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粤港澳大湾区真空科技与宽禁带半导体应用高峰论坛暨2017年广东省真空学会学术年会

召开年：2017
召开地：广东惠州
出版时间： 2017-12

主办单位：广东省科协广东省真空学会

会议文集：粤港澳大湾区真空科技与宽禁带半导体应用高峰论坛暨2017年广东省真空学会学术年会论文集

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1.第四代宽禁带半导体的发展与展望
- 王宏兴
- 《粤港澳大湾区真空科技与宽禁带半导体应用高峰论坛暨2017年广东省真空学会学术年会》 | 2017年
摘要：课题组掌握大面单晶金刚石晶圆生长、电子器件级单晶金刚石薄膜外延生长、掺杂的核心技术,同时掌握设备的制造和研发技术.着重对特色技术-克隆技术进行介绍。目前国内首次实现了英寸级金刚石单晶晶圆的克隆生长,工艺稳定.
2.半导体紫外LED及应用
- 陈长清;张骏;刘源;王帅;陈景文
- 《粤港澳大湾区真空科技与宽禁带半导体应用高峰论坛暨2017年广东省真空学会学术年会》 | 2017年
摘要：波长介于200～400nm之间的紫外线在UV光固化、医疗卫生、杀菌消毒、保密通信等领域有着广泛的应用前景.以传统汞灯为代表的第一代紫外光源虽然已经在诸多领域得到了成功应用,但是存在体积大、功耗高、光谱不纯净、环境不友好、寿命短等诸多缺点.而第三代半导体材料AlGalnN基紫外发光二极管(LED)克服了汞灯的缺点,结构简单、绿色环保、光谱单一可调节,与汞灯相比省电90％、寿命长5～10倍.随着《水俣公约》的签订与实施,中国从2021年起淘汰含汞荧光灯产品的生产和使用,紫外LED将逐步替代汞灯,2021年国内市场规模预计可达百亿级.研制高性能紫外LED是国家在民用、军用领域的迫切需求,是对国外技术垄断的打破,填补国内技术空白,有利于我国核心创新技术的沉淀.如何提高紫外LED芯片的内量子效率、光提取效率、可靠性等是制备高性能紫外LED的关键.本次报告综述了研究团队近几年来在紫外LED材料MOCVD外延生长、芯片制备和器件封装方面的关键技术进展,同时对紫外LED核心器件的产业化应用情况进行了详细介绍.
3.原子层刻蚀及原子层沉积技术在半导体器件表面钝化中的应用
- 陈意桥;陈超
- 《粤港澳大湾区真空科技与宽禁带半导体应用高峰论坛暨2017年广东省真空学会学术年会》 | 2017年
摘要：近年来原子层刻蚀(atomic layer etching,ALE)及原子层沉积(atomic layer deposition,ALD)技术的发展,使得半导体材料和器件的新功能和新应用成为可能.本文报告了利用ALE/ALD和高真空技术的结合对二类超晶格红外探测器进行表面钝化的尝试,在ALE逐层清理过的器件表面用ALD方法原位沉积钝化层,获得了优异钝化效果.
4.高性能氧化物TFT及其在发光显示中的应用
- 彭俊彪
- 《粤港澳大湾区真空科技与宽禁带半导体应用高峰论坛暨2017年广东省真空学会学术年会》 | 2017年
摘要：发光显示(AMOLED、AMQLED)具有超薄、高画质、柔性可弯曲等特点,随着市场对显示要求的不断提高,对高分辨率、大尺寸面板的需求量迅速增加.本报告以本实验室的研究成果为基础,重点介绍新型氧化物半导体材料,高质量薄膜的工艺,高迁移率、高稳定性TFT器件制备,高分辨率TFT阵列背板制备,柔性AMOLED显示屏的薄膜封装技术,薄膜应力管控技术,AMOLED和AMQLED显示屏印刷制备技术等.
