微组织分析(含实验报告格式)

270 10 300 ≤207 体、阀盖
350
5－
147～ 241
机油泵齿轮
420
2
－
2297～ 302
柴油机、汽油机曲轴；
490
2
－
2297～磨床、铣床、车床的主轴 302 ；空压机、冷冻机缸体、
560
2
－
2417～缸套实验32二1铸铁、有色金属及合金显微组织分析(含实验报告格
式)
第一部分：常用铸铁组织观察
实验二铸铁、有色金属及合金显微组织分析
性能：脆性大，很少使用(含。实验报告格式)
第一部分：常用铸铁组织观察
3、灰口铸铁的种类
根据石墨（G）在铸铁中存在形态，可分为：
普通灰铸铁：石墨呈片状其基体组织有3种（F基、P基、 F基+P基）
可锻铸铁：石墨呈团絮状其基体组织有3种（F基、P基、 F基+P基）
一、生产方法：
先将铸铁浇注成白口铸铁,然后进行高温石墨化退火,使渗碳体分解得到团絮状石墨。
二、可锻铸铁的组织
可锻铸铁有铁素体和珠光体两种基体。
实验二铸铁、有色金属及合金显微组织分析 (含实验报告格式)
第一部分：常用铸铁组织观察三、可锻铸铁的牌号
铁素体可锻铸铁以“KT”表示，珠光体可锻铸铁以“KTZ” 表示。其后的两组数字表示最低抗拉强度和延伸率。
球墨铸铁：石墨呈球状其基体组织与处理状态有关（铸态、退火态、正火态、等温淬火态）
蠕墨铸铁：石墨呈蠕虫状
实验二铸铁、有色金属及合金显微组织分析 (含实验报告格式)
第一部分：常用铸铁组织观察
一、灰铸铁的组织
第1节普通灰铸铁
灰铸铁有铁素体、珠光体、(铁素体+珠光体)+石墨三种基

基片温度对Cr薄膜微结构和力学性能的影响

２０，射时间为４ｍｎ沉积了从室温到４０ｃ高０Ｗ溅５ｉ，５ｃ
以上结果表明，控溅射Ｃ磁ｒ薄膜为纳米晶组
温共５种不同基片温度的试样。采用ＳＭ测量薄Ｅ膜的厚，Ｅ分析了ｃ薄膜的微结构，用毫牛力ＴＭｒ并
学探针测量了薄膜的硬度和弹性模量。对薄膜截面的ＳＭ观察表明：温下溅射时间Ｅ室４ｍｎ的Ｃ薄膜的厚度为４０ｔ而４０ｃ时溅射相５ｉｒ．／．ｍ，５ｃ同时间所得薄膜的厚度仅为２１ｔ。沉积速率随基．／．ｍ片温度升高而迅速降低的原因是由于Ｃ的饱和蒸ｒ气压较高，积于较高温度的基片上的Ｃ原子解吸沉ｒ附现象严重，而降低了薄膜的生长速率从图１出了室温和４０示５ ℃基片温度下沉积Ｃ薄ｒ
劳技军，增虎胡晓萍李戈扬杨春生韩，，，
（１上海交通大学金属基复合材料国家重点实验室，海２０３）上０００
（２上海交通大学薄膜与微细技术教育部重点实验室，海２０３）上０００由于具有高硬度，良好的耐磨性和抗腐蚀性，由
代替电化学沉积来制备ｃ薄膜的工艺受到越来越ｒ广泛的重视… ，已有不少工作研究了气相沉积ｃ薄ｒ
膜的工艺及其性能。本文研究了基片温度对磁控溅射Ｃ薄膜的微结构和力学性能的影响。ｒＣ薄膜采用ＡＥＶＰ一５ｒＮＬＡＳＣ３０多靶磁控溅射仪