5.电弧离子镀MCrAlY高温防护涂层
- 代明江;杜伟;林松盛;石倩
- 《粤港澳大湾区真空科技与宽禁带半导体应用高峰论坛暨2017年广东省真空学会学术年会》 | 2017年
摘要：航空发动机是航空飞行器的心脏,称为工业领域的桂冠,体现了一个国家的高端制造技术水平.我国从1956年起就开始了航空发动机的自主研发过程,并逐步实现了发动机国产化.为了全力推进高端发动机的发展,我国"十三五"期间启动"两机"重大专项.众所周知,航空发动机的进口温度越高,其工作效率越大,提供的动力越强劲.因此需要发动机叶片材料具有良好的高温力学性能、抗高温氧化和耐腐蚀性能.然而,叶片材料本身要做到既有好的高温强度,又具备优良的抗氧化、抗腐蚀性能十分困难,采用抗高温防护涂层是一种经济、有效的解决办法.高温防护涂层的发展历经渗铝涂层,改性的氧化铝涂层和MCrAlY/热障涂层三个典型的发展过程.MCrAlY涂层是现今国内外的研究热点,具备良好塑韧性、优异的抗高温氧化和耐高温腐蚀性能,适用于航空发动机叶片上,并已部分产业化.
6.物理气相沉积硬质涂层材料、工艺及应用研究
- 王启民
- 《粤港澳大湾区真空科技与宽禁带半导体应用高峰论坛暨2017年广东省真空学会学术年会》 | 2017年
摘要：现代硬质涂层的发展趋于多元化、纳米化和多层化,如在TiN、CrN等涂层里加入一些C、Al、Zr等元素形成固溶强化涂层,提高涂层的硬度、耐磨性和抗氧化性;加入Si、B元素在涂层中生成包含纳米相和非晶相的纳米复合涂层,如Me-Si-N(Me=Ti,TiAl等);或者制备纳米层状或超晶格涂层,如TiN/AlN纳米多层涂层等;通过梯度或多层的涂层设计提高涂层对基体的结合力、涂层韧性和抗裂纹扩展能力,实现各层所具有的复合功能等.伴随涂层材料的发展,新型涂层技术层出不穷,电弧离子镀、磁控溅射技术是刀具涂层的主流技术,高功率脉冲磁控溅射技术和复合离子镀技术在刀具涂层制备方面显示出性能优势.
7.高离化磁控溅射技术的高速沉积
- 吴忠振;肖舒;崔岁寒;刘亮亮
- 《粤港澳大湾区真空科技与宽禁带半导体应用高峰论坛暨2017年广东省真空学会学术年会》 | 2017年
摘要：由于高的溅射材料离化率,HiPIMS已经成为PVD镀膜研究领域炙手可热的技术,自从CemenCon推出第一代基于HiPIMS技术的镀膜设备后,其名声也开始大噪工业界.但是其本身放电特性所决定的缺陷:比如放电不稳定、沉积速率低、溅射材料离化率差异大等并未得到实质性解决.本文聚焦与HiPIMS技术的改进工作,从报道的电源、放电等方面对其进行深入探讨,提出从阴极的角度可彻底解决HiPIMS问题,并能将其优势进一步加强.文中提到课题组开发的筒形阴极与大功率平面磁控阴极技术,配备大功率直流电源,实现了HiPIMS的高离化放电效果,从而进一步提出了无脉冲的HiPMS技术,该技术不仅具有高的离化率,且可以实现超高的沉积速率,对于活性金属阴极,更是可完成高速反应溅射沉积,在沉积氧化铝、氮化钛等材料时具有相当优势.
8.大面积高效磁控溅射制备光学薄膜技术
- 潘振强;邹辽东;朱惠钦;梁凯基
- 《粤港澳大湾区真空科技与宽禁带半导体应用高峰论坛暨2017年广东省真空学会学术年会》 | 2017年
摘要：在真空腔室内,合理布置不同折射率溅射孪生靶材,靶材采用平面靶或圆柱靶,反应磁控溅射沉积中闭环动态控制氧分压应用,薄膜沉积速率得到了显著提高,是普通磁控溅射的3～5倍.同时,利用磁控溅射薄膜致密的优点保证了光学薄膜质量,在线厚度监控系统实现镀膜产品的重复性和一致性.实际镀膜结果表明,大面积磁控光学镀膜设备的镀膜装载量是同等体积腔室的电子枪光学镀膜设备的～2倍(工件公转)与3～4倍(工件公转+自转),并且能够适用于大面积工件基材表面镀膜,高效的镀膜生产效率符合大规模工业化产品镀膜的需求.
9.柔性卷绕镀膜低温沉积的工艺与应用
- 黄汉乐
- 《粤港澳大湾区真空科技与宽禁带半导体应用高峰论坛暨2017年广东省真空学会学术年会》 | 2017年
摘要：卷绕镀膜一直在手机行业,窗膜行业,包装行业以及太阳被能广泛应用,针对不同的产品需要,设备的结构以及工艺有很大的区别,并且进口设备与国产设备无论从结构还是性能上还有一定差距,本报告希望能为这个行业提供一些案例分析以及工艺要求.本报告主要是从设备结构以及工艺方面,分析卷绕设备在各行业的使用要求.尤其是在超薄PET上实现低温沉积光学薄膜的应用,同时这也是目前5G手机某部件的主要工艺,如果加快沉积和提高工艺稳定性是本报告的核心内容.
10.真空镀膜技术在功能粉体中的应用及产业化展望
- 罗志明;李国军;李迎春;李国栋;杨武保
- 《粤港澳大湾区真空科技与宽禁带半导体应用高峰论坛暨2017年广东省真空学会学术年会》 | 2017年
摘要：利用真空镀膜技术可以实现粉体表面包覆、粉体表面改性以及粉体制备.计算分析了真空镀膜法粉体包覆时粉体粒径与真空镀膜装备设计、工艺参数之间的关系,认为通过倾斜滚动或者中间筛网方法,可实现任何粒径粉体的均匀表面包覆镀膜.利用等离子体辅助气相沉积技术制备了纳微米片碳粉体,利用光学显微镜、原子力显微镜、拉曼光谱、比表面测试仪等分析了该纳微米片碳粉体的组成、结构及比表面积,通过浸渍法加载催化活性物质并测试了其加氢催化性能.随着3D打印、粉末冶金、注射成型等现代粉体加工技术的发展与精度要求的提高,以及高性能功能粉体在油墨、发光、显示、LED、催化、工模具、热学、能源等方面的关键作用,通过真空镀膜技术获得高性能功能粉体越来越多的成为消费电子、航空航天、军工科研等所有材料相关高技术领域关注的热点.
11.离子推力器羽流二维轴对称数值模拟
- 高攀
- 《粤港澳大湾区真空科技与宽禁带半导体应用高峰论坛暨2017年广东省真空学会学术年会》 | 2017年
摘要：为了揭示交换电荷离子的运动情况,本文建立了二维轴对称羽流模型,采用混合PIC-MCC方法对UK-10离子推力器羽流进行了数值模拟,并将计算结果与实验测量结果进行了对比分析,结果表明:束流区内离子数密度高出返流区接近3个量级,羽流区径向电势差明显高于轴向;部分交换电荷离子(CEX)会在径向电场的加速作用下朝推力器前方运动形成返流,会对航天器表面造成污染;背压对束流区以外CEX离子速度和数密度影响较大,在数值模拟中不能忽略背压的影响.
12.干泵在真空镀膜中的应用
- 廖慧林
- 《粤港澳大湾区真空科技与宽禁带半导体应用高峰论坛暨2017年广东省真空学会学术年会》 | 2017年
摘要：真空泵是一个量大面广的产品,产量很大,产值不高,但它确实是一个直接影响到真空成套设备性能质量的必不可少的基础产品.真空泵的市场根据用户的需要而发生动态变化.目前,真空行业使用的大多数机械真空泵基本上都要用油、水或其它聚合物等流体充当泵的工作介质,在泵内起冷却、密封、润滑等多种作用.然而,此类机械真空泵内的流体介质也对制程产生了一定的制约,干泵需求应运而生.市场增长的主要驱动力来自于半导体工业的迅速发展以及干泵和分子泵应用领域的日益扩大.