Cr-Si-C-N

Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＴｈｅｃｏａｔｉｎｇｓｃｏｎｔａｉｎｉｎｇＣｒｔｈａｔａｒｅｗｉｄｅｌｙｕｓｅｄｎｏｗｉｎｃｌｕｄｅＣｒＮｃｏａｔｉｎｇｓ，ａｎｄｔｈｅＣｒＮ－ｂａｓｅｄｃｏａｔｉｎｇｓｆｏｒｍｅｄ
Ｃｒ．Ｓｉ．Ｃ．Ｎ系统中含Ｃｒ氮化物薄膜的结构及其摩擦学特性研究进展
李子骏吴志威高宋孔继周周飞
江苏南京２１００１６）
（１．南京航空航天大学机械结构力学及控制国家重点实验室江苏南京２１００１６；
２．南京航空航天大学机电学院和江苏省的薄膜有ＣｒＮ薄膜，以及以ＣｒＮ薄膜为基础，通过添加ｓｊ和Ｃ元素形成的ＣｒＳｉＮ薄
膜、ＣｒＣＮ薄膜和ＣｒＳｉＣＮ薄膜。综述上述４种薄膜的结构及其力学和摩擦学特性的研究进展，阐述在不同摩擦环境下掺杂元素含量对薄膜摩擦因数和磨损率的影响，指出ｓｉ和Ｃ元素的掺杂均能改善ＣｒＮ薄膜的摩擦学性能，并从结构角度
２０１５年９月
润滑与密封
ＬＵＢＲＩＣＡＴＩＯＮＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧ
Ｓｅｐ．２０１５Ｖｏ１．４０Ｎｏ．９
第４０卷第９期
ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．０２５４～０１５０．２０１５．０９．０２５

TiAl基合金的工艺-显微组织-力学性能关系

ｌ合金化对组织与性能的影响及机理
１．１台金元素对强度和延性的影响‘”乱
ＴｉＡｌ基合金的强度和延性受化学成分及显微组织控制，对Ｔｉ一（４３～５５）Ａｌ（摩尔分数，％）成分合金，在Ｔｉ．５１Ａｌ成分附近合金的强度最低。室温延性受铝含量控制，最大值出现在两相Ｔｉ一４８舢成分附近。对Ｔｉ一４８～合金而言，含５％～１５％（体积分数）的。ｔ２／ｙ层片组织时延性最好。含量太低，晶粒容易长大；含量太高，则脆性的ａ：将削弱细晶显微组织的韧化作用。
室温延性差和延性随温度提高而增加反映在断裂方式上。由拉伸和蠕变试验来看，在低温下的变形模式主要是由位错堆垛造成的解理，而在脆一韧转变点上主要为沿晶断裂［３３·３“。
在脆—韧转变温度以下。双态组织或层片组织中层片晶团的断裂均为穿晶断裂。ａ：相在晶团中起强化作用，位错运动很慢。两相之间位错的传递很困难，经塑性变形后材料具有很高的相界位错密度。在脆一韧转变温度以上，延性大幅度提高的原因可归结为孪生、滑移及攀移的加剧。该温度随着成分、组织及应变速度可在６００－－８２０℃之间变化，断裂模式由脆性穿晶断裂或沿晶断裂转变为延性韧窝断裂。在单相ｙ晶粒中，这种转变比在层片晶团中发生较早，表明层片组分较多的材料脆一韧转变温度较高“－３ｊ。
１１３％。
为了获得所需性能，加工态制品、近型成形零
万方数据
第ｌｌ卷第４期
彭超群．等：ＴｉＡ］基合金的工艺—显徽组织一力学性能关系
－５２９
件及其它制品（如板材和箔材）都必须在适当的条件下进行热处理。尽管有许多不同种类的后加工热处理，但可归结为３类，如图１所示【３…。第１类和第 Ⅱ类包含退火及随后的时效处理，第Ⅲ类仅包含时效处理。具体的热处理温度、时间、加热和冷却速度及最终性能随各具体合金而定，并根据所需的显微组织来选择。方案Ｉ中对材料通常进行０．５～５ｈ高温退火处理，然后以３０～１５０℃／ｒａｉｎ的冷却速度冷至室温，再重新加热．时效４～１００ｈ；在方案Ⅱ 中，材料直接从退火温度炉冷至时效温度，或者把试样从退火炉转入另一时效炉中。为了获得细小、均匀的晶粒尺寸，需要采用相对较快的加热速度；为了避免产生裂纹和把最终相的过饱和度减至最小，宜采用相对较慢的冷却速度。两步热处理（Ｉ类和Ⅱ类）用于具备非层片组织的热加工材料，第 Ⅲ类热处理用于不要改变加工态组织的情况或者显微组织十分稳定（例如全层片组织）而不能用时效来控制的情况。根据原始组织及热处理工艺，可以获得４种不同类型的Ｔｉ～基合金组织，即近ｙ组织、双态组织、近全层片组织和全层片组织。