13.ARC离子速弧电源
- 夏冬国
- 《粤港澳大湾区真空科技与宽禁带半导体应用高峰论坛暨2017年广东省真空学会学术年会》 | 2017年
摘要：ARC离子速弧电源是一个适用于各种镀膜环境的工业级直流电源,能够简化用于各种镀膜制程中的电源集成.对于阴极等离子镀膜的工艺制程,可以提供稳定功率,以获得可重复的高质量膜.ARC离子速弧电源,采用了高能脉冲推力HPPMS技术及磁场离子加速阴极弧(mpd)技术.通过优化弧源靶的磁路动力线圈,可使加入镀膜炉高真空电离室内的气体在电场阳极与阴极之间高速反应,可使阴极弧离子速度加速.这种线圈电流在阴极周围产生一个磁场,它与电场交叉,从而加速等离子体利用脉宽调制技术(PWM)和大功率开关器件IGBT/MOSFET场效应管,将50Hz～60Hz工频整流为直流,在逆变为高频(频率达到20～100KHz以上)、降压整流,使整机转换效率提高30％以上.其中闭路系统通过检测电磁强度与弧靶工作温度改变电流大小,可使阴极弧可靠稳定工作,从而使用脉冲磁场或持续磁场能量.拥有较高的空载电压和较好的能量脉冲补偿,确保现场可靠性达到最高.ArC柱弧技术可以平衡设定点与离化率，即使在异常电弧非常频繁的情况也能做到熄灭，保护靶材及工件。实现不同环境、不同条件下得到可重复的高质量膜，让产品能够更简单的运作。
14.基于PLC的真空压力浸漆控制系统
- 刘海锋
- 《粤港澳大湾区真空科技与宽禁带半导体应用高峰论坛暨2017年广东省真空学会学术年会》 | 2017年
摘要：文章介绍了利用PLC(可编程序控制器)设计真空压力浸漆装置的电气控制系统,设计的控制系统能使产品漆膜厚度均匀,附着牢固,线圈的绝缘性能良好,且电气控制线路简单,对类似控制系统的设计具有一定参考价值.
15.钙钛矿太阳电池的真空气相法制备
- 谢伟广;林东旭;王基铭;杜相;刘彭义
- 《粤港澳大湾区真空科技与宽禁带半导体应用高峰论坛暨2017年广东省真空学会学术年会》 | 2017年
摘要：近几年,有机-无机杂化钙钛矿太阳电池迅速兴起并且获得了媲美硅基电池的效率,受到了学术界以及产业界的高度关注.随着效率的提高,如何解决稳定性、大面积制备等问题也迅速被提上日程.另一方面,随着对环境问题的关注,溶液法制备的钙钛矿电池的污染问题也逐渐受到重视.如何采用低毒、无毒溶剂或者非溶剂的制备方法是下一步发展的重点.自2013年Snaith团队成功实现钙钛矿薄膜的真空气相沉积以来,气相法制备技术在钙钛矿薄膜及器件制备领域也获得越来越多的研究.相比于溶液法,真空气相沉积技术具有如下优点:1.气相法不需要采用有机溶剂,因此更加绿色环保.2.真空镀膜技术是一种成熟的工业工艺技术,可以进行大面积的均匀薄膜的制备.3.钙钛矿薄膜的制备过程对真空度(1Pa)及源温度(＜200度)的要求较低,因此对设备及能耗的要求较低.本报告将介绍在气相法制备钙钛矿太阳电池的实验方案,通过界面改性获得了可比拟溶液法制备的钙钛矿太阳电池的效率.最后通过设计一种三维-二维钙钛矿的平面异质结结构,极大的提高了钙钛矿太阳电池的稳定性,非封装器件在湿度RH～50％±5％环境下保存20天后仍保持原来92％的效率,在环境温度达到80°C±2°C环境下保存27天后仍保持原来76％的效率.
16.CrAlON基耐高温高效太阳能选择性吸收涂层的体系设计、制备及性能研究
- 邹长伟;谢伟;张军;邵乐喜
- 《粤港澳大湾区真空科技与宽禁带半导体应用高峰论坛暨2017年广东省真空学会学术年会》 | 2017年
摘要：为了满足可持续发展的需求,人们开始利用清洁能源替代化石能源.太阳能作为清洁能源的代表,越来越受到重视.太阳能集热器是太阳能利用中应用最广泛、发展最迅速的领域之一.太阳能选择性吸收涂层对集热器的光热转换至关重要,直接关系到集热器的品质.太阳能光谱选择性吸收光热涂层需要具备高的吸收率和低的发射率才能尽可能多地将低能量密度的太阳能转化为高能量密度的热能.选择性吸收涂层在高温下可能发生扩散、氧化、相转变等反应导致光学性能衰减.因此研究涂层在离温真空环境下的稳定性,对于提高集热管工作可靠性具有重要的意义.本论文将耐高温太阳能光谱选择性吸收涂层设计为多层膜系,其基本结构包括红外反射层、双层金属陶瓷吸收层和减反层.采用透射率较高、抗高温氧化性强的Al2O3涂层做减反层.减反层下面是主功能层一吸收层(CrAlN-CrAlON),吸收层的主要功能是吸收太阳辐射.采用两层具有金属成分梯度的金属陶瓷复合材料,即两层金属成分含量沿向上方向递减的吸收层.这种双层吸收层利用金属含量的不同,对太阳光谱的折射率不同而达到对太阳光选择性吸收的效果.双层吸收层的优点在于不仅可以满足高吸收率的要求,同时其辐射发射率也不会太高.吸收层下面的红外反射层为一层金属涂层Cr,其作用是对吸收层产生的红外辐射反射,使其被二次吸收,减少涂层向外的热辐射.这种具有金属梯度化结构的光学涂层,从表面到基体,每层材料的金属成分越来越高,光折射系数逐渐增大,从而增加光热吸收效率,减少太阳光的反射和涂层向外的热发射,达到高吸收、低发射的目的.
17.液态锡加热连续硫化硒化法制备CZTSSe薄膜的设备及其薄膜太阳能电池1
- 廖峻;张军;邵乐喜;薛书文
- 《粤港澳大湾区真空科技与宽禁带半导体应用高峰论坛暨2017年广东省真空学会学术年会》 | 2017年
摘要：设计和制造了一种液态锡加热连续硫化硒化法制备CZTSSe薄膜的装置及其制备方法.该设备不仅可保证高均匀度的快速升温,还能抑制样品中的锡流失,保证了样品的组分可控,提高了样品的质量从而提高电池的效率,是一种能耗低、均匀度高、升温速度快的制备太阳能电池吸收层CZTSSe薄膜的方法,在材料与能源利用率和工业化生产方面具有明显的优势.
18.铜箔组织特征对石墨烯导电性能影响
- 韦宇冲;苏东艺;彭继华
- 《粤港澳大湾区真空科技与宽禁带半导体应用高峰论坛暨2017年广东省真空学会学术年会》 | 2017年
摘要：采用常压化学气相沉积法(CVD)在铜箔表面制备石墨烯薄膜,并对生长石墨烯的铜箔进行不同条件的退火处理,研究经不同热处理后铜箔对相同条件下生长石墨烯导电性能的影响.实验结果用光学显微镜(OM)、背散射电子衍射(EBSD)、四探针方阻测试仪表征铜箔晶粒尺寸、铜(111)晶向的比例及石墨烯导电性.结果表明石墨烯其方阻值随着铜箔晶粒变大、表面晶粒位相转向(111),大体呈现下降趋势.但上述结构参量对石墨烯方阻性能的贡献有待深入研究.
19.MoO3-x/n-Si异质结型光电探测器的温度依赖特性
- 刘于金;岑国标;周苏航;郑景博;曾平羊;赵传熙
- 《粤港澳大湾区真空科技与宽禁带半导体应用高峰论坛暨2017年广东省真空学会学术年会》 | 2017年
摘要：氧化钼薄膜是一种优异的空穴传输材料,其薄膜功函数具有显著的厚度依赖特征.通过精确控制真空热蒸发参数在n-Si微纳结构上沉积超薄氧化钼薄膜,成功构建MoO3-x/n-Si异质结型光电探测器.着重研究了光照强度对探测器光响应性能的影响,结果表明:随着光照强度增加,载流子的分离速率增加,同时伴随光生载流子复合速率降低;提出漂移/扩散模型光生载流子的定性解释了上述实验规律.进一步,通过变温实验还系统研究该异质结型光电探测器随温度变化规律,提出了热发射模型分析器件的温度依赖机制.