CuInSe2薄膜太阳电池材料微观结构与其光电性能的关系

CuInSe2薄膜太阳电池材料微观结构与其光电性能的关系自1954年美国贝尔实验室研制成功第一个实用硅太阳能电池以来，无机和有机化合物类光伏材料相继问世。

近年来，伴随着各种技术的蓬勃发展，导致薄膜太阳能电池的制造技术也不断发展并不断趋于成熟和稳定。

在薄膜太阳能电池中，材料种类很多。

现在用于太阳能电池作为吸收光能并转换成电能的吸收层半导体材料以非晶硅(a-Si)、锑化镉(CdTe)、铜铟硒(CulnSe2)以及衍化物铜铟稼硒(CIGS)为主。

早期研究最多的是非晶硅(a-si)与锑化镉(CdTe)相关的太阳能电池的研制和开发，但是在费用和器件的转换效率方面还存在着一定的不足，费用太高且效率太低。

随着时代和科技的进步研究者发现并开发出一种新的太阳能电池，那就是以CulnSe2(CIS)以及其衍生物Cu(In,Ga)Se2(CIGS)为主的太阳能电池，以其高稳定性、高效率和低费用而受到各国研究者的青睐。

主要因为CulnSe2是直接带隙半导体材料，且其能隙值能包括大部分的太阳光谱，具有相当高的光吸收系数，同时可调整其本身的化学组分而得到热稳定好，在长时间的工作状态下依然能维持良好的光电转换性能等特性。

综上所述，铜铟硒及其衍化物是一种很有前景的太阳能吸收材料，同时与此半导体材料相关的太阳能电池元件也相应成为很有吸引力的一种光电转换装置。

本文主要探讨CuInSe2薄膜太阳电池材料微观结构与其光电性能间的关系。

1974年，Wagner利用单晶CulnSe2研制出高效太阳能电池，其效率可以达到6%，标志着CIS光伏材料的崛起。

但是单晶CulnSe2制备困难，价格昂贵，限制了其发展。

1976年，第一个CIS多晶薄膜太阳能电池的诞生，真正激励了各国研究者。

1982年，波音公司制备的CdS/CulnSe2薄膜太阳能电池，其效率超过10%。

研究中，人们通过合金化Cu(Ga,In)Se2和Culn(S,Se)2成功将材料的禁带宽度增大，使其能更接近光伏转换最佳值约为1.4eV，在提高转换效率的同时获得了更高的开路电压。

等离子表面Cr-Si合金化改善TiAl基合金高温性能的研究

等离子表面合金化技术是一项优质、效的表高面工程技术，备的合金层厚度较厚，面合金制表元素含量高，基体结合状况好，改善ＴＡ基合与是ｉ１
金高温性能的理想技术。根据已有研究者在ＴＡｉ１基合金表面ｃ合金化的成果可知，ｒ子将替ｒｃ原
果
过６００ ℃抗氧化能力陡降，面形成疏松ＴＯ。表ｉ，改善ＴＡ基合金高温抗氧化性能的研究工作ｉ１
起步较早，得了大量的研究成果：ＴＡ基合金取对ｉ１进行Ｃ，ｈＳ合金化ｒＮ，ｉ，面形成包覆涂层，表
化性能同时兼顾其耐磨性的研究显得尤为重要。
较好的抗高温蠕变能力，为未来具有竞争力的航成
空发动机用金属材料之一。但是，随着航空动力
事业的进一步发展，动机推力、率的提升必将导发效
致工作温度的相应提高，对材料的高温性能提出则
第３卷第６期１
２ｌ０１年１２月
航
空
材
料
学
报
Ｖｏ．１３１，Ｎｏ．６
ＪＯＵＲＮＡＬＯＦＡＥＲＯＮＡＵＴＩＣＡＬＭＡＴＥＲＩＡＬＳ
Ｄｅｅｃｍｂｅ２１ｒ０ｌ
等离子表面Ｃ．ｉ金化改善ｒＳ合ＴＡ基合金高温性能的研究ｉＩ