20.铝钨共掺杂含氢类金刚石薄膜的制备、结构与性能
- 许伟;林松盛;代明江;郭朝乾;周
- 《粤港澳大湾区真空科技与宽禁带半导体应用高峰论坛暨2017年广东省真空学会学术年会》 | 2017年
摘要：采用阳极层流型离子源复合磁控溅射技术制备了W和Al元素共掺杂的含氢类金刚石((W,Al)-DLC)薄膜.利用原子力显微镜、场发射扫描电子显微镜、X射线衍射仪、拉曼光谱仪、应力测试仪、纳米压痕仪、摩擦试验机等考察了薄膜的微观形貌、内应力、微结构以及力学与摩擦磨损性能.结果表明:掺杂进入非晶碳基网络中的W是WC1-x纳米晶的形式存在,而Al主要以固溶原子的形式弥散分布在非晶碳基质中.与单一掺杂的W-DLC薄膜相比,(W,Al)-DLC薄膜在具有较低内应力(-610MPa)的同时,仍能保持较高的硬度(15.1GPa)和膜基结合力(82N).(W,Al)-DLC薄膜在干摩擦的条件下具有优异的减摩耐磨性能,这主要是由于其良好的综合力学性能和对磨的过程中Al原子促进了连续致密的石墨化转移膜的形成.
21.Si元素掺杂对含氢类金刚石涂层热稳定性的影响
- Manzhong Yang;杨满中;Jihua Peng;彭继华;Dongyi Su;苏东艺
- 《粤港澳大湾区真空科技与宽禁带半导体应用高峰论坛暨2017年广东省真空学会学术年会》 | 2017年
摘要：使用等离子增强化学气相沉积(PECVD)在304不锈钢基体表面制备含硅和不含硅类金刚石(DLC)涂层.采用拉曼光谱研究了薄膜的热稳定性,维氏硬度计、划痕仪表征了所制薄膜的硬度和膜基结合力.结果表明,对于非成建CHn的含氢DLC涂层,硅掺杂可以明显地提高涂层中的sp3含量,但低硅掺杂(＜6at％Si)降低涂层的热稳定性;高硅掺杂(＞12at％Si)则提高涂层热稳定性.掺硅可以抑制薄膜退火过程中硬度的变化,硅的掺杂提高DLC薄膜的膜基结合力.
22.薄膜厚度对四面体非晶碳薄膜结构和性能的影响
- 李玉婷;代明江;李洪;林松盛
- 《粤港澳大湾区真空科技与宽禁带半导体应用高峰论坛暨2017年广东省真空学会学术年会》 | 2017年
摘要：四面体非晶碳(ta-C)薄膜具有高硬度和弹性模量、优异的耐磨性和抗蚀性、高热导率和电阻率以及良好的化学惰性等优异性质,已成为刀具用硬质合金表面的理想涂层材料.本文采用多弧离子镀技术在P(100)单晶抛光硅衬底和YG6硬质合金上制备ta-C薄膜,研究沉积时间(19、27、35、47min)对ta-C薄膜结构和性能的影响.利用表面轮廓仪对薄膜粗糙度进行测量,利用扫描电镜对薄膜表面、截面形貌进行表征及对薄膜厚度进行测量,利用划痕试验仪对薄膜的膜/基结合力进行测试,利用洛氏硬度计对薄膜脆性及结合力进行测试表征,采用拉曼光谱和XPS对薄膜sp3键含量进行标定.结果表明,随着薄膜厚度增加(0.5～1.4μm);表征sp3键含量的ID/IG值增加,sp3键的含量逐渐降低;硬质合金基体与ta-C薄膜之间的结合力降低,19min时,ta-C薄膜与基体具有最高的结合力60N;薄膜韧性逐渐降低(HF2～HF5);薄膜表面碳颗粒数量及尺寸逐渐增加,19min时薄膜具有最小的表面粗糙度0.13μm.随着ta-C薄膜厚度的增加,膜层内部应力逐渐增大,致薄膜与基体的结合力及韧性降低;sp3键的含量降低可能是部分亚稳态sp3键转变为稳态的sp2键.