fesmco（cr）薄膜的结构、磁性能与磁光克尔效应

Fe: SmCo(Cr)薄膜的结构、磁性能与磁光克尔效应汪文文，方庆清，王丹丹，杨景景(安徽大学物理与材料科学学院，安徽省信息材料与器件重点实验室，安徽合肥 230039)摘要：利用脉冲激光沉积工艺，分别在单晶Si(100)衬底和玻璃(SiO2)衬底上制备Fe：SmCo/Cu(Cr)薄膜，研究了Fe掺杂对SmCo薄膜结构、磁性能与磁光效应的影响。

实验发现，衬底对Fe掺杂SmCo薄膜性能有很大影响，Si衬底薄膜的矫顽力和饱和磁化强度均优于玻璃衬底样品；同时退火温度也会影响Fe掺杂SmCo薄膜形貌及磁性能，高温退火后，SmCo衍射峰得到了增强，尤其是SmCo5的(001)、(002)和(003)衍射峰最为明显，这是由于高温退火后Cu(111)衍射峰增强的缘故。

同时发现，退火后的SiO2衬底与Si衬底样品的磁性和磁光效应均得到增强，但SiO2衬底的矫顽力H c变化更明显，这是因为较高的表面应力会导致样品的矫顽力增强。

因此可以通过调节Fe含量来控制样品的磁光性能，这就为优化SmCo薄膜作为磁光存储介质的性能指出了一个研究方向。

关键词：SmCo薄膜；Fe掺杂；结构；磁性能；磁光效应中图分类号：TM273; O484.4+3 文献标识码：A 文章编号：1001-3830(2015)06-0016-05 Microstructure, magnetic and magneto-opticalproperties of Fe-doped SmCo filmsWANG Wen-wen, FANG Qing-qing, WANG Dan-dan, YANG Jing-jingSchool of Physics and Material Science, Anhu Key Laboratory of InformationMaterials and Devices, Anhui University, Hefei 230039, ChinaAbstract：SmCo/Cu, SmCo/Cu/Cr and Fe-doped SmCo films were prepared on glass and Si(100) substrates by pulsed laser deposition, and the microstructure, magnetic and magnetooptical properties of Fe doped SmCo films were researched. The experiments show that the substrates can greatly affect the magnetic properties of film samples, and the corcivity and saturation magnetization of films deposited on Si substrates are better than that on glass subatrates. It is also found that the surface morphology and magnetic properties of Fe:SmCo films were influenced by the temperature annealing and experiments show that the X-ray diffraction peaks of SmCo are enhanced, especially for (001), (002) and (003) peaks, due to the enhancement of Cu(111) peaks after annealing. Moreover, the MOE of the both samples on glass and Si substrates is enhanced after annealing, respectively, even the coercivity of films on glass substrates is better than that on Si substrate, due to the higher surface stress resulting from a stronger coercivity. The Fe content can be adjusted to control the magneto-optical performance of the sample, indicating a research odirection for optimizing the property of SmCo film as the magneto optical storages.Key words: SmCo film; Fe-doping; microstructure; magnetism; magnetooptical Kerr effect1 引言自从1960年代末被发现以来，SmCo合金得收稿日期：2015-05-12 修回日期：2015-06-21基金项目：高等学校博士学科点专项科研基金资助项目( 20093401110004)；安徽省教育厅重点科学基金资助项目(20120168)通讯作者：方庆清 E-mail: ******************到了广泛深入的研究。