23.工艺参数对电弧离子镀TiCN薄膜力学性能的影响
- 刘恋;代明江;石倩;林松盛;侯惠君;韦春贝;李洪
- 《粤港澳大湾区真空科技与宽禁带半导体应用高峰论坛暨2017年广东省真空学会学术年会》 | 2017年
摘要：汽车生产中90％以上的零部件是依靠模具形成,其中冲压模具约占80％以上,随着国内外日益激烈的汽车市场竞争,为满足汽车零部件高强度、高质量和大批量的生产趋势,目前对模具的整体相关质量要求不断提升,通过表面强化处理技术在模具表面镀制硬质薄膜提高其硬度与耐磨性是一种经济有效的方法.为了改善汽车冲压模具的综合使用性能,本论文采用电弧离子镀在Cr12MoV基体上沉积TiCN薄膜,研究了脉冲偏压、气体总流量和CH4与N2流量比对薄膜硬度、厚度和结合力的影响,并用正交实验法分析其影响规律.结果表明:脉冲偏压对薄膜性能的影响最大,气体总流量次之,CH4与N2流量比的影响最小;薄膜厚度随脉冲偏压的增大而减小,结合力随脉冲偏压的增加先增大后减小,硬度受脉冲偏压与CH4、N2流量比的影响显著,其中TiCN薄膜最高硬度为3715HV0.025.
24.NiCrAlYSi涂层对镍基高温合金DZ22B抗高温氧化性能的影响
- 杜伟;代明江;石倩;林松盛;侯惠君;韦春贝;李洪
- 《粤港澳大湾区真空科技与宽禁带半导体应用高峰论坛暨2017年广东省真空学会学术年会》 | 2017年
摘要：镍基高温合金DZ22B常用于航空发动机和燃气轮机的叶片材料,提高叶片的使用温度和寿命,则间接提高了发动机的工作效率.电弧离子镀技术由于具备沉积速率快、绕镀性能好、涂层与基体结合能力强等优势,已成为国内外研究人员关注的热点.本研究运用电弧离子镀技术,在DZ2B合金表面包覆一层NiCrAlYSi抗高温防护涂层,研究了涂层在1100°C高温恒温氧化200h的氧化动力学规律和抗高温氧化性能,采用XRD分析了涂层热处理前后和氧化前后的物相组成,运用SEM/EDS观察涂层的表面、截面形貌特征和元素分布.研究结果表明:沉积态涂层表面均匀、致密,涂层和基体结合紧密,无孔洞等明显缺陷.热处理后,涂层组织得到改善,其物相为γ'-Ni3Al/y-Ni、β-NiAl和α-Cr相,热处理期间发生了β-NiAl向γ'-Ni3Al转化.1100°C恒温氧化初期,涂层表面迅速形成了一层均匀致密的α-Al203保护层,阻止了O的内渗.随氧化时间延长,Al被大量消耗,没有足量的Al元素形成致密的氧化物保护层,涂层内部开始被氧化.与未经NiCrAlYSi涂层防护的合金相比,氧化200h后,其氧化速率由0.3534g/m2·h-1降到0.0305g/m2.h-1,极大的增强了合金的抗高温氧化性能,大大延长了其使用寿命.
25.双脉冲磁控溅射伏安特性对纯Ti薄膜结构及力学性能的影响
- 王迪;蒋百灵;杨超;黄蓓;周克崧
- 《粤港澳大湾区真空科技与宽禁带半导体应用高峰论坛暨2017年广东省真空学会学术年会》 | 2017年
摘要：针对磁控溅射离子镀沉积粒子离化率低和多弧离子镀存在大颗粒熔融液滴等技术缺憾,依据等离子体物理学中气体放电伏安特性曲线,在阴极靶材与阳极腔体间构建具有较大电流密度和较强电场强度的双脉冲电场将气体放电引入强辉弱弧区间,借助Ar+轰击靶材产生的能量累积和靶材内电子传输产生的焦耳热积累,使沉积粒子因靶面温度迅速上升而引起大量的热发射,即实现了沉积粒子以碰撞增强热发射方式脱靶,并以此改善沉积薄膜的微观结构及综合性能.本文采用多步骤且在一个脉冲周期内含有微脉冲的双脉冲电源输出模式,通过调控单个脉宽内脉冲开通断开时间以及靶电源平均功率,将峰值电流密度(0.27～1.35A/cm2)有效的引入强辉弱弧区内并制备五组纯Ti薄膜.采用XRD-7000S型X射线衍射仪对薄膜相结构进行分析;采用JSM-6700F型扫描电子显微镜观察薄膜的表面及截面形貌;采用纳米压痕仪测量薄膜的硬度及弹性模量;采用WS-2005涂层附着力自动划痕仪测试薄膜的临界载荷以表征薄膜的膜基结合强度,并用GX-71型倒置金相显微镜(OM)对划痕区域进行观察.结果表明:在双脉冲电场模式下通过缩短脉冲开通时间,不但峰值电流密度增加,而且单脉冲内有足够的停顿时间使高活性和扩散能的沉积粒子在基片表面沉积成膜,从而使薄膜具有较高的致密程度和低至20nm左右的表面粗糙度.在较短的脉冲开通时间条件下,薄膜晶粒尺寸极细小约为15nm左右,各项性能均良好.随着靶峰值电流密度的增加,薄膜微观形貌越来越平整致密,在峰值电流密度为1.35A/cm2时,划痕测试临界载荷最高达到13.7N且划痕整体未出现断裂剥落现象,硬度及弹性模量最大分别为5.625GPa和165.380GPa.