CoSi2薄膜与Si(001)界面的高分辨电子显微镜观察

机制进行了讨论。
关类号：Ｏ１．；４４０８；Ｇ１．１５３６３７０８；５Ｔ１５２ ’ ．２４文献标识码：Ａ
过渡金属硅化物具有优良的物理特性，受人倍们关注。在这些过渡金属硅化物中，ｏｉ具有良ＣＳ。
镜进行观察，作电压２０ｋ操０Ｖ。
２结果与讨论
掺杂５ｒＣＳ非晶薄膜经过５０Ｃ退火处％ｚ的ｏｉ，５￣理后的显微结构及其与Ｓ（０）面的透射电镜观ｉ０１界
察结果如图１ａｂ所示。从图１可见薄膜呈柱状（，）ａ
黄红伟
（海宏力半导体制造有限公司，上上海２１０）０２３
摘要：用高分辨透射电镜研究了经过５０Ｃ退火处理的共溅射ＣＳ利５ｏｏｉ晶结构薄膜与ｓ基体的界面。结果表：非ｉ
明，５￣退火后薄膜已经发生晶化转变；时ＣＳ５０Ｃ同ｏｉ膜与：薄基体发生反应扩散，界面上生成了形状规则的在ＣＳ２合物，与ｓ基体保持着相同的位向关系或孪晶位向关系。结合以上电镜观察，这些界面化合物的生长ｏｉ化并ｉ对
含５ｒＣＳ，金靶材共溅射法室温下在（０）％ｚ的ｏｉ合０１面硅片上得到经过掺杂的ＣＳｏｉ膜，杂ｚ是为薄掺ｒ了提高ＣＳ，薄膜的热稳定性，ｏｉ薄膜制备过程的实

材料分析方法-1-课件

X射线的穿透能力大，能穿透对可见光不透明的材料，特别是波长在0.1nm以下的硬X射线
X射线照射到晶体物质时，将产生散射、干涉和衍射等现象，与光线的绕射现象类似
X射线具有破坏杀死生物组织细胞的作用
27
第二节 X射线的产生及X射线谱
连续X射线和特征X射线
图1-2 X射线管结构示意图
图1-2所示的X射线管是产生 X射线的装置
SWL和强度最大值对应的波长m减小当管电流 i 增大时，各波长X射线的强度均提高，但SWL
和m保持不变
随阳极靶材的原子序数Z 增大，连续X射线谱的强度提高，
但SWL和m保持不变
31
第二节 X射线的产生及X射线谱
一、连续X射线谱
连续谱强度分布曲线下的面积即为连续 X 射线谱的总强度，其取决于X射线管U、i、Z 三个因素
不能给出所含元素的分布
10
绪论
四、X射线衍射与电子显微镜
1. X射线衍射（XRD, X-Ray Diffraction） XRD是利用X射线在晶体中的衍射现象来分析材料的相组成、晶体结构、晶格参数、晶体缺陷（位错等）、不同结构相的含量以及内应力的方法。
t-ZrO2 ZrSiO
4
Intensity
本教材主要内容
绪论第一篇材料X射线衍射分析
第一章 X射线物理学基础第二章 X射线衍射方向第三章 X射线衍射强度第四章多晶体分析方法第五章物相分析及点阵参数精确测定第六章宏观残余应力的测定第七章多晶体织构的测定
1
本教材主要内容
第二篇材料电子显微分析
第八章电子光学基础
第九章透射电子显微镜
1895年德国物理学家伦琴发现了 X射线，随后医学界将其用于诊断和医疗，后来又用于金属材料和机械零件的探伤