26.GCr15轴承钢表面渗铬层组织结构及摩擦磨损性能
- 唐相国;代明江;韦春贝;林松盛;侯惠君
- 《粤港澳大湾区真空科技与宽禁带半导体应用高峰论坛暨2017年广东省真空学会学术年会》 | 2017年
摘要：轴承作为轴承钢制造的主要机械零部件,在当代机械设备中有着重要的位置,是各类机械装备重要的基础零部件.轴承零部件的失效形式主要有摩擦磨损失效、疲劳失效、静强度失效等几种形式,因为轴承零部件的失效,常常会导致重大的安全事故和经济损失.为了提高GCrl5轴承钢的表面性能,以满足其在重载情况下服役的要求,提高其使用寿命,采用稀土掺杂固体粉末包埋法对GCr15钢进行渗铬处理.采用金相显微镜、X射线衍射仪和显微硬度计,对渗铬层的金相组织、相组成和显微硬度进行了分析和表征,并通过无润滑条件下的球-盘式摩擦磨损试验研究了渗铬处理对其摩擦磨损性能的影响.结果表明:渗铬层组织均匀、连续、致密,表现出明显的沉积+扩散的冶金结合:渗层主要由Cr23C6、Cr7C3、(Cr,Fe)7C3和α-(Cr,Fe)等相组成,渗层表面硬度值达到1650HV0.05;相对于基体材料,渗铬试样的磨损量明显降低,耐磨性得到显著提高.
27.纳米力学测试系统在薄膜力学领域的应用
- 潘涛
- 《粤港澳大湾区真空科技与宽禁带半导体应用高峰论坛暨2017年广东省真空学会学术年会》 | 2017年
摘要：主要介绍先进表面力学测试系统在薄膜力学测试领域的相关应用.包括微/纳米压痕仪测量薄膜的硬度(HIT)、弹性模量(E)和蠕变弛豫特性.通过微/纳米划痕仪获得膜层与基底的临界结合力.使用摩擦磨损试验机得到实际工况下(模拟不同温度湿度真空条件下)材料表面的摩擦系数和磨损率.还可使用AFM原子力显微镜获得薄膜表面3D形貌和粗糙度等表面信息.
28.不同工作参数下Ni/Ag双层膜GDOES深度谱的比较
- LIANG Jiawei;梁家伟;LIN Xiaoqi;林晓琪;BI Yanfeng;毕焰枫;FENG Langdan;冯朗丹;Zhuang Suna;庄素娜;HAN Yishan;韩逸山;WANG Jiangyong;王江涌
- 《粤港澳大湾区真空科技与宽禁带半导体应用高峰论坛暨2017年广东省真空学会学术年会》 | 2017年
摘要：溅射深度剖析现己成为测量材料表层及薄膜中元素成分分布的一种常规技术,对其工作参数的研究是其发展迅速的重要原因.本文在介绍射频辉光放电光谱仪的溅射和自偏压产生原理的基础上,通过在不同气体工作压强和溅射功率下,对镍/银双层膜样品进行了辉光放电深度剖析的实验,探讨了自偏压与工作压强和溅射功率的关系.实验结果表明,自偏压随工作压强的增加而减小;随着溅射功率的增加,溅射速率增加,在特定的工作压强下会出现一个最大的溅射速率;溅射坑的形貌主要取决于气体的工作压强.