CrSiN纳米复合薄膜的摩擦学性能_王海新

１试验方法
采用２０ｋＨｚ中频反应磁控溅射系统在（１１１）硅片表面沉积了ＣｒＮ和ＣｒＳｉＮ复合薄膜。通过共溅射Ｃｒ和Ｓｉ靶沉积获［１８］得ＣｒＳｉＮ复合薄膜。
采用ＰｈｉｌｉｐｓＸ′ｐｅｒｔｓＸ射线衍射仪分析薄膜的晶体结构，采用Ｋｅｖｅｘ能谱仪分析薄膜化学成分，采用ＪＳＭ－６７０１Ｆ冷场发射扫描电镜（ＳＥＭ）
（１．兰州交通大学机电工程学院，兰州７３００７０；２．中国科学院兰州化学物理研究所固体润滑国家重点实验室，兰州７３００００）
摘要：采用中频非平衡反应磁控溅射技术在单晶硅Ｐ（１１１）基材上制备了ＣｒＳｉＮ纳米复合薄膜。利用Ｘ
第２６卷第５期２０１３年１０月
中国表面工程
ＣＨＩＮＡＳＵＲＦＡＣＥＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧ
ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００７－９２８９．２０１３．０５．００５
Ｖｏｌ．２６Ｎｏ．５Ｏｃｔｏｂｅｒ２０１３
ＣｒＳｉＮ纳米复合薄膜的摩擦学性能＊
王海新１，耿中荣１，张广安２
２试验结果和讨论
２．１薄膜结构表１为制备的ＣｒＳｉＮ薄膜的成分，ＣｒＳｉＮ复合
薄膜中Ｓｉ／（Ｓｉ＋Ｃｒ）的相对原子数分数为８．４％，１２．６％，１７．９％。
图１给出了不同Ｓｉ原子数分数的ＣｒＳｉＮ复合薄膜的ＸＲＤ图谱。可以看出，薄膜出现了ＣｒＮ的（１１１）、（２００）、（２２２）衍射峰，说明薄膜的结晶性很好，结构没改变仍为面心立方结构。Ｃｒ－ＳｉＮ复合薄膜的衍射峰强度变弱，半高宽也明显增大，说明薄膜的晶粒尺寸减小，结晶程度变差。而含硅化合物如ＣｒＳｉ２与Ｓｉ３Ｎ４的衍射峰均没有出现，这说明在薄膜中可能没有形成ＣｒＳｉ２相或Ｓｉ３Ｎ４可能以非晶形式存在。

非晶合金材料的微观结构与性能分析

非晶合金材料的微观结构与性能分析非晶合金材料是一种具有特殊微观结构的材料，其具备优异的力学、磁学、导电等性质，在能源、电子、航空等领域具有广泛应用。

本文将对非晶合金材料的微观结构以及与性能之间的关系进行分析。

一、非晶合金的制备方法非晶合金通常通过快速凝固或靶材溅射等方法得到。

其中，快速凝固是常用的一种制备非晶合金的方法。

通过快速冷却，可以使材料在凝固过程中快速转变为非晶态，从而实现非晶合金的制备。

二、非晶合金的微观结构非晶合金的微观结构与晶体材料有很大的不同。

晶体材料具有有序的晶格结构，而非晶合金则没有明确的晶格结构，呈现出无规则的非晶态结构。

1. 原子排列的无序性非晶合金的微观结构主要表现为原子排列的无序性。

在非晶合金中，原子呈现出一种随机分布的状态，没有特定的晶格结构。

这种无序性导致了非晶合金具有均匀的化学成分和相对较高的密度。

2. 原子团簇的存在在非晶合金中，原子并不是孤立存在的，而是以原子团簇的形式出现。

原子团簇是由若干个原子组成的，其形状和大小可以不规则。

这些原子团簇之间存在着相互作用，决定了材料的一些性质。

三、非晶合金的性能特点非晶合金由于其特殊的微观结构，具备许多独特的性能特点。

1. 优异的力学性能非晶合金具有高硬度、高强度和较好的韧性。

这是由于非晶结构中的原子无序性和原子团簇的存在使得材料具有强大的阻碍位错移动的能力。

这使得非晶合金在航空、汽车等领域得到广泛应用。

2. 良好的导电性能非晶合金具有优异的导电性能。

由于原子的无序排列，电子在材料中可以自由移动，从而使得非晶合金具备较高的电导率。

这使得非晶合金在电子器件制造中具有重要应用。

3. 高饱和磁感应强度非晶合金具有高饱和磁感应强度和低磁滞损耗特点。

这是由于非晶结构中的无序性和原子团簇的存在使得磁畴的形成和磁滞现象受到了抑制。

因此，非晶合金在磁性材料领域具有广泛应用。

四、结构与性能之间的关系非晶合金的微观结构与其性能之间存在着紧密的联系。

V-4Cr-4Ti合金的显微结构在塑性变形、热处理和离子辐照过程中的演化

V-4Cr-4Ti合金的显微结构在塑性变形、热处理和离子辐照过程中的演化V-4Cr-4Ti合金是作为核聚变反应堆结构材料开发的一种重要合金，具有良好的高温力学性能和辐照稳定性，因此值得进行深入研究。

本文通过对V-4Cr-4Ti合金在塑性变形、热处理和离子辐照过程中显微结构的变化进行分析，探讨了该合金的宏观机械性能和微观结构之间的关系。

首先，研究发现在室温下的塑性压缩变形过程中，镁铝尖晶石相（MgAl2O4）的颗粒会在高应变率下发生强化效应，使得材料的塑性变形能力降低，并且变形后出现了明显的细化和拉伸。

而在高温下的拉伸变形过程中，材料的应力-应变曲线呈现出典型的应力平台现象，这是由于晶间滑移和晶内滑移之间的竞争效应造成的。

此外，研究还发现，经过高温热处理后，合金的颗粒尺寸和分布变得更加均匀，高温拉伸性能也得到了显著的提高。

其次，对V-4Cr-4Ti合金在不同辐照剂量下的微观结构演化进行了研究。

通过透射电子显微镜（TEM）和扫描电子显微镜（SEM）观察发现，在低剂量下，材料中的颗粒和位错密度增加，但整体上仍然保持着良好的结构完整性；在高剂量下，颗粒和薄膜的成分发生变化，合金中出现了较多的空位和缺陷，导致了高温拉伸强度和韧性的显著下降。

此外，研究还发现，在离子辐照后的退火过程中，材料的高温拉伸性能可以得到一定程度的恢复。

最后，针对以上研究结果，本文提出了一些进一步的展望和应用前景，包括利用先进的材料制备和加工技术来改善材料的力学和微观结构性能，以及研究新型核反应堆结构材料的开发和应用。

总之，本文的研究结果有助于深入了解V-4Cr-4Ti合金的力学和微观结构特性，为其实际应用提供了有价值的参考。

关键词：V-4Cr-4Ti合金；塑性变形；热处理；离子辐照；显微结构V-4Cr-4Ti合金是一种重要的结构材料，具有良好的力学性能和耐辐照性能，对于核反应堆等高能环境下的应用具有重要意义。

本文通过实验和理论模拟研究了V-4Cr-4Ti合金的塑性变形、热处理和离子辐照等方面的性能和微观结构演化。

Si含量对CrAlSiN薄膜结构及摩擦性能的影响研究的开题报告

Si含量对CrAlSiN薄膜结构及摩擦性能的影响研究
的开题报告
一、研究背景：
CrAlSiN薄膜具有高硬度、高熔点、高化学稳定性等优点，并且是一种广泛应用于机械和切削工具等领域的涂层材料。

近年来，研究者发现，通过控制CrAlSiN薄膜中Si元素的含量，可以改变其晶体结构、力学性
能以及摩擦性能等性质。

二、研究目的：
本研究旨在探究CrAlSiN薄膜中Si含量对其结构、力学性能和摩擦
性能的影响，并分析其中的机理。

三、研究方法：
1.制备不同Si含量的CrAlSiN薄膜，利用扫描电子显微镜（SEM）、X射线衍射仪（XRD）等手段对样品的表面形貌和晶体结构进行分析。

2.利用磨损实验和摩擦系数测试仪对不同Si含量的CrAlSiN薄膜进
行评价，研究其摩擦性能的变化规律，并探究Si元素在其中的作用机制。

3.利用纳米压痕仪对不同Si含量的CrAlSiN薄膜进行硬度、弹性模
量等力学性能测试。

四、研究意义：
结果对于探究晶体结构、力学性能和摩擦性能的变化规律具有重要
的参考价值，也为优化CrAlSiN薄膜的材料性能提供了有效途径。

C_SiC复合材料微结构的显微CT表征分析_冯炎建

示，平面观察到的孔隙形貌为独立分开的，难以真实。地对孔隙的生长结构进行研究而通过建模研究 CMCs 孔隙生长机制又大多缺少三维孔隙结构的佐证
［26 28 ］
。因此，对 C / SiC 复合材料孔隙的三维重构
有利于对其生长机制的研究。图 6 为忽略碳纤维束和沉积基体，仅留下 3D C / SiC 复合材料孔隙结构的三维重构图像，对孔隙以红色标记便于观察。图中孔隙呈现网状结构，其中 N 处为节点区域，节点 N C2 ， C3 处树枝状孔隙，处连接着如 C1 ，节点 N 处的孔隙体积显著大于临近区域的树枝状孔隙。对于节点树枝状孔隙的形成原因解释如下: CVI 沉积过程中，在相同的沉积条件下，预制体内的有效沉积面积是影响预制体致密化的重要因［24 ， 28 ］，素有效沉积面积越多越有利于 SiC 基体的沉积。图 7 为沉积气体渗透进入预制体内部的示意［29 ］图。在纤维预制体中，处于纤维编织交叉处 ( 如 N4 处) 的有效沉积面积大于其附近纤维图 7 中 N1 C12 处 ) 的有效沉积面积，束间通道( 如图 7 中 C1 这 N4 处 SiC 基体沉积越多，样在 N1 形成孔隙的体积 C12 通道处沉积的 SiC 基体少于 N1 就越小，而在 C1 N4 处，所形成的孔隙体积就较大。但图 6 所示节点 N 处的孔隙体积大于 C1 ， C2 ， C3 处，表明有效沉积面积并不是决定孔隙结构的唯一因素，存在其他因素共同影响 3D C / SiC 复合材料的孔隙结构。

硒化铁超导薄片表面微结构的制备与性能表征_赵培河

硒化铁超导薄片表面微结构的制备与性能表征赵培河1,2，闫巍1，杨继勇1，韩银龙1，聂家财1（1.北京师范大学物理系，北京 100875；2.中国石油大学理学院，山东青岛 266580）摘要：近年来发现的铁基超导体激发了新一轮的超导研究热潮。

以铁片和硒块为原料，采用真空封装直接加热淬火的简单可重复的方法合成了硒化铁超导体薄片。

扫描电子显微镜观察表明，其表面微结构为一些互相连接在一起的小岛；X射线衍射测试结果表明，样品主相为四方晶系的α-FeSe，伴有少量的六角晶系的β相以及铁杂质存在；磁性和电输运测试均表明，样品具有大约14 K的起始转变温度和8 K的零电阻转变温度；磁性测量还表明样品中超导电性与磁性共存。

关键词：铁基超导体；硒化铁；零电阻超导转变温度中图分类号：O451文献标志码：A 文章编号：2095－2783(2012)03－0206－4Preparation and characterization of surface microstructure of FeSesuperconducting flakesZhao Peihe1,2，Yan Wei1，Yang Jiyong1，Han Yinlong1，Nie Jiacai1(1. Department of Physics, Beijing Normal University, Beijing 100875, China;2. College of Science, China University of Petroleum, Qingdao, Shandong 266580, China) Abstract: The iron-based superconductors discovered in recent years motivate a new climax in superconductivityresearch work. We prepared FeSe superconducting flakes through a simple and repeatable method, in which iron pieces and selenium shots were used as raw materials and were heated and quenched the raw materials in vacuum. Surface microstructure was observed by scanning electron microscope and some interlocked islands were found X-ray diffraction measurement showed that the major phase of the obtained sample was tetragonal α-FeSe, with a trace amount of hexagonal β-FeSe phase and Fe impurity. Magnetism and electrical transport measurements indicated that our sample was superconducting with a zero resistance superconducting transition temperature of ~8 K and an onset critical temperature of ~14 K, and the coexistence of magnetism and superconductivity was also verified by the magnetism measurement.Key words: iron-based superconductor；FeSe；zero resistance superconducting transition temperature自从1911年Onnes[1]发现单质汞在4.2 K附近电阻变为零，也就是超导现象以来，超导物理这个凝聚态物理中最活跃的领域经历了低谷与高潮，不断探索着超导现象的物理本质并制备新型超导材料。